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淺談鋼結構的發展現狀及未來趨勢調查

2017-03-08 11:08 中國鋼結構資訊網系統管理員

　　鋼結構分為建筑鋼結構、橋梁鋼結構等，與目前建筑領域普遍采用的鋼筋混凝土結構相比，具有強度高、工程造價低、自重輕、施工周期短和可工廠化制作等優點，如此多優勢得到廣泛重視并迅速發展,從重大工程、標致性建筑使用鋼結構到鋼結構普遍使用，呈現出了從未有過的興旺景象。
　　一、鋼結構應用現狀
　　1.高層重型鋼結構
　　高層鋼結構建筑是往往當作一個城市標志性建筑。80年代至今已建成和在建高層鋼結構達100多幢，總面積約800萬平方米，鋼材用量80多萬噸。
　　北京、上海在建和新建成的高層鋼結構就達到十余幢。如：上海中心大廈（在建、632米）、上海環球金融中心(101層、高492米、用鋼量6.5萬噸)；北京電視中心(建筑面積18.3萬㎡，高度為41層，227.05m，用鋼量3.8萬噸)；國貿中心三期(建筑面積54萬㎡、高度為330m)；央視新大樓等(建筑面積5萬㎡、高度為234m、用鋼量12.8萬噸)。全國每年有200-300萬㎡高層鋼結構建筑施工，用鋼量約45萬噸。
　　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大量發展，不僅用于民用建筑，而且用于工業廠房、機庫、候機樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等。鋼結構用量較大的工業廠房如曹妃甸鋼鐵基地、上海江南造船基地等，代表性場館如2008北京奧運會國家體育場（館）、2010上海世博會場(鋼結構用量達30多萬噸)、2010年亞運會(廣州)、濟南全運會、深圳大運會及南陽全國農民運動會等城市興建的體育場館。據中國鋼結構協會空間結構分會統計：網架和網殼近年生產已處于趨平穩狀態，每年1500座，約250萬平方米，用鋼約7萬噸，鋼結構選用的鋼材呈現品種多、規格雜、用量大、強度高的特點，主要品種有：Q235C、Q345C、390D（用于地下預埋的樁柱）、Q345GJ、Q420、Q460等。
　　隨著懸索和膜的張拉結構研究開發深入和工程應用的推廣。預應力空間結構開始得到應用。杭州雷峰塔、海南千年塔、廣州新電視塔(高度610米、用鋼量4.0萬噸)和昆明世博園藝術廣場膜結構等一大批新型鋼結構建筑和構筑物不斷涌現。懸索和膜結構目前處于發展階段，用量不大，國內已有多家膜結構工程公司，承擔很多體育場館、機場、公園和街道景觀的設計和施工。目前高中擋膜材仍需進口(如PTFE、ETFE)。
　　3.輕鋼結構
　　輕鋼結構是相對于重鋼結構而言，其類型有門式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結構等，主要用于輕型的工業廠房棉花和糧食倉庫、碼頭和保稅區倉庫、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。用鋼量一般30-40kg／㎡左右(不含鋼筋用量)。全國每年新建輕鋼房屋800萬平方米、用鋼約20萬噸。
　　4.鋼-混凝土組合結構
　　鋼-混凝土組合結構是充分發揮鋼材和混凝土兩種材料各自優點的合理組合，不但具有優異的靜、動力工作性能，而且能大量節約鋼材、降低工程造價和加快施工進度，對環境污染較少，符合我國建筑結構發展方向。在我國的發展十分迅速，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。
　　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291.6m，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超過40幢之多。組合結構拱橋已建成的也已超過300座。
　　5.鋼結構住宅
　　用鋼結構建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右，可滿足住宅大開間的需求，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。鋼材可以回收，建造和拆除時對環境污染較少，符合推進住宅產業化發展節能省地型住宅的國家政策。
　　我國目前是最大的建筑市場，平均每年房屋建筑建設約20億平方米（2009年房屋施工面積達32億平方米），其中鋼結構約占2-3%，絕大多數是鋼筋混凝土結構和磚混凝土結構，還有少量木結構、磚石結構及土坯房屋。近8億平方米/年的城鎮居民住宅亦如此。鋼結構建筑在我國整個建筑行業中所占的比重還不到5%，而發達國家已達50%以上，住宅鋼結構的潛在發展空間非常大。目前，在在北京、上海、天津、河北、武漢、青島等地建了低層、多層、高層鋼結構住宅試點示范工程，已建成500多萬平方米，用鋼約20萬t。寶鋼在鋼結構住宅產業化方面投入大量資金和研究人員，在武漢、沈陽等地設計建設了多處鋼結構示范住宅項目，2007年在武漢漢陽區建成了鋼結構示范住宅項目——賽博園經濟適用房小區，達到了世界鋼協有關“國際民用建筑用鋼項目”的技術要求。此外，針對提供給四川地震災區作為過渡期安置房的60余萬套活動板房，寶鋼完成了板房材料利用的試點項目。
　　6.橋梁鋼結構
　　各大城市將橋梁等交通基礎設施建設作為經濟發展的重要基礎。使用鋼結構較多的有斜拉橋,主要在鋼箱、纜索、橋塔等部位，600米以上的特大橋梁均為鋼結構橋梁?“十一五”前三年平均新建橋梁3萬座/年，年平均用鋼量1300萬噸。據統計，目前在建高速公路混凝土橋梁中可實施改用鋼結構橋梁3480座，改用鋼結構后可凈增加鋼材用量546萬噸。截至2008年底，全國59萬座橋梁中鋼結構橋梁不足1%。與美國60萬座橋梁中鋼結構橋梁占33%、日本13萬座橋梁鋼結構橋梁占41%相比，差距較大。中國第一座全鋼結構橋塔的橋是南京三橋,僅橋塔用鋼量即達1.44萬噸?香港昂船洲大橋（長1018米）和蘇通長江大橋（長1088米）占據世界最大斜拉橋的前兩名，到2015年,中國要建5座跨海峽大橋,總用鋼量為625萬噸。
　　二、鋼結構產業的差距及未來趨勢
　　目前，我國鋼結構業用鋼僅占全國鋼材總量的4%左右，與發達國家10%左右的比例存在較大差距。國產鋼材基本可以滿足鋼結構加工需要，但在具體品種規格和性能方面與國外比還有差距，如高強度大規格超厚H型鋼、高強度超厚板等。目前日本在建筑、橋梁推廣采用強度Q690級鋼，并已成熟采用Q960機械用鋼。
　　鋼結構發展不斷推動著高性能鋼材的發展，目前正在修訂中的國家標準《鋼結構鋼結構設計規范》，擬將Q390、Q420、Q460納入規范中，改變長期以Q235、Q345為主要結構鋼的局面。
　　我國鋼結構產量約為2300萬噸，產值超過3000億元，鋼結構總量將保持每年9%-10%的速度增長，到2015年，實現翻一番，達到5000-6500萬噸，占全國粗鋼總產量的10%，鋼結構房屋建筑占全國房屋建筑總量約15-20%左右。
　　今后一個時期，國內鋼材品種、質量、規格不僅要滿足國內外鋼結構發展需要，有關領域的高性能鋼材應用開發國際領先；鋼結構的產品、配件及配套技術產品達到國際先進水平。重點突出量大面廣，產值比重在行業中地位突出的鋼結構住宅、鋼結構橋梁及非標、成套裝備制造（包括新能源風電、核電、智能電網、三合一、海洋工程鋼結構網等）的潛在市場和自主創新技術發展，促進鋼結構房屋建筑質量全面提高，提高建筑物使用期限和實際壽命更加先進，促進相關配套產品、部件的完善提高，逐步使鋼結構產業成為我國的戰略性新興產業，初步具備鋼鐵、鋼結構強國目標。
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