近幾年來中國大地上聳立起一座座鋼結構建(構)筑物,代表著中國經濟和科技的高速發(fā)展,也是廣大鋼結構行業(yè)技術人員和工人辛勤工作的碩果。

3.1　高層、重型鋼結構

世界第一幢高層鋼結構房屋為建于1885年的美國芝加哥的一幢高55m的10層家庭保險公司大樓。1889年在法國巴黎建成了高320.75m的埃菲爾鐵塔,促使高層鋼結構技術得到迅速發(fā)展。1934年在中國上海建成國際飯店、上海大廈等幾幢鋼結構大樓。眾所周知,高層鋼結構建筑是一個國家經濟實力和科技水平的反映,又往往當作一個城市的標志性建筑。隨著改革開放,我國自20世紀80年代到90年代末,己建成和在建的高層鋼結構建筑已有近40幢,總面積約320萬m2,鋼材用量約30萬t,資金約600億人民幣。一大批高層鋼結構建筑聳立在北京、上海、深圳、大連、天津等地。我國的高層建筑鋼結構已跨入國際行列,獲得了較大成功及良好的效益。

這個時期的代表作品:世界第三高度(420.5 m)的上海金茂大廈;國際領先水平的深圳賽格大廈(72層、高291 m),全部采用鋼管混凝土柱;采用國產鋼材、國內設計、制造及施工的大連世貿中心。

2000年以后特別在“9.11”事件后,人們對高層鋼結構大樓采取更為慎重的態(tài)度。但很多城市仍在建造一些高層鋼結構大樓,如最近北京在建和新建高層鋼結構就超過10幢。人們預料我國第三次高層鋼結構建筑建設高潮正在到來。主要有:上海環(huán)球金融中心(101層、高492 m);青島國際金融中心(高249 m);陜西省信息大廈(高191.8 m);大連國貿中心大廈(高300 m);溫州世貿中心(高300 m);南京國際商城;浙江精工商務大廈(高77.93 m);北京財富中心(高151.8m);北京城建大廈(高98.35 m);西寧振業(yè)大廈(高82.8 m);北京摩根大廈(高188 m);中關村文化廣場;北京電視中心(高239 m);國貿中心三期(高330 m);北京中央商務區(qū)一批高層鋼結構建筑(銀泰中心、央視大廈等)。估計全國每年有200～300萬m2高層鋼結構建筑施工,用鋼量約45萬t。

這段時期的高層、超高層建筑和有特殊要求的建筑大都是國外建筑師的方案中標,一般結構均由國內設計,制造和安裝也由國內企業(yè)承擔,鋼材由國內鋼廠生產供應,工程質量較好。可以認為我國高層鋼結構的設計、制作、安裝已基本達到國際水平,鋼材供應基本實現了國產化。但也存在國外建筑師的作品用鋼量普遍較大,其節(jié)點構造復雜給制作安裝帶來較大困難的問題。

重型工業(yè)廠房建設近幾年也有所增加,主要分布在鋼鐵、造船、電子、汽車、水利、發(fā)電等行業(yè)。據有關部門統(tǒng)計,2000年廠房建筑竣工面積達到6 900萬m2,其中重型廠房面積約占1/10,有600萬m2,用鋼量達到60萬t。最典型例子是近二三年在各地興建了一批大型煉鋼廠、軋鋼廠(如上海寶鋼、浦鋼、馬鋼、濟鋼、攀鋼、武鋼等大型廠房)。

2　大跨度空間鋼結構

近年來,以網架和網殼為代表的空間結構繼續(xù)大量發(fā)展,不僅用于民用建筑,而且用于工業(yè)廠房(開發(fā)區(qū)工業(yè)廠房、煙草行業(yè)廠房等)、機庫、候機樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等,在使用范圍、結構形式、安裝施工工法等方面均具有中國建筑結構的特色。采用圓鋼管、矩形鋼管制作空間桁架、拱架及斜拉網架結構,加上波浪形屋面,成為各地新穎和富有現代特色的標志性建筑。

最近在懸索和膜的張拉結構研究開發(fā)和工程應用方面取得新的進展,預應力空間結構開始得到應用。杭州雷峰塔、海南千年塔和昆明世博園藝術廣場膜結構等一大批各種新型鋼結構建筑和構筑物在祖國大地涌現。據中國鋼結構協會空間結構分會統(tǒng)計,網架結構:2001年建造1 278座,240.2萬m2,用鋼6.63萬t;網殼結構:2001年建造253座,35.7萬m2,用鋼1.023萬t;空間桁架:2001年建造20座,60萬m2;懸索結構:1991～2003年建造7座,15218 m2;膜結構:2001年建造40座,11.7萬m2。懸索和膜結構目前處于發(fā)展階段,用鋼量還不大,但隨著北京奧運會和上海世博會場館建設,用鋼量將會增加。

3　輕鋼結構

近幾年來,我國輕型鋼結構建筑發(fā)展較快,主要用于輕型的工業(yè)廠房、棉花和糧食倉庫、碼頭和保稅區(qū)倉庫、農產品、建材、家具等各類交易市場、體育場館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。輕鋼結構是相對于重鋼結構而言的,其類型有門式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結構等。該結構用鋼量一般在30 kg/m2左右(不含鋼筋用量),因此在我國發(fā)展很快、應用廣泛。

全國每年新建輕鋼房屋800萬m2、用鋼約20萬t。整個行業(yè)的產值將超過1 000億元。門式剛架房屋:跨度一般不超過40 m,個別達到70多m,單跨或多跨,單層為主,也可用于2或3層建筑。廠房單體面積已超過10萬m2。拱型波紋鋼屋蓋結構:跨度一般為8m,用鋼量僅為20 kg/m2左右,每年增長約100萬m2,用鋼4萬t。門式剛架和拱型波紋鋼屋蓋都有相應的設計施工規(guī)程。

4　鋼-混凝土組合結構

眾所周知,鋼-混凝土組合結構是充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自優(yōu)點的合理組合。不但具有優(yōu)異的靜、動力性能,而且能節(jié)約大量鋼材、降低工程造價和加快施工進度,是符合我國建筑結構發(fā)展方向的一種比較新穎的結構形式。

自20世紀80年代開始,在我國的發(fā)展十分迅速,已廣泛應用于冶金、造船、電力、交通等部門的建筑中,并以迅猛的勢頭進入了橋梁工程和高層與超高層建筑中,20世紀90年代我國已建成了世界跨度最大的采用組合結構的公路拱橋,如廣州丫鬢沙大橋,橋長360m;重慶萬州長江大橋,跨度420 m。前者為鋼管混凝土拱橋,后者為勁性鋼管混凝土骨架拱橋。

全國已建成的組合結構拱橋已超過300座。在高層建筑方面,建成了全部采用組合結構的超高層建筑———深圳賽格廣場大廈,高291.6 m,屬世界最高的鋼-混凝土組合結構。全國已建成的采用組合結構的高層建筑也已超過40幢。

5　鋼結構住宅

我國住宅建設逐步成為國民經濟的支柱產業(yè)。預計10年內將新建住宅56億m2,如按年竣工面積1%～5%采用鋼結構計算,每年鋼結構住宅的建筑面積將達到560～2 800萬m2,需用鋼材28～140萬t。在建設部、中國鋼鐵工業(yè)協會及中國鋼結構協會推動下,我國鋼結構住宅建筑產業(yè)快速發(fā)展。目前北京、天津、山東、安徽、上海、廣東、浙江等地建了大量低層、多層、高層鋼結構住宅試點示范工程,體現了鋼結構住宅發(fā)展的良好勢頭。鋼結構住宅建筑近幾年已完成近100萬m2的試點工程建筑,為下一步建立鋼結構住宅體系、擴大鋼結構建筑市場起到了有力的推動作用。

6　橋梁鋼結構

近10年來,鋼結構橋梁由于具有許多優(yōu)點而被眾多工程采用,突破了以往僅在大跨橋梁采用鋼結構的局面。目前鋼結構橋梁均由中國自行設計、制造、施工。

近幾年竣工的大跨度鋼結構橋梁主要有:1993年建成的九江長江大橋,1993年建成的上海楊浦公路斜拉橋,1996年竣工的長江西陵峽公路懸索橋。還有許多城市和大江大河上建設的斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土橋梁以及城市立交橋和行人過街橋均采用鋼結構。

在今后的幾年內,鋼結構大跨橋梁將不斷地涌現。如最近剛建成的蕪湖長江大橋(鐵路、公路兩用橋),由于空中限制采用矮塔斜拉橋,跨度達到312 m,其工程量是南京長江大橋的2倍。江陰長江大橋是公路懸索橋,跨度1 388 m。上海盧浦大橋箱型鋼拱跨度達550 m,居同類橋梁世界首位。正在建設中的大跨懸索橋———潤揚長江大橋,跨度1 490 m,充分說明了我國大跨度鋼橋己躋身“世界之林”。

公路交通采用鋼結構橋梁也越來越被人們重視,在跨度100 m以下和400 m以上選用鋼結構橋梁在技術和經濟上都有優(yōu)勢,在跨度100～400 m之間有部分橋梁,如在工期緊、現場施工條件差的情況下,采用鋼結構也是合理的。根據我國鐵路和公路交通發(fā)展規(guī)劃,每年興建的橋梁有部分采用鋼結構,每年用鋼約30萬t。

7　城市交通、環(huán)保、公共設施

隨著城市建設和交通的發(fā)展、環(huán)保工程的投入、文化體育等公共設施建設、舊城市更新改造,從城市鐵路車站、候車亭、立體停車庫、商亭、護欄、垃圾箱到路邊的標志、廣告牌等,每一項都需要鋼結構。按全國100個大型城市計算,每個城市每年消耗鋼材2萬t,估計每年需要用鋼材200萬t。

8　塔桅、管道、容器及特種構筑物

345 m高的跨長江輸電鐵塔、10～30萬m3的煤氣、天然氣、石油儲罐對我國的經濟建設都不可缺少。據有關部門統(tǒng)計全國每年輸變電鐵塔用鋼量約100萬t,現有鐵塔生產廠210多家。輸油氣管道用鋼量更大,僅從庫爾勒到上海的輸氣管道用鋼近180萬t。容器包括儲油、氣、化學介質等,每年需要鋼材200萬t左右。其他如高爐、焦爐、煉油、化工反應器、除塵等特種構筑物每年需鋼材50萬t左右。

9　海洋平臺、鍋爐剛架等

據有關部門統(tǒng)計,我國每年海洋平臺用鋼材約10萬t,發(fā)電廠鍋爐剛架用鋼材約25萬t。

由于沒有建立統(tǒng)一的統(tǒng)計渠道,各單位統(tǒng)計數字相差較大,故只能從幾個口徑統(tǒng)計數字分析比較后估算2002年鋼材用量。