钢结构的发展史

钢结构的发展史

人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢的发展有密切的关系。对于一个国家来说，还和本国的钢铁产量有关。在古代，我们中华民族在冶炼技术方面是处于遥遥领先的地位的。从江苏六合和湖南长沙等地春秋时期的墓葬和遗址中，发现人工冶炼的铁块、铁条、铁销、铁锛等，说明中国在春秋时期已使用人工制铁。中国发现的最早生铁制品，比外国最先使用生铁的时间早一千八百多年。

我国也是最早用铁建造承重结构的国家。在公元前二百多年（秦始皇时代）就已经用铁建造桥墩。在公元前六七十年间，就成功地用熟铁建造铁链桥。以后建造的铁链桥不下数十座之多，其中以云南的沅江桥（四百多年前），贵州的盘江桥（三百年前）及四川泸定大渡河桥（建于1696年）为最大。大渡河铁链桥净跨长达100米，桥宽2.8米，可并列两辆马车，由九根桥面铁链和四根桥栏铁链构成。铁链是由生铁铸成，每根铁链重达一吨半，锚固在直径为20厘米，长4米的锚桩上。该桥比英国用铸铁建造的欧洲第一座跨长31米的拱桥早八十三年，比美洲第一座跨度为21.3米的铁链桥早一百多年。此外我国还建造了不少铁塔，如湖北荆州玉泉寺铁塔，山东济宁寺铁塔和镇江甘露寺铁塔等。玉泉寺，共13层，17.9m高，位于湖北当阳城西15公里的玉泉山东麓，始建于东汉末年（1061年），为我国历代著名的佛教寺院之一。

这些建筑物都表明了我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平。

欧洲在18世纪下半叶开始修建生铁桥，由于生铁性脆，在梁桥中没有得到推广，主要用于拱桥。世界上第一座铸铁桥是英国科尔布鲁克戴尔厂所造的赛文河桥，建于1779年，为半圆拱，由五片拱肋组成，跨径30.7米。其后转为用铸铁造桥，19世纪40年代开始出

现熟（锻）铁桥，但这两种桥经常失事。19世纪同时出现了转炉和平炉炼钢。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。1855年，美国建成尼亚加拉瀑布公路铁路两用桥。这座桥是采用锻铁索和加劲梁的吊车，跨径为250米。

二次世界大战后，随着强度高、韧性好、抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现，以及用焊接平板钢和用角钢、板钢材等加劲所形成轻而高强的正交异性板桥面的出现，高强度螺栓的应用等，钢桥有了很大发展。

20世纪60年代以后，钢斜拉桥发展起来。第一座刚斜拉桥是瑞典建成的斯特伦松德海峡桥，建于19506年，跨径为74.7+182.6+74.7米。这座桥的斜拉索在塔左右各两根，由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁。

随着冶炼技术的进步，钢材逐渐在桥梁中大量应用。

近代钢桥不但在跨径上大大突破原来的记录，而且在刚才方面向高强、耐锈蚀的特种刚发展，在施工工艺上向全焊结构方面发展，使现代化钢桥自重更轻，跨越能力更强，形成更多优美、合理、实用的体系。

我国早在1888年就开始了铁路钢桥的建设，，到现在已经有100 多年的历史了，但建国以前所建的钢桥，跨度都很小，建桥的钢材是进口的，结构是铆接的，工艺很简陋。稍大一点的桥梁多由外国商人承建，本国技术人员自行建造，具有代表性的钢桥是1937 年建成的淅赣铁路钱塘江公铁路桥，跨度L p = 65184m 。建国后，钢桥技术发展很快，1956 年借用原苏联进口的低碳钢和技术，建成京广铁路武汉长江公铁路大桥( L p = 128 m )。1968 年用国产16M nq 钢完全依靠自己的力量建成南京长江公铁路大桥( L p = 160 m )。南京长江大桥是1960年1月18日正式动工的。1968年9月铁路桥通车，同年12月公路桥通，南京长江大桥是铁路公路两用特大桥，铁路桥长6772米，公路桥长4588米，桥下可通行万吨轮船。

六十年代中期，为加快铁路建设，在西南的成昆铁路修建中，系统地研究发展了栓焊钢新技术，一举建成各种不同结构形式的栓焊钢桥44 座，结束了在我国使用了近100 年的铆接钢桥的历史，这在钢桥发展史上是一个很大的进步，为我国栓焊钢桥技术发展开创了新纪元。改革开放以来，特别是进入20世纪90年代，我国钢桥建设取得了举世瞩目的发展，修建了一批具有世界先进水平的大桥、特大桥。例如衔接镇江扬州两地的润扬大桥，它由悬索桥和斜拉桥结合而成，跨江长度7.3公里，总长35.66公里。刷新了中国桥梁史上八项记录，其中悬索桥主跨达到1490米，位居中国第一，世界第三。苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州（常熟）市之间。创造四项世界之最，最大主跨(1088m),最深基础(,桩长120m,承台长114m、宽48m )，最高桥塔（300.4m）,最长拉索(577m) 。

在建筑方面，第一个五年计划期间，我国很快地出现了自己的钢铁冶金企业、重型机器制造业、汽车制造工业、动力设备制造工业以及一些轻化工业等，在这伟大的建设事业中，很多厂房，都采用了规模巨大的钢结构。其中主要的有：恢复和扩建了鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司和大连船厂等；新建的有太原、富拉尔基重型机器制造厂、长春汽车制造厂、哈尔滨和四川的三大动力厂、洛阳拖拉机厂以及一些飞机制造厂等。

钢结构的发展有赖于钢产量的提高，我国冶金工业建国后虽有了很大的发展，但产量还不高，使钢结构在我国的采用受到了客观条件的限制，只在必需采用钢结构的重要建筑物中才得到应用。公用和民用建筑中，主要的有首都人民大会堂60米跨度的钢屋架，北京工人体育馆94米直径的悬索结构、首都体育馆99米跨度的平板网架结构，上海体育馆110米直径的圆形平板网架结构、西安秦始皇陵兵马俑陈列馆70米跨度的三铰拱钢结构。在高耸结构中，先后建成200米高的广州电视塔、210米高的上海电视塔，325米高的背景环境气象桅杆等。

随着我国经济建设的迅速发展，钢产量的提高，钢结构在我国建设事业中将得到更加广泛的应用。我国建成一批世界排名前十的高层建筑，例如上海环球金融中心、上海金茂大厦、香港国际金融中心等。另外，先进的钢结构构筑物得到广泛的应用。

钢结构的发展史

1660 虎克发现材料变形与受力大小的比例关系（虎克定律）

1744 欧拉Euler推导出压秆稳定极限荷载公式，沿用至今。

1779 第一座铸铁拱桥，英格兰Coalbrookdale大桥建造完成。建在塞文河上。

1786 法国建造巴黎法兰西剧院，铁+玻璃顶。

1820 美国费城建造第一栋铸铁建筑。

1828 维也纳建造第一座钢桥。

1851年，伦敦花匠帕克斯顿设计的“水晶宫”展览馆，为玻璃铁架结构，完全表现了工业生产的机械本能。“水晶宫”开创了建筑形式的新纪元。

1856 美国开始产钢

1874 第一座大跨钢桁桥Eads Bridge在圣路易（St. Louis）建成

1876 法国巴黎建造艾菲尔铁塔Eiffel Tower

1881 电弧焊工艺问世

1883 布鲁克林（Brooklyn）吊桥完工.始建于1869年

1889年，法国世博会上设计的“埃菲尔铁塔”和“机械馆”，“埃菲尔铁塔”为高架铁结构，塔高328M。“机械馆”是空前未有的大跨度结构，刷新了世界建筑的新纪录，长