国外钢结构建筑的发展历史

国内外钢结构建筑的发展历史
一、国外钢结构建筑的发展历史
最早在建造房屋中使用的金属结构可以追溯到18世纪未的英国。

由于当时棉纺厂经常发生火灾，因而在厂房结构中采用了铁框架。

100年后，美国的芝加哥学派建造了一批钢结构摩天大楼，法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔，金属建筑从此进入了第一个光辉时代。

在那个时代，人们也建造金属结构的独户住宅，有些金属住宅，至今状态良好。

在以后的半个多世纪里，钢筋混凝土结构兴起，金属在建筑领域里失去了它的名声和魅力，主要用于建造工厂、飞机库等。

钢结构建筑在20世纪60年代再次开始新发展。

建筑钢材获得了突破性进展，计算机也开始早期应用，金属建筑的各种结构体系日趋成熟。

70年代法国蓬皮杜文化中心建成，高科技潮流开始出现；到80、90年代，雷诺汽车零件配送中心、香港汇丰银行、法国里昂机场TGV铁路客运站、日本关西国际机场等则把钢结构推向了一个新的高度。

与此同时，建筑师们在中小型项目中，也把钢结构技艺发挥得淋漓尽致，如FRANCE建筑工作室设计的大学生餐厅、儒勒.
瓦尔纳中学、美国ABC公司制造的住宅等。

特别值得指出的是，西方发达国家已提出预工程化金属建筑概念，预工程化金属建筑是指将建筑结构分成若干模块在工厂加工完成，从而使钢结构建筑的设计、加工和安装得以一体化，这就大大降低了建筑成本（比传统结构型式低10 ~20%），缩短了施工周期，使钢结构的综合优势更加明显。

在新结构方面，许多国家都加大了研究力度，现在人类已具有建造跨度超过1000m的超大型穹顶与高度超过1000m最高至4000m 的超高层建筑的能力。

大跨度开合空间钢结构亦有较大的进展，1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶体育馆，跨度205m，能容纳7万人，屋盖关合后可做全封闭有空气调节的体育场。

1993年建成的日本福冈室内体育场，直径222m，是当代世界上最大的开合空间钢结构。

膜结构的发展亦令人瞩目，1992年在美国亚特兰大建成的奥运会主馆“佐治亚穹顶”，平面尺寸为240m×193m，是世界上最大跨度的索网与膜杂交结构屋顶。

由于科技之发展及钢材品质之进步，钢结构之重要性被先进国家所肯定，在欧洲、美洲、日本、台湾等地，厂房之兴建全部采用钢结构。

而在一些先进城市，大楼、桥梁、大型公共工程，亦多采用钢结构建筑。

最近10年，在美国，大约70% 的非民居和两层及以下的建筑均采用了轻钢刚架体系。

二、钢结构建筑的主要优点
1.强度高、刚度大、自重轻。

大体而言钢结构与钢筋混凝土自重之比约为1:1 .6，而地震力=质量*地震加速度，故重量愈轻，地震力也减少。

钢结构若以适当处理，对耐地震力更有效。

同时还可以减少基础工程量和基础造价。

2.钢结构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制作，使质量容易保证，便于标准化及推广使用。

3.施工周期短（约为混凝土结构的1／3至1／2），可以大大缩短投资资金的占有周期，提高资金的投资效益, 并且不受季节因素影响。

例如：5 万平方米的钢结构库房，从加工制作到施工安装2个月即可完成（钢筋砼结构最少需要10个月，同时在北方冬季无法施工）。

4.可做成大跨度、大开。

钢结构对梁深及柱间跨度，有较佳之优势。

如一般钢筋混凝土的梁深及跨度比约为1：12，而钢结构则为1：24 ，并可以提高使用面积率5％～8％。

5.垃圾少，便于资源重复利用和环境保护。

同时，有利于节约耕地，保护土地资源，易拆迁。

6.具有造型美观，使用面广，适合于不同气候条件和大气环境等优点。

7 现场湿作业少，符合环保建筑的要求，适宜于在城市繁华地段、不允许施工周期过长和混凝土等建材运输不便的情况下施工。

8.目前钢结构建筑直接造价略高于混凝土结构，但从长远看，其综合效益却明显高于传统建筑。

三、我国钢结构建筑发展概况
钢结构的应用在我国有悠久的历史。

公元60年就开始修建铁链桥，最著名的是大渡河泸定桥，充分表明了我国古代在金属结构方面的卓越成就。

新中国成立后，钢结构建筑得到了较大发展，大体可分为三个阶段：一是初盛时期（50年代~60年代初），二是低潮时期（60年
代中后期~70年代），三是发展时期（80年代至今）。

50年代以苏联156个援建项目为契机，取得了卓越的建设成就。

60年代国家提出在建筑业节约钢材的政策，执行过程中又出现了一些误区，限制了钢结构建筑的合理使用与发展。

八十年代沿海地区引进轻钢建筑，国内各种钢结构的厂房、亚运会的一大批钢结构体育馆的建设，以及多栋高层钢结构建筑的建成是中国钢结构发展的第一次高潮。

但在1994年前，中国超过100米高的高层建筑152幢，其中只有9 幢采用钢结构或钢－混结构，而在国外这样高的建筑一般都首选钢结构。

我国每年的建筑用钢量仅1%被用于预制钢结构，与发达国家80%以上的用量比较，差距巨大。

可喜的是，目前我国钢结构建筑的发展出现了未曾有过的兴旺景象。

主要表现在：
1、高层、超高层建筑由中外合作到国产化的起步。

我国著名的高层、超高层建筑大多是中外合作的产物，如上海金茂大厦、环球金融中心、深圳地王大厦、北京京广中心等。

中外合作设计对于掌握国外先进技术及锻炼培养人才起到了促进和推动作用。

1998年建成的大连远洋大厦（高201m，51层）标志着高层钢结构建筑国产化的起步，1999年建成的深圳赛格广场（291.6m,72 层）是世界上最高的钢管混凝土结构建筑。

2、轻钢结构建筑的迅猛发展与国外公司的大批涌入。

近年来，轻钢建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、应用面广、造价低等优势获得了迅猛发展。

全国每年约有200万平方米轻钢建筑
竣工。

在此背景下，国外轻钢结构生产厂商也纷纷在我国设分公司、制造厂，获得了很大的销售量。

3、空间结构得到了进一步的发展，大量大跨度的建设项目陆续兴建，如天津体育中心（直径108m，1994年）、上海8万人体育场看台顶盖（1998年）、沈阳博展中心室内足球场（144×204m，2000年）等。

我国钢结构建筑虽达到了一定的水准，但在材料、工艺设计手段等方面与发达国家相比仍存在不少差距，在有些领域尚属空白，如大跨度开合空间结构等。

四、大力推广钢结构技术、广泛开展钢结构建筑设计的紧迫性
1、环境问题逼迫、促发的紧迫性
面对日益严峻的环境问题，建筑界责无旁贷。

我国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。

每年生产7000亿块砖（约占世界总产量的1/2）、5亿吨水泥（占世界总产量1/3强），生产砖的代价是每年毁农田约15万亩，消耗标准煤约7000 万吨，生产水泥的代价是每年排放温室气体CO2约3亿吨（生产1吨水泥熟料，排施1 吨CO2 ），破坏的矿山与排放的废水则难以统计。

如此触目的数字，不能不让人反思。

更为严重的是，砖、混凝土都是不可再循环材料，一次性使用后果严重，形成的建筑垃圾将极难处理。

因此，国家采取了一系列具体措施，不但明确提出要积极合理地扩大钢结构在建筑中的应用；同时，还明确规定了被淘汰建材品种及淘汰的时间表：
即从2000年起三年里在住宅建设中逐步禁止使用实心黏土砖，代之以其它建筑材料。

钢结构的发展带来了解决环境问题的突破口。

首先，钢材是一种高强、高效能的材料，具很高的再循环价值，边角料也有价值。

其次，钢结构抗震性能好，使用灵活，施工时既不需要耗费大量的木材、钢模板和水，也不会产生强的噪音与空气污染。

再次，钢结构的发展会带动一系列轻质高强墙体材料的发展，并为绿色建材的发展创造条件。

当然，钢结构的这些优点是与砖砌体结构相比较而言的，并不是说钢结构建筑对环境就没有损害，只是对资源、能源的利用相对合理，对环境的破坏相对要少罢了。

在严峻的环境问题面前，发展钢结构建筑，替代混凝土与砌体建筑是较理想的选择。

2、竞争日剧导致的紧迫性
2000年我国有望成为WTO的正式成员，加入WTO意味着我国建筑业将面对一个更加开放的市场。

目前已初露端倪，国际上强大的建筑设计事务所正在占领我国的设计市场。

我国国家或地方的重大项目，大多旁落外人之手。

如果细心观摩中外方案，则不难发现，国外精湛的钢结构建筑有明显增多趋势，质量亦有显著提高，设计正由“粗放型阶段”向“集约型阶段”转化。

朝精心设计、合理选料、精细加工的方向努力，无疑会使我国钢结构建筑上一个台阶，也无疑会增强设计单位的竞争能力。

在竞争日剧的设计市场，设计的技术优势，是中标的必要条件，缺少技术表现、缺少技术含量就意味着落后，落后就意
味着落选，长此以往则难以生存，即使目前没有生存的危机，也应居安思危，尽可能开展钢结构建筑设计工作。

五、我国钢结构建筑发展前景展望
从发达国家钢结构建筑的发展轨迹，结合我国的实际，不难看出我国钢结构发展前景光明，但会有许多不同于发达国家的特点。

所以说前景光明，是因为政府已开始高度重视钢结构建筑的发展，在1998年把钢结构技术列为重点推广的新技术之后，1999年成立了国家建筑用钢领导小组，组长由建设部副部长叶如棠担任。

与此同时，专家组则分九个课题专门研究钢结构在建筑领域的应用问题。

目前发达国家的建筑用钢量为其钢产量的45~55%，而我国建筑用钢量仅占总产量的20%左右。

我国年钢产量已超过1亿吨，如按此比例推算，则我国建筑用钢有3000万吨左右的发展空间。

所以说会有自己的特点，是因为我国的国情不同于西方发达国家，劳动力相对低廉，国家尚不富裕，造价低、技术含量稍低的钢结构会得到优先发展。

在今后一段时间内，钢管混凝土结构、轻钢结构等将会得到较快发展。

钢管混凝土结构与其它结构相比，具有承载力高、塑性和抗震性能优越、节省材料和施工简便的特点。

用于高层建筑中，这些特点尤为突出，中国在此领域已处于领先地位。

轻钢结构除在大跨单层房屋中普遍应用外，今后会在住宅与中小型多层公共建筑中大面积应用。

据统计，二十世纪后几年，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％）的速度迅猛发展，住宅产业成为国民经济中跨世纪的新的增长点。

钢结构住宅建筑体系以其结构部件轻、预制程度高、便于推行设计标准化、定型化、施工机械化、装配件制作工厂化、施工周期短等优势，在建筑用材市场中展示出其广阔的应用及发展前景，成为替代现有小砖住宅的主要体系之一；中小型建筑则量大面广，发展轻钢结构对于资源、能源都非常短缺的我国意义犹为重大。

对于钢结构建筑，建设部有关领导和专家认为，钢结钢是一种较为符合产业化生产方式的结构形式。

它容易实现设计和标准化、构配件生产的工厂化、施工的机械化和装配化，能够进行标准化的设计，系列化的开发、集约化的生产和社会化的供应。

有的学者曾预言，50年后，钢结构可能成为我国新建筑的主体结构，由今日之发展状况看，这一预期有望大幅度提前。