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鋼結(jié)構(gòu)在國外建筑的應(yīng)用

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-23 10:00:11 [收藏]

    建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重

    中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的２０％－２５％，而工業(yè)發(fā)達(dá)的國家則占３０％以上。如美國和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過５０％。在我國，鋼在建筑中主要用于建筑鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占１０％左右，在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)的也就２００?３００萬噸。　　

    根據(jù)美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是：在２０世紀(jì)５０、６０、７０、８０和９０年代，以百萬美元計(jì)的年銷售額／以萬噸計(jì)的年加工量分別為１５０／３０、３００／６５、１２００／１１０、１５００／１２５和２２００／１９０。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計(jì)目前已經(jīng)超過２５億美元，年加工量也已經(jīng)達(dá)到２００萬噸以上。　　

    低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)　　

    美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到４６％、３１％、１４％和９％的份額。　　

    在美國，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)是很普遍的。所謂低層建筑是指層高底于１８ｍ，層數(shù)不超過５層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占７０％。 　 輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檀條和圈梁，以焊接“Ｈ”型截面物做主梁，現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式鋼架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形式比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價低，易維護(hù)等特點(diǎn)。由于自重輕，也降低惡劣基礎(chǔ)的造價。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Ｂｕｔｌｅｒ 、ＢＨＰ、ＡＢＣ等都已經(jīng)進(jìn)入了中國市場。　
    　
    高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)　　

    由于人類文化生活不斷提高，對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特有點(diǎn)，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運(yùn)會的場館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑。它們是：　　

    １９３１年建成的１０２層、高３８１ｍ的美國紐約帝國大廈；１９６９年建成的１１０層、高４１７ｍ的美國紐約世界貿(mào)易（中心南北兩座）１９７０年建成的１１０層、高４４３ｍ的美國芝加哥西爾斯大廈；１９９６年建成的高４５０ｍ的馬來西亞雙塔石油大廈等。　　

    巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。　　

    大跨度鋼結(jié)構(gòu)

    大跨度或較大跨度大多采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點(diǎn)近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。　　

    大跨度的鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場館、會議展覽中心、博覽館、候機(jī)廳、飛機(jī)庫等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是上世紀(jì)６０年代美國洛衫嘰加里福尼亞大學(xué)體育館（９１ｍ×１２２ｍ正放四角錐）。最大的雙層網(wǎng)殼是上世紀(jì)７０年代在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Ａｓｔｒｏｄｏｍｅ，直徑１９６ｍ）及新奧爾良超級穹頂（Ｓｕｐｅｒｄｏｍｅ，直徑２０７ｍ）。上世紀(jì)９０年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼，建筑直徑２２９、６ｍ，結(jié)構(gòu)直徑１８７、２ｍ，采用三向網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)為能承受軸力和彎矩的鋼性節(jié)點(diǎn)。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國１９９６年奧運(yùn)會的主體育館亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，１８６ｍ×２３５ｍ），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。１９９３年日本建成的福崗體育館，直徑２２２ｍ，是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂，而使１９８９年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Ｓｋｙｄｏｍｅ，直徑２０３ｍ）降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu)。超過３００ｍ的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優(yōu)方案，今年來研究較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu)，即桿、索、膜混合使用。　　

    最為典型的例子是世紀(jì)之交的千年穹頂（Ｔｈｅ Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ Ｄｏｍｅ），該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑３２０。當(dāng)然，從理論角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實(shí)現(xiàn)的，在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能否實(shí)現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，１０００左右跨度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋?yàn)槿毡镜亩喽嗔_（大橋全長為８９０ｍ）；最大的懸索橋?yàn)槿毡镜拿髽颍ǎ保梗梗保恚疯F路兩用最大跨度橋?yàn)橄愀鄣那囫R大橋（懸索橋１３７７ｍ）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。　　

    另外，歷屆奧運(yùn)會、博覽會等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如１９７２年德國慕尼黑（覆蓋７、４８萬ｍ２體育場的索網(wǎng)）建筑群，１９７６年加拿大蒙特利爾，１９８０年莫斯科，１９８４年美國洛衫磯，１９８８年韓國漢城（１２０ｍ直徑體操館及９３ｍ直徑擊劍館都是索）穹頂，１９９２年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（１２８ｍ），１９９６年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（１８６ｍ×２３５ｍ索彎頂），２０００年澳大利亞悉尼主體育場（１１萬人，兩個２２０ｍ×７０ｍ的雙曲拋物面網(wǎng)殼）。
    　　
    機(jī)場和機(jī)庫都屬于大跨度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機(jī)庫（一、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國今年來建成的首都（２－１５３ｍ×９０ｍ）采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國際上是數(shù)一數(shù)二的。機(jī)場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機(jī)場、馬來西亞機(jī)場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。　
    　
    目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體架體系。看起來雄壯而美觀。我國深圳機(jī)場、首都機(jī)場、上海浦東機(jī)場就是典型的例子。
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