国内外钢结构的历史及发展

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国内外钢结构的历史及发展

【摘要】钢结构住宅在世界发达国家已经是成熟技术，其发展过程中的很多历史经验对当今中国的钢结构住宅发展研究工作有很多启迪，其中重视和发挥建筑师在钢结构住宅过程中的主导作用是十分重要的。



【关键词】钢结构住宅;发展;启迪

0.概述

钢结构住宅是材料、结构、技术和人们对舒适居住环境要求的综合体，其技术在发达国家已经基本成熟。近年来，中国钢结构住宅的研究开发虽已初步展开，但与其他结构的住宅发展相比，差距仍很明显，特别是对于绝大多数建筑师来说，钢结构住宅仍然是一个陌生的课题。中国钢结构住宅设计和研究人员应重视对国外钢结构住宅发展历史及其规律的研究，从中吸取经验和教训，力求在以后的工作中少走弯路，这对促进中国钢结构住宅事业的进一步发展无疑是必要的。



1.国外钢结构住宅的历史发展回顾

最早在建造房屋中使用钢(铁)结构可以追溯到 18世纪末的英国。由于当时使用木框架建造的棉纺厂经常发生火灾，加上木材涨价和木材强度较低的原因，厂房结构中开始采用铁框架。



100年后，美国芝加哥学派建造了一批钢结构摩天大楼。1851年，英国约瑟夫·帕科斯顿设计的水晶宫曾是 19世纪前半期的铁框架结构技术发展的最高代表。1889年，法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔，标志着钢结构建筑从此进入一个光辉的时代。



20世纪前 50年，由于钢结构防火能力的缺陷和钢筋混凝土结构的兴起，钢结构在建筑领域里失去了魅力，钢结构发展暂时受挫进入低潮。



钢结构建筑在西方发达国家的再度兴起是在20世纪60年代。因为二次大战，西方发达资本主义国家钢材的性能和产量取得了突破性的进展，计算机也开始早期运用于钢结构建筑的辅助设计，钢结构建筑的各种结构体系日益成熟。由于二次大战造成的战后住房紧缺，社会需要在很短的时间内解决大量住房问题，而钢结构住宅因其能进行工业化生产，建造速度快，所以开始是缓慢地，尔后又是迅速地进入住宅领域。20世纪70年代至今，随着全球经济的快速发展，钢结构和钢结构住宅技术在全球经济发达国家和地区得到了深入发展，总体走向成熟。主要表现在以下几个方面：第一，钢结构住宅技术无论在广度还是深度方面都取得了长足的进步。广度方面主要表现为钢结构住宅技术的研究和应用已从欧洲、美洲的少数国家和地区向更多的国家和地区推广，目前亚洲的日本、韩国和澳大利亚等国家及台湾地区的钢结构住宅技术发展趋势尤为强盛。发展深度方面主要表现为，无论在有特殊结构要求的公共建筑和有大跨要求的工业厂房还是在住宅建




筑领域，钢结构技术都得到了充分发展，同时，钢结构住宅正逐渐走向工业化生产，这是钢结构住宅技术发展成熟的重要标志。第二，随着计算机技术的发展，钢结构领域的CAD、CAM技术等也得到不断发展，这为钢结构住宅技术的快速发展不断走向成熟提供了强有力的技术保障。最后，不少当代著名的建筑大师们不断探索钢结构技术在住宅领域，特别是在别墅建筑中应用的潜能，这是钢结构住宅技术不断发展的重要表现。



总之，世界发达国家住宅产业现代化的发展，促进了钢结构住宅的研究，也促进了中国钢结构住宅的发展和研究。



2.国内钢结构住宅的发展

在我国，“秦砖汉瓦”的建筑技术使用了两千多年，有悠久历史。但这使中国粘土砖产量急剧增加，来自建设部的一组数据显示，1991年，中国粘土砖的产量世界黏土砖产量的93.32%，1996年上升到97.99%，中国的住宅建筑基本还是砖混和框架结构，只在一些特大城市如北京、上海、天津等有钢结构住宅试点工程项目。但20世纪90年代以来，随着我国钢产量的巨增（从1996年开始，钢产量突破1亿吨，到目前，连续8年是世界第一产钢大国），钢结构建筑的发展十分迅速，特别是一些代表城市标志性高层建筑的建成，为钢结构在我国的发展揭开了新的一面。1985年在上海建造的金沙江大酒店，是第一幢自己设计并使用国产H型钢材料制造和安装的高层钢结构建筑。1996年，深圳的帝王大厦，是国内第一幢超高层钢结构大厦。1997年建成的上海金茂大厦也跻身于世界最高行列。上海浦东环球金融中心大厦（95层460m）建成，则堪称世界最高。深圳赛格广场大厦为世界上最高的全部采用钢管混凝土的超高层建筑。2002年3月，一座高达18层、采用H型钢建造的钢结构住宅楼在安徽省马鞍山市动工建设。上海同时有6幢钢结构高层住宅在建设，最终他们将建到100米、34层，这在国内还是首次。北京住宅也启用了钢结构，位于朝阳区十里堡的晨光家园B区，全部采用H型钢钢梁、钢柱。2003年7月底，我国首座钢结构住宅——北京金宸公寓正式交付使用。目前北京、天津、山东、安徽、上海、广东、浙江等地建了大量低层、多层、高层钢结构住宅示范工程，体现了钢结构发展的良好势头，同时钢结构住宅业也开始在青岛亮相。



3.我国钢结构住宅目前存在的问题

钢结构在我国目前的发展是十分迅速的，但是仍旧存在许多的问题亟待解决。



3.1造价偏高

造价问题是制约现阶段国内钢结构住宅发展的最直接因素。目前钢结构住宅的造价达到混凝土结构的1.2～1.6倍。目前轻钢结构住宅体系在我国大陆的报价约4000元/m2，这可能会使钢结构住宅在中低层住宅（尤其是中低档住宅）方面缺乏竞争力。一方面，建材市场上缺乏与之配套的建筑构配件、材料品种。如果单独定做或选用进口产品，成本较高。例如，我们对钢构件防火材料进行市场调




查，发现能达到较高防火极限要求的超溥型防火涂料品种很少，仅有的一两家产品，价格高，质量却不尽如人意。另一方面，钢结构住宅虽然具有工期短、效率高的特点，但在国内以劳动密集型生产方式为主的大环境下，这一优势并不明显。



3.2材料、构造耐久性有待时间检验

钢结构住宅所选用的新型建材和设计的构造节点，在理论上能够满足要求，但历经长时间的风吹日晒，其抗渗抗裂、保温性能是否能有效保持，尚待检验。



3.3缺乏实用性人才

由于国内教学内容中均未涉及轻钢结构住宅体系，因此我国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，更缺乏熟练技术工人。虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度，但真正推行起来却缺乏得力的技术骨干。



3.4造型与功能、体系的矛盾

钢结构住宅在造型上应体现其现代化技术、材料的特征。但钢构件外露带来一系列问题，如冷（热）桥问题，防火、防腐问题较难解决。



3.5缺乏完善成套的技术规范和施工规程

节点构造、防火设计只能根据现有一般通用规范，缺乏针对钢结构建筑的专门性标准、规范。钢结构住宅的设计建造对于国内建筑业是一个崭新课题，虽然国外早在20世纪60年代就开始进行此类建筑的设计、建造，到目前也有了成熟的技术经验和配套的体系，但并不完全适用我国相对技术落后、经济不发达的现状。结构方式的改变、使用材料的不同，要求建筑师在进行钢结构住宅建筑设计时，要从整体设计理念到技术构造都仔细考虑。



4.结束语

建筑是人类文明的象征，建筑的发展标志着人类文明的发展。21世纪作为建筑结构来说是钢结构的世纪，建筑钢结构的发展也是21世纪建筑文明的体现。随着我国经济的快速发展和综合国力的日益增强，实现住宅建设的可持续发展，全面提高住宅建设水平，加快住宅产业现代化步伐已经成为社会发展的必然，在这样的社会背景下钢结构住宅的研究与开发是当前建筑业的热点话题之一。钢结构的应用将是我国住宅发展的一个重要方向。■

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