我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要問題初探

摘要：鋼結(jié)構(gòu)建筑相比傳統(tǒng)的混凝土建筑而言，用鋼板或型鋼替代了鋼筋混凝土，強(qiáng)度更高，抗震性更好。并且由于構(gòu)件可以工廠化制作，現(xiàn)場安裝。因而大大減少工期，由于鋼材的可重復(fù)利用，可以大大減少建筑垃圾，更加綠色環(huán)保。目前鋼結(jié)構(gòu)建筑在高層建筑上的運(yùn)用日益成熟，逐漸成為主流的建筑工藝，是未來建筑的發(fā)展方向。本文對我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要問題進(jìn)行簡單分析，探討高層建筑鋼結(jié)構(gòu)未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑鋼結(jié)構(gòu)；發(fā)展趨勢

引言

近幾年，鋼結(jié)構(gòu)建筑相比于磚混結(jié)構(gòu)建筑在環(huán)保、節(jié)能、高效、工廠化生產(chǎn)等方面具有明顯優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用到建筑行業(yè)中。我國高層建筑中，使用鋼結(jié)構(gòu)體系，在進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)安全性及抗震性的同時，為建筑提供更大的使用空間，同時還可實(shí)現(xiàn)鋼材的重復(fù)利用，降低不可再生資源資源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

一、我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程

1.早期鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

鋼鐵用于建筑結(jié)構(gòu)最早的應(yīng)該是鐵索橋，起源于中國。據(jù)歷史記載，中國最早的鐵索橋是陜西漢中攀河鐵索橋，建于公元前206年西漢時期，距今約2200年歷史。該橋經(jīng)過了多次修復(fù)，于1951年毀壞。另外，云南神州鐵索橋建于隋唐時期，于唐貞元十年（794年）戰(zhàn)亂時毀壞，距今約1200多年。英國1779年建造了一座鐵索橋，俄國1824年開始建鐵索橋，美國1851年開始建鐵索橋，比中國晚2000年左右。

我國現(xiàn)存最早的橋梁有四川大渡河瀘定橋，長127米，建于1705年，屬鐵索橋，距今約304年，新中國成立后修復(fù)過一次，現(xiàn)還在使用。

2.新中國成立初期鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

新中國成立后，黨和國家非常重視鋼鐵生產(chǎn)和建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展，具有代表性的工程有：1957年建成我國第一座跨長江公鐵兩用武漢長江大橋；1968年建成南京長江大橋，長4589米。1968年建成首都體育館，屋蓋為平板鋼網(wǎng)架，長112.9米，寬99米；1975年建成上海體育館，屋面為圓形鋼網(wǎng)架；1975年建成兵馬俑1號坑鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式為三鉸拱，跨度72米。從此我國大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)拉開了序幕，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)得到了發(fā)展，尤其是南京長江大橋和上海體育館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，依靠自己力量順利建成，得到外國有關(guān)專家一致好評。

3.新型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

改革開放以來，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，在新技術(shù)應(yīng)用方面得到了迅猛發(fā)展，有影響的如北京工人體育館、廣州電視塔、北京氣象桅桿、廣州珠江大橋、十一屆亞運(yùn)會體育館、游泳館、體育場罩棚等鋼結(jié)構(gòu)工程，在建筑造型和結(jié)構(gòu)形式上有了新的突破。從此，拉開了我國建筑鋼結(jié)構(gòu)邁向世界領(lǐng)先水平的序幕。

1990年北京建成京廣中心大廈，高209米，這是我國第一座超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑；1993年建成上海楊浦斜拉索大橋，主跨度602米；1996年建成的深圳地王大廈高383.95米；1997年建成上海8萬人體育場，鋼結(jié)構(gòu)罩棚最大懸挑73.5米。尤其是鳥巢、水立方、CCTV新址、廣州新電視塔、杭州灣跨海大橋等在世界上具有影響的工程為我國建筑行業(yè)創(chuàng)造了輝煌。

二、目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀

在高層建筑領(lǐng)域中，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展起步較晚，自1985年我國第一幢高層鋼結(jié)構(gòu)建筑“深圳發(fā)展中心大廈”的建成，到現(xiàn)在也才僅僅有30多年的歷史，但是我國的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑卻得到了世界的認(rèn)可。其中，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的編制是我國在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)中取得的巨大成果。目前，在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)方面已出現(xiàn)國產(chǎn)化趨勢。

隨著對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中各方面要求越來越高，比如抗震性、永久性、防火等級等，因此對各項(xiàng)建筑材料的要求也隨之提高，鋼材自在其中。從傳統(tǒng)的強(qiáng)度、韌性到防水性、抗震性都提出了嚴(yán)格要求。這就帶動了國內(nèi)鋼材生產(chǎn)企業(yè)的改進(jìn)與創(chuàng)新，他們根據(jù)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)自行編制了《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》，這一標(biāo)準(zhǔn)中對鋼材的各項(xiàng)指標(biāo)都做了更確切的說明，有的甚至比國外類型鋼材更為嚴(yán)格。鋼材生產(chǎn)的國產(chǎn)化保證了我國建筑用鋼材的質(zhì)量，為我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備工作。

目前，我國在高層結(jié)構(gòu)體系規(guī)范制度上尚有欠缺，尤其是在劃分高層建筑、建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及抗震防范設(shè)計(jì)上都存在不足。我國國家標(biāo)準(zhǔn)在高層建筑的寬度和高度都有一定的要求和限制，這在選用鋼結(jié)構(gòu)施工時都要考慮在內(nèi)。所以鋼結(jié)構(gòu)工程從建筑設(shè)計(jì)到施工建設(shè)都需要切合的考慮到國內(nèi)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不能僅僅生搬硬套國外的或者已有的設(shè)計(jì)或建筑，這就充分的展示出高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)國產(chǎn)化的重要性。

三、推動高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要措施

1.合理確定發(fā)展目標(biāo)

我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展目標(biāo)是：所有的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中使用的厚板，冷彎型鋼用高強(qiáng)度低合金鋼、鍍鋁鋅薄板等實(shí)現(xiàn)全部國產(chǎn)化；顯著提高建筑鋼性能所具備的穩(wěn)定性；完善和齊全建筑型鋼材的規(guī)格；增加建筑用高強(qiáng)度低合金鋼鋼品的種類和數(shù)量；增加對耐候鋼、耐火鋼、不銹鋼、低倔強(qiáng)比鋼的供應(yīng)量；進(jìn)一步研究和開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)在各類建筑中應(yīng)用的新體系，推廣其使用范圍等。多層鋼結(jié)構(gòu)房屋將是發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的重大突破點(diǎn)，使得我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑登上新的舞臺高度，由此來拉動整個鋼材行業(yè)的需求和發(fā)展。

2.逐步建立適用于鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方式的管理模式

應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的生產(chǎn)、施工安裝特點(diǎn)的不同，借鑒國外對建筑鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方式采取的管理模式，建立一種適合我國國情的工程管理模式，明確鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)的身份，制定工程項(xiàng)目各個階段的質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和程序，以保證鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國得到更快的推廣。

3.不斷擴(kuò)大建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的范圍

我國傳統(tǒng)的建筑多數(shù)采用混凝土結(jié)構(gòu)或砌體結(jié)構(gòu)，相較于鋼結(jié)構(gòu)建筑，不僅施工時間長，受季節(jié)影響大，而且產(chǎn)生較多的建筑垃圾，對環(huán)境污染和破壞程度大。但由于多種原因，雖然我國鋼產(chǎn)量已滿足發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)的物質(zhì)和技術(shù)需求，人們對鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)越性認(rèn)識還有待加強(qiáng)。因此，我們應(yīng)加大宣傳力度，并在政策上給予支持和傾斜，以便更多的設(shè)計(jì)單位和用戶了解并使用推廣鋼結(jié)構(gòu)。

四、我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢

1.設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工專業(yè)化

現(xiàn)如今鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入批量化生產(chǎn)，并被運(yùn)用到各種領(lǐng)域，而在建筑領(lǐng)域鋼結(jié)構(gòu)的未來發(fā)展勢必會將節(jié)能、防水、隔熱等眾多現(xiàn)代化建筑設(shè)備集聚于一身，而設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工一體化就是解決這項(xiàng)問題最好的方法。同時在我國一些主要的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)已具有相當(dāng)大的規(guī)模、先進(jìn)的技術(shù)設(shè)施和生產(chǎn)流水線，他們已經(jīng)擁有了相當(dāng)成熟的技術(shù)和專業(yè)水平極高的生產(chǎn)隊(duì)伍，這些鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)還為了適應(yīng)未來鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，特意成立了各種各樣與建筑鋼結(jié)構(gòu)施工相關(guān)的專業(yè)部門。在未來隨著我國社會分工越來越精細(xì)，鋼結(jié)構(gòu)也勢必會走上專業(yè)化生產(chǎn)的道路，為了推動該項(xiàng)趨勢的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人才還開發(fā)了各種各樣的額鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，以此來滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求。

2.向綠色環(huán)保發(fā)展

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會和城鎮(zhèn)化的飛速發(fā)展，居民生活水平不斷提高，刺激了建筑業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。造成發(fā)展與自然、資源、環(huán)境的矛盾日益突出，引發(fā)了國家領(lǐng)導(dǎo)人和政府的高度重視。在這種背景下，就需要倡導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的綠色發(fā)展，以此滿足可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)要求，鋼結(jié)構(gòu)的主要材料是鋼材，它是可以進(jìn)行回收并再利用，所以可以減少礦產(chǎn)資源的過度開發(fā)，同時我們在對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時，大多都是現(xiàn)場拼裝焊接，這樣不僅能夠減少周圍環(huán)境的污染，同時還可以減少噪音污染。因此鋼結(jié)構(gòu)的未來發(fā)展時能夠滿足綠色環(huán)保的要求。

3.鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化

鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)給住宅產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)帶來了一場深層次的革命。其結(jié)構(gòu)主要是以鋼梁、鋼柱為骨架，最后將目前新型輕質(zhì)、保溫、隔熱、高強(qiáng)的墻體材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造而成，其主要承重骨架是由鋼構(gòu)件或鋼管混凝土構(gòu)件所組成。在我國由于各種條件的限制，使得鋼結(jié)構(gòu)住宅尚處于初級階段，但是在西方發(fā)達(dá)國家其鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，因此在未來鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展勢必會向鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

4.向高層重型和空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

高層鋼結(jié)構(gòu)是建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要標(biāo)志。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中往往為了建筑使用的安全性，會犧牲建筑物的空間資源來滿足其穩(wěn)定性要求，但是鋼結(jié)構(gòu)由于其自身的各種物理性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼架混凝土結(jié)構(gòu)，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑不會占用建筑的空間資源，使其具有更大的商業(yè)目的和利益，同時高層建筑能夠大大減少對土地資源的浪費(fèi)，并且鋼結(jié)構(gòu)是高層建筑最主要的結(jié)構(gòu)，因此在未來人口劇增，土地資源銳減的情況下，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑將會極大的緩解這樣的矛盾。

五、結(jié)束語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)體系對我國高層建筑快速發(fā)展具有重要意義。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展必須要建筑施工技術(shù)的大力支撐，在保證建筑工程質(zhì)量的同時，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。結(jié)合現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀，必須要采取一定解決措施，促進(jìn)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)步和發(fā)展。

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