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            鋼結構的發展現狀

             

            改革開放以來,我國的經濟建設取得了突飛猛進的發展,建筑鋼結構行業也有了前所未有的發展。盡管我國建筑鋼結構有了飛躍式的發展,但無論從鋼結構的用鋼量、應用范圍和結構體系等方面看還都存在著一些問題。

            ⒈鋼結構的應用有待拓寬。世界鋼鐵協會的統計數據顯示,1996年,我國粗鋼材產量為10124萬噸,躍居世界第一;2005年達到35579萬噸;2006年達到42266噸;2007年達到 48924萬噸,2008年達到50031萬噸,2009年達到56784萬噸。我國鋼產量的逐年增加,并且連續14年位居世界第一,已成為世界的產鋼大國。有資料顯示,199年~2007年,中國粗鋼產量增長了3.49倍,平均年增長速度達到了16.2%。這一速度是德國的20倍,日本的11.6倍、 韓國的8.5倍、俄羅斯的4倍、意大利的2.2倍,是發達國家(日本、美國、德國和意大利)平均年增長速度的7倍;是世界平均年增長速度的3倍。這表明我國鋼鐵工業的發展速度已遠遠快于世界其他主要鋼鐵生產國和地區,但是,我國鋼結構的應用卻遠遠落后于發達國家。

            ①鋼結構用鋼量占鋼材產量比例應不斷提高。鋼結構(包括工業與民用建筑、鐵路與公路橋梁、水電與火電建設、城市建設等)用鋼量占鋼材產量的比例2002年為4.3%,2004年為4.8%,2005年為4.26%,2006年為4.12%,2007年為4.28%。這其中建筑鋼結構用鋼量占鋼材總產量的比例更少。從這些數據可以看出,我國建筑鋼結構用鋼量嚴重偏低,與鋼產量的快速增長形成了巨大的反差,這也是造成我國鋼材總體供大于求的一個主要原因。但同時也說明,中國鋼結構發展具有極大的空間和潛力。

            ②高性能鋼材的研究應認真加強。我國目前鋼材的質量和規格基本能滿足建筑結構的要求,隨著建筑鋼結構的快速發展,建筑鋼結構對鋼材的性能提出了更高的要求。如高層鋼結構今后將大量需要高強度、高韌性、低屈強比、抗層狀撕裂能力、高焊接性、耐火性等高性能鋼材。對于冷彎鋼材,需開發高強冷彎鋼以及厚度在6毫米~25毫米的厚壁冷彎型鋼。鋼材質量和規格的提高,高性能鋼材的生產,必將有利于降低鋼結構的成本,擴大其應用范圍。從總體上講, 我們應該將追求鋼鐵產品的數量轉變為提高鋼材產品的質量、優化產品的結構,創新鋼材的品種,以適應建筑鋼結構用鋼的需求,同時也促使鋼鐵產業的可持續發展。

            ③鋼結構的應用范圍亟需擴大。我國房屋建筑中,混凝土結構占到90%以上,鋼結構還不到5%,而日本等地震高發國家或地區的建筑中鋼結構已占38%,木結構占35%,混凝土結構只占20%左右。我國建筑鋼結構還僅集中使用于高層、超高層建筑、大空間公共建筑與工業建筑中,普通辦公樓,學校、醫院建筑等多高層建筑應用鋼結構的少;低層、多層及高層住宅中鋼結構應用的少。我國每年竣工6億平方米的城鎮住宅建設,卻只有5%采用鋼結構。即使是在 2008年汶川震后災區的重建工作中,新建的住宅中仍然以磚混、鋼筋混凝土結構居多,而抗震性能優異的鋼結構住宅依然很少。而日本在20世紀90年代末, 在預制裝配住宅中鋼結構比例就已達到71%。

            ⒉網架和門式剛架結構在我國發展的經驗值得推廣。在大跨度建筑中,以網架和網殼結構為代表的網格結構50多年來成為我國發展最快、應用最廣的結構, 無論在使用范圍、結構型式、安裝施工等方面均具有中國建筑結構的特色。中國鋼結構協會空間結構分會對網架和網殼結構的統計數據顯示:2005年~2008 年,每年建造1500座,約250萬平方米,生產已趨于平穩狀態。

            門式剛架輕型鋼結構體系自20世紀80年代在我國采用以來得到迅速發展,每年建造約800萬平方米,在單層輕型工業廠房和倉庫建筑中幾乎都采用這種 結構體系。網架和門式剛架結構體系之所以能夠得到迅猛發展和推廣,主要是充分體現了鋼結構輕、快、好、省的特點;都采用了輕屋面,結構構件都經過千方百計的優化,使結構的自重減到極輕,體現了鋼結構“輕” 的特點。網架和門式剛架都是體系化結構,具有高度的工廠化、標準化和模數化,現場施工幾乎不用焊接,因此施工速度極快,也體現了鋼結構“快”的特點。有專用設計規范和商用軟件,能夠保證設計質量,高度工廠化生產,構件形式標準化,可以在自動生產線上加工,能夠保證制作質量,體現了鋼結構質量“好”的特點。 結構用鋼指標優異,以門式剛架鋼結構為例,用鋼指標可降低到10千克/平方米~30千克/平方米。結構體系化以后,可以形成批量生產,產生規模效應,明顯 降低生產成本,門式剛架鋼結構的造價可降低到400元/平方米~600元/平方米,因此體現了鋼結構“省”的特點。

            在目前巨大的住宅市場中,鋼結構為什么沒有得到推廣應用?這中間有很多問題需要研究和解決。從技術層面上來講,可以借鑒網架結構和門式剛架結構在短期內迅速發展成為建筑業中新興專門行業的經驗,也就是一定要走體系化的道路。要開發成套的鋼結構住宅產品,使鋼結構住宅的建造實現標準化、模數化;還要開 發新型的圍護材料,使這些圍護材料既適用于鋼結構,又符合我國居住者的使用習慣,而且還具有良好的保溫隔熱、隔聲、防潮、防滲性能,從而提高建筑的使用舒適度。

            ⒊與輕、快、好、省理念背道而馳的現狀令人擔憂。近20年來,隨著我國國民經濟的高速發展,大型公共建筑的建設也得到了空前的發展,涌現出了像金茂大廈、上海大劇院等一批既體現了中國民族特色和時代氣息,又將結構設計和施工技術完美展現的先進示范性鋼結構建筑,但也涌現出了與國際上倡導的可持續發展理念背道而馳、與國家基本建設原則背道而馳、與鋼結構“輕、快、好、省”理念背道而馳的工程,其中包括國家大劇院、鳥巢、水立方和CCTV主樓為代表的一些工程。

            2007年建成的國家大劇院,為了追求建筑效果,竟在歌劇院、音樂廳和戲劇場三幢獨立的建筑上采用了一個沒有任何使用功能的橢圓形半球殼體覆蓋,用鋼指標達263千克/平方米,建成后的運營費和維護費極其驚人,僅每月電費就很高,造成能源的過度消耗和投資的巨大浪費,完全不符合鋼結構“好、省”的特點。

              

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