钢结构的发展现状概要

五、钢-混凝土组合结构
• 钢-混凝土组合结构是充分发挥钢材和 混凝土两种材料各自优点的合理组合， 不但具有优异的静、动力工作性能， 而且能大量节约钢材、降低工程造价 和加快施工进度，对环境污染较少， 符合我国建筑结构发展方向。在我国 的发展十分迅速，已广泛应用于冶金、 造船、电力、交通等部门的建筑中， 并以迅猛的势头进入了桥梁工程和高 层与超高层建筑中。 • 在高层建筑方面，建成了全部采用组 合结构的超高层建筑——深圳赛格广 场大厦，高291.6m，属世界最高的钢 -混凝土组合结构。全国已建成的采用 组合结构的高层建筑超过40幢之多。 组合结构拱桥已建成的也已超过300 座。
钢结构材料与构造
钢结构的发展现状
一、钢结构在我国的发展
• 钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建 筑结构类型之一。 钢结构是现代建筑工程中较普通 的结构形式之一。我国是最早用铁制造承重结构的 国家，远在秦始皇时代(公元前246-219年)，就已经 用铁做简单的承重结构， 而西方国家在17世纪才开 始使用金属承重结构。公元3-6世纪， 聪明勤劳的 我国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定 大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都 是我国早期铁体承重结构的例子。
二、重型高层钢结构
• 高层钢结构建筑是往往当作一个城市标志性建筑。8 0年代至今已建成和在建高层钢结构达100多幢，总 面积约800万平方米，钢材用量80多万吨。
• 北京、上海在建和新建成的高层钢结构就达到十余 幢。如：上海中心大厦（在建、632米）、上海环球 金融中心(101层、高492米、用钢量6.5万吨)；北京 电视中心(建筑面积18.3万㎡，高度为41层，227.05m， 用钢量3.8万吨)；国贸中心三期(建筑面积54万㎡、 高度为330m)；央视新大楼等(建筑面积5万㎡、高度 为234m、用钢量12.8万吨)。全国每年有200-300万 ㎡高层钢结构建筑施工，用钢量约45万吨。
六、钢结构住宅
• 用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1/2左右，可满足住宅大 开间的需求，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右。钢材可以回收， 建造和拆除时对环境污染较少，符合推进住宅产业化发展节能省地型 住宅的国家政策。 • 我国目前是最大的建筑市场，平均每年房屋建筑建设约20亿平方米（2 009年房屋施工面积达32亿平方米），其中钢结构约占2-3%，绝大多数 是钢筋混凝土结构和砖混凝土结构，还有少量木结构、砖石结构及土 坯房屋。近8亿平方米/年的城镇居民住宅亦如此。钢结构建筑在我国 整个建筑行业中所占的比重还不到5%，而发达国家已达50%以上，住 宅钢结构的潜在发展空间非常大。目前，在在北京、上海、天津、河 北、武汉、青岛等地建了低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程， 已建成500多万平方米，用钢约20万t。宝钢在钢结构住宅产业化方面 投入大量资金和研究人员，在武汉、沈阳等地设计建设了多处钢结构 示范住宅项目，2007年在武汉汉阳区建成了钢结构示范住宅项目—— 赛博园经济适用房小区，达到了世界钢协有关“国际民用建筑用钢项 目”的技术要求。此外，针对提供给四川地震灾区作为过渡期安置房 的60余万套活动板房，宝钢完成了板房材料利用的试点项目。
三、大跨度空间钢结构
• 随着悬索和膜的张拉结构研究开发深入和工程应用的推广。预 应力空间结构开始得到应用。杭州雷峰塔、海南千年塔、广州 新电视塔(高度610米、用钢量4.0万吨)和昆明世博园艺术广场膜 结构等一大批新型钢结构建筑和构筑物不断涌现。悬索和膜结 构目前处于发展阶段，用量不大，国内已有多家膜结构工程公 司，承担很多体育场馆、机场、公园和街道景观的设计和施工。 目前高中挡膜材仍需进口(如PTFE、ETFE)。
八、结构用钢现状
• 3.消耗钢材强度等级情况 • Q345占总用钢量的53%，Q235占35%，Q390占7%，用量较少的是Q4 20、Q460
• 4.钢结构在建筑房屋领域的总体应用现状 • 据钢结构协会2009年对钢结构重点企业的调查统计：建筑钢结构（厂 房、多高层、公共建筑）为581.5万吨，占应用比例的54%，说明房屋 建筑为钢结构构件最主要应用领域。以下依次为非标钢结构246.8万吨， 桥梁95.7万吨、其它80万吨，塔桅72.1万吨。其中，建筑钢结构中厂 房应用量居首为290.2万吨，占49%，应用情况依次为公共建筑、高层 钢结构、多层钢结构，占的比例分别是：21%、17%、13%。
一、钢结构在我国的发展
• 泸定桥该桥始建于清康熙44
年，建成于康熙45年（1706年） • 桥身由13根碗口粗的铁链组成， 左右两边各２根，算是桥栏，底 下并排９根，铺上木板，就算是 桥面。每根铁链由862至997个 由熟铁手工打造的铁环相扣，总 重量达21吨多。底链上满铺木板， 扶手与底链之间用小铁链相连接， 这样就13根链为一个整体；桥台 为固定地龙桩和卧龙桩的基础
二、重型高层钢结构
• 1、厂房行车起吊重量：≥25吨。 • 2、每平米用钢量：≥50KG/M2。如：石化厂房设施、 电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或 超高层钢结构。
二、重型高层钢结构
• 上海中心大厦（在建、63 2米）建成后效果图 • 上海环球金融中心(101层、 高492米、用钢量6.5万吨)
八、结构用钢现状
• 5.主要加工制造企业 • 目前从事钢结构制造加工企业全国约1万家左右,但有固定生产场 所并具备一定规模的企业仅4000-5000家。 • 目前最大的装备制造企业上海振华重工（集团）股份有限公司， 2009年产量达120万吨；最大的建筑钢结构制造企业安徽鸿路钢 结构（集团）有限公司2009年产量达61.5万吨。具有最大综合 制造能力的中冶科工集团有限公司（11家子公司）2009年由于 钢铁建设项目减少，产量下降到114万吨（2007年产量达到164 万吨）。5家上市的钢结构公司，即振华重工、精工钢构、东南 网架、杭萧钢构、中船股份（原江南重工）2009年产量达到259 万吨。 • 截至到2009年10月通过钢结构协会认证的钢结构制造企业四批 共145家，其中特级企业44家、一级企业86家、二级企业15家。
七、桥梁钢结构
• 各大城市将桥梁等交通基础设施建设作为经济发展的重要基础。 使用钢结构较多的有斜拉桥,主要在钢箱、缆索、桥塔等部位，6 00米以上的特大桥梁均为钢结构桥梁｡“十一五”前三年平均新 建桥梁3万座/年，年平均用钢量1300万吨。据统计，目前在建 高速公路混凝土桥梁中可实施改用钢结构桥梁3480座，改用钢 结构后可净增加钢材用量546万吨。截至2008年底，全国59万 座桥梁中钢结构桥梁不足1%。与美国60万座桥梁中钢结构桥梁 占33%、日本13万座桥梁钢结构桥梁占41%相比，差距较大。中 国第一座全钢结构桥塔的桥是南京三桥,仅桥塔用钢量即达1.44 万吨｡香港昂船洲大桥（长1018米）和苏通长江大桥（长1088米） 占据世界最大斜拉桥的前两名，到2015年,中国要建5座跨海峡大 桥,总用钢量为625万吨。
八、结构用钢现状
• 1、各地区钢结构产量 • 各地区钢结构产量由大到小的排序为：浙江、上海、安徽、山 东、江苏、湖北、广东、四川、北京等地。上海、浙江均占总 量的20%左右。 • 2、消耗钢材品种用量 • 2009年度钢板消耗占64%，其次是热轧型钢占15%，钢管10%，冷 弯型钢及其他品种用量均在10%以下。
四、轻钢结构
• 轻钢结构是相对于重钢结构而言， • 轻型钢结构厂房 其类型有门式刚架、拱型波纹钢 屋盖结构等，主要用于轻型的工 业厂房棉花和粮食仓库、码头和 保税区仓库、农产品、建材、家 具等各类交易市场、体育场馆、 展览厅及活动房屋、加层建筑等。 用钢量一般30-40kg／㎡左右 (不含钢筋用量)。全国每年新建 轻钢房屋800万平方米、用钢约 20万吨。
七、桥梁钢结构
• 南京三桥位于现南京长 江大桥上游约19公里处 的大胜关附近，横跨长 江两岸，南与南京绕城 公路相接，北与宁合高 速公路相连，全长约15. 6公里，其中跨江大桥长 4.744公里，主桥采用主 跨648米的双塔钢箱梁斜 拉桥，桥塔采用钢结构， 为国内第一座钢塔斜拉 桥，也是世界上第一座 弧线形钢塔斜拉桥。
一、钢结构在我国的发展
• 直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新 中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论 在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制 造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了 各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已 经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、 大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民 大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架， 陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟 巢等。
三、大跨度空间钢结构（鸟巢）
• 2008年北京奥运会主场馆
三、大跨度空间钢结构（鸟巢）
• 鸟巢”外形结构主要是由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架 柱。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296. 4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。 • 体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防水 的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。 比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同 时期不同观众量的要求，奥运期间的20，000个临时座席分布在 体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。 入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完 美得到的解决。
四、轻钢结构
• 判定结构为重钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准，很多有经验的 设计师或项目经理也常常不能完全说明白，但我们可以以一些数据综 合考虑并加以判断： • 1、厂房行车起吊重量：大于等于25吨，可以认为为重钢结构了。 • 2、每平米用钢量：大于等于50KG/M2，可认为是重钢结构。 • 3、主要构件钢板厚度：大于等于10MM，轻钢结构用的较少。 • 另外，还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨 度，结构形式，檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可 以提供经验数据，当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。但有一些我 们可以较肯定的说是重钢：如：石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的 体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。
二Leabharlann Baidu重型高层钢结构（广州塔）
• 广州塔塔身设计的最终方案为椭圆形的渐变网格结构，其造型、 空间和结构由两个向上旋转的椭圆形钢外壳变化生成，一个在 基础平面，一个在假想的450米高的平面上，两个椭圆彼此扭转 135度，两个椭圆扭转在腰部收缩变细。格子式结构底部比较疏 松，向上到腰部则比较密集，腰部收紧固定了，像编织的绳索， 呈现“纤纤细腰”，再向上格子式结构放开，由逐渐变细的管 状结构柱支撑。平面尺寸和结构密度是由控制结构设计的两个 椭圆控制的，它们同时产生了不同效果的范围。整个塔身从不 同的方向看都不会出现相同的造型。 • 部更开放的结构产生了透明的效果可供瞭望，建筑腰部较为密 集的区段则可提供相对私密的体验。塔身整体网状的漏风空洞， 可有效减少塔身的笨重感和风荷载。塔身采用特一级的抗震设 计，可抵御烈度7.8级的地震和12级台风，设计使用年限超过100 年。
二、重型高层钢结构（广州塔）
三、大跨度空间钢结构
• 近年来，以网架和网壳为代表的空间结构继续大量发展，不仅 用于民用建筑，而且用于工业厂房、机库、候机楼、体育馆、 展览中心、大剧院、博物馆等。钢结构用量较大的工业厂房如 曹妃甸钢铁基地、上海江南造船基地等，代表性场馆如2008北 京奥运会国家体育场（馆）、2010上海世博会场(钢结构用量达 30多万吨)、2010年亚运会(广州)、济南全运会、深圳大运会及 南阳全国农民运动会等城市兴建的体育场馆。据中国钢结构协 会空间结构分会统计：网架和网壳近年生产已处于趋平稳状态， 每年1500座，约250万平方米，用钢约7万吨，钢结构选用的钢 材呈现品种多、规格杂、用量大、强度高的特点，主要品种有： Q235C、Q345C、390D（用于地下预埋的桩柱）、Q345GJ、Q 420、Q460等。