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21 世紀(jì)無(wú)疑是鋼結(jié)構(gòu)建筑的時(shí)代,必將是鋼結(jié)構(gòu)取代混凝土的時(shí)代。特別是在我國(guó)大中城市中,人多、土地資源少,而人們對(duì)住宅密度、環(huán)境綠地等要求越來(lái)越高的情況下,較大范圍應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)住宅,是我國(guó)生產(chǎn)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。在我國(guó),建筑產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代,直接促進(jìn)了鋼鐵產(chǎn)業(yè)的深加工:全國(guó)市場(chǎng)去年對(duì)鋼材的總需求達(dá) 2.1 億噸,其中建筑鋼材的需求占了 60 %。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑在使用過(guò)程中易于改造,也是環(huán)保型建筑,可以重復(fù)利用,減少礦產(chǎn)資源的開(kāi)采。被譽(yù)為 21 世紀(jì)的“綠色”建筑。鋼結(jié)構(gòu)可以做到大跨度、大空間,形成較寬敞的無(wú)柱空間,有的稱之為“園林化辦公室”。
專家們提出將建筑鋼結(jié)構(gòu)歸納為:高層重型鋼結(jié)構(gòu)、空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、鋼 - 混結(jié)合結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)五大類。中國(guó)在20世紀(jì)60—-70年代建成的大型鋼塔桅結(jié)構(gòu)有200m廣州電視塔、210m上海電視塔、194m南京跨過(guò)長(zhǎng)江輸電線路塔、325m北京環(huán)境氣候桅桿。其中輕型鋼結(jié)構(gòu)主要用于工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、超市、活動(dòng)房屋和加層建筑等;高層鋼結(jié)構(gòu)主要用于 24 米以上的建筑,包括寫字樓、民用住宅;空間鋼結(jié)構(gòu)則用于大型體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓和會(huì)展中心等大跨度建筑。
一.鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展前景
2.隨著奧運(yùn)會(huì)眾多場(chǎng)館的建設(shè),以及后來(lái)的世博會(huì)展館件建設(shè),中國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑得到了很大的發(fā)展。材料勻質(zhì)性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學(xué)的基本假定。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展得如此之快,極大地提升了現(xiàn)代建筑的發(fā)展和施工技術(shù)水平,現(xiàn)代建筑中,鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展也比較迅速,而且持續(xù)到今天。鋼材是一種不會(huì)燃燒的建筑材料,它具有抗震、抗彎等特性。在實(shí)際應(yīng)用中,鋼材既可以相對(duì)增加建筑物的荷載能力,也可以滿足建筑設(shè)計(jì)美感造型的需要,
還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲、拉伸的缺陷,因此鋼材受到了建筑行業(yè)的青睞,單層、多層、摩天大樓,廠房、庫(kù)房、候車。
在工程結(jié)構(gòu)中,鋼結(jié)構(gòu)是應(yīng)用比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)。一些高度或跨度較大的結(jié)構(gòu),荷載或吊車起重量很大的結(jié)構(gòu)、有較大振動(dòng)的結(jié)構(gòu)、高溫車間的結(jié)構(gòu)、密封要 求很高的結(jié)構(gòu),要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)等等,采用其他建筑材料,目前尚有困難或不很經(jīng)濟(jì),則可考慮采用鋼結(jié)構(gòu)。在有特殊防火需求的建筑中,鋼結(jié)構(gòu)必須采用耐火材料加以保護(hù)以提高耐火等級(jí)。屬于這類性質(zhì)的結(jié)構(gòu)大致有:
A、單層廠房結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)一般用于重型車間的承重骨架,例如冶金工廠的平爐車間,初軋車間,混鐵爐車間;重型機(jī)器廠的鑄鋼車間、水壓機(jī)車間、鍛壓車間;造船廠的船臺(tái)車 間;鋼材強(qiáng)度和彈性模量均顯著下降,溫度在600℃左右時(shí),鋼材的強(qiáng)度趨于零。飛機(jī)制造廠的裝配車間,以及其他工廠跨度較大車間的屋架、吊車梁等等。我國(guó)鞍鋼、武鋼、包鋼和上海寶鋼等幾個(gè)很厲害的冶金聯(lián)合企業(yè)的許多車間都采用了各 種規(guī)模的鋼結(jié)構(gòu)廠房,上海重型機(jī)器廠水壓機(jī)車間、上海江南造船廠中都有高大的鋼結(jié)構(gòu)廠房。
B、塔桅結(jié)構(gòu)
用于高度較大的無(wú)線電桅桿、微波塔、電視塔、高壓輸電線路塔、化工排氣塔、石油鉆井架、大氣監(jiān)測(cè)塔、旅游隙望塔,火箭發(fā)射塔等。
C、板殼結(jié)構(gòu)
用于要求密閉的容器,如大型儲(chǔ)液庫(kù)、煤氣庫(kù),爐殼要求能承受很大內(nèi)力并有溫度急劇變化的高爐結(jié)構(gòu),大直徑高壓輸油管和煤氣管道等。上海在1958年就 建成容積為54000m3的濕式貯氣柜。上海金山、吳涇等石油、化工基地有眾多的容氣結(jié)構(gòu),同時(shí),一些容器、管道、鍋爐、油罐等支架也都采用鋼結(jié)構(gòu)。建筑鋼結(jié)構(gòu)類型按照結(jié)構(gòu)形式劃分,又可分為加層鋼結(jié)構(gòu)、塔架鋼結(jié)構(gòu)、樓梯鋼結(jié)構(gòu)等四種常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)類型:1、樓梯鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)樓梯的支撐體系是樓梯的鋼斜梁為主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件,樓梯梯段以鋼板踏板為主,其欄桿形式多以平行樓梯斜梁的斜線形式。
D、大跨結(jié)構(gòu)
主要用于飛機(jī)庫(kù)、汽車庫(kù)、火車站、大會(huì)堂,體育館、展覽館、影劇院等,其結(jié)構(gòu)體系主要采用框架結(jié)構(gòu)、拱架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu),懸索結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu),預(yù)應(yīng)力 鋼結(jié)構(gòu)等。我國(guó)早建成的廣州中山紀(jì)念堂(1928--1931年)圓屋頂就是鋼結(jié)構(gòu),規(guī)模宏大的北京的一家大會(huì)堂為鋼屋架,首都體育館、上海體育館、上海 文化廣場(chǎng)等采用了大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu),西安秦始皇陵俑陳列館采用了跨度為70m的三鉸拱鋼結(jié)構(gòu),北京工人體育館、浙江杭州體育館采用圓形和馬鞍形的懸索結(jié)構(gòu)。專家們提出將建筑鋼結(jié)構(gòu)歸納為:高層重型鋼結(jié)構(gòu)、空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混結(jié)合結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)五大類。