鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)調(diào)查分析

      鋼結(jié)構(gòu)分為建筑鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)等，與目前建筑領(lǐng)域普遍采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有強(qiáng)度高、工程造價(jià)低、自重輕、施工周期短和可工廠(chǎng)化制作等優(yōu)點(diǎn)，如此多優(yōu)勢(shì)得到廣泛重視并迅速發(fā)展,從重大工程、標(biāo)致性建筑使用鋼結(jié)構(gòu)到鋼結(jié)構(gòu)普遍使用，呈現(xiàn)出了從未有過(guò)的興旺景象。

??一、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀

??1.高層重型鋼結(jié)構(gòu)

??高層鋼結(jié)構(gòu)建筑是往往當(dāng)作一個(gè)城市標(biāo)志性建筑。80年代至今已建成和在建高層鋼結(jié)構(gòu)達(dá)100多幢，總面積約800萬(wàn)平方米，鋼材用量80多萬(wàn)噸。

??北京、上海在建和新建成的高層鋼結(jié)構(gòu)就達(dá)到十余幢。如：上海中心大廈（在建、632米）、上海環(huán)球金融中心(101層、高492米、用鋼量6.5萬(wàn)噸)；北京電視中心(建筑面積18.3萬(wàn)㎡，高度為41層，227.05m，用鋼量3.8萬(wàn)噸)；國(guó)貿(mào)中心三期(建筑面積54萬(wàn)㎡、高度為330m)；央視新大樓等(建筑面積5萬(wàn)㎡、高度為234m、用鋼量12.8萬(wàn)噸)。全國(guó)每年有200-300萬(wàn)㎡高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工，用鋼量約45萬(wàn)噸。

??2.大跨度、空間鋼結(jié)構(gòu)

??近年來(lái)，以網(wǎng)架和網(wǎng)殼為代表的空間結(jié)構(gòu)繼續(xù)大量發(fā)展，不僅用于民用建筑，而且用于工業(yè)廠(chǎng)房、機(jī)庫(kù)、候機(jī)樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等。鋼結(jié)構(gòu)用量較大的工業(yè)廠(chǎng)房如曹妃甸鋼鐵基地、上海江南造船基地等，代表性場(chǎng)館如2008北京奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育場(chǎng)（館）、2010上海世博會(huì)場(chǎng)(鋼結(jié)構(gòu)用量達(dá)30多萬(wàn)噸)、2010年亞運(yùn)會(huì)(廣州)、濟(jì)南全運(yùn)會(huì)、深圳大運(yùn)會(huì)及南陽(yáng)全國(guó)農(nóng)民運(yùn)動(dòng)會(huì)等城市興建的體育場(chǎng)館。據(jù)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)統(tǒng)計(jì)：網(wǎng)架和網(wǎng)殼近年生產(chǎn)已處于趨平穩(wěn)狀態(tài)，每年1500座，約250萬(wàn)平方米，用鋼約7萬(wàn)噸，鋼結(jié)構(gòu)選用的鋼材呈現(xiàn)品種多、規(guī)格雜、用量大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，主要品種有：Q235C、Q345C、390D（用于地下預(yù)埋的樁柱）、Q345GJ、Q420、Q460等。

??隨著懸索和膜的張拉結(jié)構(gòu)研究開(kāi)發(fā)深入和工程應(yīng)用的推廣。預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)開(kāi)始得到應(yīng)用。杭州雷峰塔、海南千年塔、廣州新電視塔(高度610米、用鋼量4.0萬(wàn)噸)和昆明世博園藝術(shù)廣場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)等一大批新型鋼結(jié)構(gòu)建筑和構(gòu)筑物不斷涌現(xiàn)。懸索和膜結(jié)構(gòu)目前處于發(fā)展階段，用量不大，國(guó)內(nèi)已有多家膜結(jié)構(gòu)工程公司，承擔(dān)很多體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、公園和街道景觀的設(shè)計(jì)和施工。目前高中擋膜材仍需進(jìn)口(如PTFE、ETFE)。

??3.輕鋼結(jié)構(gòu)

??輕鋼結(jié)構(gòu)是相對(duì)于重鋼結(jié)構(gòu)而言，其類(lèi)型有門(mén)式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)等，主要用于輕型的工業(yè)廠(chǎng)房棉花和糧食倉(cāng)庫(kù)、碼頭和保稅區(qū)倉(cāng)庫(kù)、農(nóng)產(chǎn)品、建材、家具等各類(lèi)交易市場(chǎng)、體育場(chǎng)館、展覽廳及活動(dòng)房屋、加層建筑等。用鋼量一般30-40kg／㎡左右(不含鋼筋用量)。全國(guó)每年新建輕鋼房屋800萬(wàn)平方米、用鋼約20萬(wàn)噸。

??4.鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)

??鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自?xún)?yōu)點(diǎn)的合理組合，不但具有優(yōu)異的靜、動(dòng)力工作性能，而且能大量節(jié)約鋼材、降低工程造價(jià)和加快施工進(jìn)度，對(duì)環(huán)境污染較少，符合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。在我國(guó)的發(fā)展十分迅速，已廣泛應(yīng)用于冶金、造船、電力、交通等部門(mén)的建筑中，并以迅猛的勢(shì)頭進(jìn)入了橋梁工程和高層與超高層建筑中。

??在高層建筑方面，建成了全部采用組合結(jié)構(gòu)的超高層建筑——深圳賽格廣場(chǎng)大廈，高291.6m，屬世界高的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。全國(guó)已建成的采用組合結(jié)構(gòu)的高層建筑超過(guò)40幢之多。組合結(jié)構(gòu)拱橋已建成的也已超過(guò)300座。

??5.鋼結(jié)構(gòu)住宅

??用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右，可滿(mǎn)足住宅大開(kāi)間的需求，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。鋼材可以回收，建造和拆除時(shí)對(duì)環(huán)境污染較少，符合推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展節(jié)能省地型住宅的國(guó)家政策。

??我國(guó)目前是大的建筑市場(chǎng)，平均每年房屋建筑建設(shè)約20億平方米（2009年房屋施工面積達(dá)32億平方米），其中鋼結(jié)構(gòu)約占2-3%，絕大多數(shù)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混凝土結(jié)構(gòu)，還有少量木結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)及土坯房屋。近8億平方米/年的城鎮(zhèn)居民住宅亦如此。鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)整個(gè)建筑行業(yè)中所占的比重還不到5%，而發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)50%以上，住宅鋼結(jié)構(gòu)的潛在發(fā)展空間非常大。目前，在在北京、上海、天津、河北、武漢、青島等地建了低層、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)示范工程，已建成500多萬(wàn)平方米，用鋼約20萬(wàn)t。寶鋼在鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化方面投入大量資金和研究人員，在武漢、沈陽(yáng)等地設(shè)計(jì)建設(shè)了多處鋼結(jié)構(gòu)示范住宅項(xiàng)目，2007年在武漢漢陽(yáng)區(qū)建成了鋼結(jié)構(gòu)示范住宅項(xiàng)目——賽博園經(jīng)濟(jì)適用房小區(qū)，達(dá)到了世界鋼協(xié)有關(guān)“國(guó)際民用建筑用鋼項(xiàng)目”的技術(shù)要求。此外，針對(duì)提供給四川地震災(zāi)區(qū)作為過(guò)渡期安置房的60余萬(wàn)套活動(dòng)板房，寶鋼完成了板房材料利用的試點(diǎn)項(xiàng)目。

??6.橋梁鋼結(jié)構(gòu)

??各大城市將橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。使用鋼結(jié)構(gòu)較多的有斜拉橋,主要在鋼箱、纜索、橋塔等部位，600米以上的特大橋梁均為鋼結(jié)構(gòu)橋梁?“十一五”前三年平均新建橋梁3萬(wàn)座/年，年平均用鋼量1300萬(wàn)噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在建高速公路混凝土橋梁中可實(shí)施改用鋼結(jié)構(gòu)橋梁3480座，改用鋼結(jié)構(gòu)后可凈增加鋼材用量546萬(wàn)噸。截至2008年底，全國(guó)59萬(wàn)座橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁不足1%。與美國(guó)60萬(wàn)座橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁占33%、日本13萬(wàn)座橋梁鋼結(jié)構(gòu)橋梁占41%相比，差距較大。中國(guó)一座全鋼結(jié)構(gòu)橋塔的橋是南京三橋,僅橋塔用鋼量即達(dá)1.44萬(wàn)噸?香港昂船洲大橋（長(zhǎng)1018米）和蘇通長(zhǎng)江大橋（長(zhǎng)1088米）占據(jù)世界大斜拉橋的前兩名，到2015年,中國(guó)要建5座跨海峽大橋,總用鋼量為625萬(wàn)噸。