日本钢结构建筑发展介绍

日本钢结构建筑发展介绍

摘要：作者现在日本著名的建设公司工作，所以有幸接触到了许多日本建筑行业的先进的科学技术。文中，作者将介绍日本在钢结构领域的发展，希望能对中国的业界同仁有所帮助。

关键词：日本钢结构；日本轻型钢结构；h型钢

20世纪后几年，我国城镇住宅建设以每年竣工面积4.4亿平方米，总产值 6000亿元（约占gdp9％）的建设迅猛发展，住宅产业成为国民经济中新世纪的新的增长点。由于土地资源不可再生，建设部已下令禁止使用传统的粘土砖，同时，我国的钢产量已达1.7亿吨，严重供过于求的状况已迫使钢铁企业另辟蹊径，引进国外已经成熟的钢结构建筑体系，同时为建筑业和钢铁业找到了新的出路。

国际上，美国设计师和结构师非常重视研究金属结构及其耐用性、实用性和经济性，欧洲专家们提出，钢结构具备绿色建筑的条件，即为有利于保护环境，节约能源的建筑。日本早在上世纪50年代初期就已经开始了钢结构建材的量产，60年代日本的钢结构建筑得到快速的发展，1965年的那一年间钢结构建筑的开工面积就已经达到了2千万平方米。1998年钢产量达到5900万吨，建筑结构用钢量占13％，而钢结构住宅在建筑结构用钢中占了相当大的比例。从上世纪60年代开始，日本钢结构建筑的发展就已经得到了全世界的高度关注，直到今天日本仍然在该领域处于领先地位，拥有着先进的科学技术。

在日本的钢结构建筑中柱子的形式非常有特点，介绍日本钢结构的话，这一点不能不提。在日本，钢结构的柱子一般使用角形钢管，梁使用h型钢。但是，在欧美单独使用角形钢管的柱子几乎很少见到。据cidetc（钢管构造开发研究国际委员会）的报告，在日本以外的其它国家里对于角形钢管的研究几乎没有。所以在本文中笔者要首先介绍一下日本钢结构柱子形式的变迁。

从第二次世界大战前开始到上世纪50年代初期为止，格构柱、型钢是当时的主流。但是，从1954年开始h型钢被大量制造，一时间h型钢成为当时钢结构的主要部材。但是，由于h型钢在断面性能上有欠缺，不久就有人提出h型钢不适合用在柱子上。因此，就提出了在h型钢两侧贴钢板，焊接成日字断面的改善方案。不过这样一来，就出现了焊接量大、用钢量大，成本高的问题。于是50年代后期出现了圆形钢管，继而60年代初期又诞生了角形钢管。但当时只能够制造直径很小的角形钢管（能够制造的最大尺寸为100x100x3.2），适合于柱子使用的角形钢管的制造还处于开发阶段中。由于用4片钢板组合后焊接的角形钢管无法大量生产，所以，也没有像h型钢一样得到普及，当然也没能取代日字断面柱。进入70年代以后，随着冷处理成型角形钢管的制造方法和柱梁结合法的发明，才大大提高了角形钢管的市场需求。首先是神户制钢株式会社在1968年生产出了冷压成型角形钢管s柱。继神户制钢株式会社之后，新日本制铁株式会社和日铁建材工业株式会社也先后制造出了角形钢管的新产品。

为了统一冷压成型角形钢管的断面形状，日本钢结构协会标准化委员会于1988年制定了jssⅱ10-1988《冷压成型角形钢管》。之后，日本工业标准调查会钢铁部也考虑制定同规格的jis《冷压成型角形钢管》日本工业标准。但是在制定审查过程中，发现了新的问题。即，在制造过程中塑性加工造成角形钢管的塑性变形能力减弱，所以冷压成型角形钢管的jis化未能实现。之后，对钢管的角部形状做了改善，规定了降伏点的上限，塑性变形能力得到了提高。

近年，我国单层工业厂房中多使用轻型钢结构体系，而日本早在1954年就已经有了轻型钢结构体系的雏型。1945年第二次世界大战结束时日本的住房供给极度不足，缺口达到420万户。日本政府面对深刻的住房难问题，决定快速建造一批公营住宅来满足普通百姓的住房需求。经过第二次世界大战的日本人痛切的感到实现城市不燃化的必要性，作为其中一项就是实现不燃住宅的普及。大量的快速的建造钢筋混凝土住宅不论是从经济上还是从技术上都是

极其困难的。所以，开发建设周期短且造价低的简易不燃化住宅就成了当时亟待解决的课题。

当时，作为重要的产业复兴政策，日本政府重点扶持钢铁产业和煤炭产业。这样一来，钢铁供给不足的问题得到了急速的解决。所以，当时东京大学星野昌一教授提出的用薄钢板建造简易轻钢结构住宅的方案一经提出就得到了建设省东京都的支持。于是钢材俱乐部市场开拓委员会积极采用这种轻型钢结构体系来建造公营住宅。1954年首先将东京都营住宅中野区鹭宫团地选为试点。

日本最初关于轻型型钢的技术资料主要是来自于欧美的文献和留学人员从海外带回来的资料。八幡制铁株式会社的清水泰1952年和1954年分别从美国带回了aisi的规格书及钢结构设计手册。之后，户佃制造所利用二战时生产铁管的冷处理成型机开始试着制造轻型型钢。中之岛制钢株式会社也于1954年12月开始试制轻型型钢。以上这些就是日本最初制造轻型型钢的雏形。

在日本随着轻型钢结构体系的普及，技术方面的欠缺慢慢暴露出来。因为是新型的建筑体系，所以不论是在设计方面还是在施工方面技术都很不完备。于是，日本建设省提出要设立一个专门的机关来进行相关技术的开发和研究，进而推进钢结构体系的普及及健全的发展。1955年公益团体日本轻型钢结构建筑协会成立了。协会成立后首先明确了轻型钢结构体系的范围：使用用light gage steel（l.g.s）作的绗架的体系；使用薄钢板作墙体的体系；使用用型钢作的绗架的体系（只限于小断面何小规模建筑）及以上各体系的混合体系

日本轻型钢结构建筑协会为了普及轻型钢结构体系，从建筑结构的权威人士那里寻求支援，并且积极发动行政等多方面的力量，开展了很多的研究活动。

1．制作标准的设计范例。在日本住宅金融公库建筑法中关于简易耐火构造建筑有以下规定：“外墙应为耐火结构，屋面要使用不燃材料。”

在日本轻型钢结构建筑协会成立的转年即1956年，该协会协同

建设省及其它相关团体一起，对公库建筑法进行了部分改正，对简易耐火构造建筑条目增加了如下描述：“主要结构部位应该使用不燃材料建造。”

这里提的不燃材料主要是指，混凝土、钢铁等在发生火灾时通常不会出现燃烧现象的材料。公库建筑法改正后，日本轻型钢结构建筑协会受日本住宅金融公库的委托，设计了轻型钢结构公库。这个设计后来被当作简易轻型钢结构建筑的标准范例被使用。

2．积极开展各种学术研究。1956年日本轻型钢结构建筑协会制作了轻型钢结构的jis（日本工业标准）的草案，并送交工业技术院审议。1957年审议通过了jis g3350（建筑结构用冷处理成型轻型型钢）。

从1959年起日本轻型钢结构建筑协会开始研究轻型钢结构建筑结构设计的简便化方法。1960年7月该协会出版了《轻型钢结构建筑的结构设计》一书之后，建设省住宅局建筑指导课长下达指令，建设项目在申请立项时，凡事依照《轻型钢结构建筑的结构设计》手册进行的轻型钢结构建筑设计的项目不提供结构计算书也可以。

之后，随着日本经济的高度发展和住房水平的提高，在住宅方面简易的轻型钢结构住宅逐渐被钢筋混凝土建筑所取代。1959年随着日本h型钢的大量国产化，轻型型钢也渐渐的被h型钢取代。20世纪60年代后期钢结构建筑大幅增加，但是在那其中轻型钢结构建筑的比重却越来越小，直到后来慢慢退出了历史舞台。1968年日本轻型钢结构建筑协会也随之解散。现在的钢材俱乐部的前身就是