钢结构在建筑中的应用

章浩 房玉辉 王庆旭

摘要：钢结构作为绿色环保产品，与传统的混凝土结构相比较，具有自重轻、强度高、搞震性能好等优点。适合于活荷载点总荷载比例较小的结构，更适合与大跨度空间结构、高耸构筑物并适合在软土地基上建造。也符合环境保护与节约、集约利用资源的国策，其综合经济效益越来越为各方投资者所认同，客观上将促使设计者和开发商们选择钢结构。也正是钢结构建筑的这些优点和实用性，引起了政府的高度重视和推广。本文谈谈钢结构在建筑中的具体应用现状以及技术特点。

关键词：钢结构建筑应用

中图分类号： TU319 文献标识码： A 文章编号：

一、 钢结构在我国建筑中的应用现状总体概述

钢结构的应用在我国有悠久的历史。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。

二、 钢结构在各类建筑中的发展和技术特点

1、高层重型钢结构

高层钢结构建筑是一个国家经济实力和科技水平的反映，又往往当作一个城市标志性建筑。80年代至今已建成和在建高层钢结构达80多幢，总面积约6007平方米，钢材用量60多万吨。包括正在规划和建设的已有100幢高层钢结构。

最近北京、上海在建和新建高层钢结构就超过l0幢。如：上海环球金融中心(101层，高492米，用钢量65万吨)；中关村金融中心(建筑面积11万平方米。，高度为150m，用钢量15万吨)；北京电视心(建筑面积183万㎡，高度为41层，22705m，用钢量38万吨)；国贸中心三期(建筑面积54万㎡、高度为330m)；LG大厦(建筑面积25万㎡，高度为110m，用钢量1O万吨)；银泰中心(建筑面积35万㎡，高度为249m，用钢量20万吨)、央视新址主楼等(建筑面积50万m。，高度为234m，用钢量128万吨)；广州西塔(高度为432m，用钢量48万吨)等。估计全国每年有200万-300万㎡。高层钢结构建筑施工，用钢量约45万吨。

2、大跨度、空间钢结构(包括膜结构)

近年来，以网架和网壳为代表的空间结构继续大量发展。不仅用于民用建筑，而且用于工业厂房(开发区工业厂房、烟草行业厂房等)、机库、候机楼、体育馆、展览中心、大剧院、博物馆等。无论在使用范围、结构型式、安装施工工法等均具有中国建筑结构的特色。如杭州、成都、西安、长春、上海、北京、南京、广州、深圳、南宁、哈尔滨、大连、长沙、重庆、武汉、济南、郑州等一批飞机航站楼、机库、会展中心、体育场馆、大剧院、音乐厅。采用圆钢管、矩型钢管制作空间桁架、拱架及斜拉网架结构，加上波浪形屋面成为各地新颖和富有现代特色的标志性建筑物。

最近在悬索和膜的张拉结构研究开发和工程应用取得新的进展。预应力空间结构开始得到应用。杭州雷峰塔、海南千年塔和广州新电视塔(高度610米、用钢量40万吨)。昆明世博园艺术广场膜结构等一大批各种新型钢结构建筑和构筑物在祖国大地涌现。

据中国钢结构协会空间结构分会统计：网架和网壳近三年生产已处于趋平稳状态，每年1500座，约250万平方米，用钢约7万吨。空问桁架2001年建造20座60万平方米。悬索结构1991年至今建造7座15218平方米。膜结构2001年建造40座117万平方米。悬索和膜结构目前处于发展阶段，用量还不大，专家预计每年将以20%的速度增加。

3、轻钢结构

我国轻钢结构建筑发展较快，主要用于轻型的工业厂房、棉花和粮食仓库、码头和保税区仓库、农产品、建材、家具等各类交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。

轻钢结构是相对于重钢结构而言，其类型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等。用钢量一般30kg/㎡左右(不含钢筋用量)，在我国发展很快、应用广泛。全国每年新建轻钢房屋800万平方米、用钢约20万吨。

4、钢-混凝土组合结构

众所周知，钢-混凝土组合结构是充分发挥钢材和混凝土两种材料各自优点的合理组合。不但具有优异的静、动力工作性能，而且能大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度，是可以广泛推广的结构。对环境污染也较少，是符合我国建筑结构发展方向的一种比较新颖的结构。

20世纪90年代我国已建成了世界跨度最大的采用组合结构的公路拱桥，如广州丫鬓沙大桥，桥长360m，重庆万州长江大桥，跨度420m，前者为钢管混凝土拱桥，后者为劲性钢管混凝土骨架拱桥。全国已建成的组合结构拱桥已超过300座之多。在高层建筑方面，建成了全部采用组合结构的超高层建筑-深圳赛格广场大厦，高291.6m，属世界最高的钢-混凝土组合结构。全国已建成的采用组合结构的高层建筑也已超过40幢之多。钢-混凝土组合结构已有几本专门设计施工规程可参照。

5、钢结构住宅

钢结构住宅的优势：①用钢结构建造的住宅质量是钢筋混凝土住宅的1/2左右，可满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右；②抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好，从国内外震后调查结果看，钢结构住宅建筑是倒塌数量最少的；③钢结构构件、墙板及有关部品在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，钢结构住宅工地实质上是工厂产品的组装和集成的场所，再补充少量无法在工厂进行的工序项目，符合产业化的要求；④钢结构工厂制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部品配合；⑤钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少，符合推进住宅产业化发展节能省地型住宅的国家政策。

研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅建筑体系还是近几年才发展起来。建设部组织46项钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题，开展试点工程。并组织编制《钢结构住宅设s计规程》和《低层轻钢装配式住宅技术要点》等。这些条件都极大地促进了我国钢结构住宅建筑产业的快速健康发展。在北京、天津、山东、安徽、上海、广东、浙江等地建了低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程，目前已建成500多万平米体现了钢结构住宅发展的良好势头。