一、鋼結(jié)構(gòu)建筑是資源節(jié)約型建筑 國家規(guī)劃將節(jié)約資源作為基本國策,提出發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,保護生態(tài)環(huán)境,節(jié)約資源,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。作為重要的節(jié)能型建筑形式,鋼結(jié)構(gòu)建筑資源消耗量較少,每平方米消耗資源量大約是800~1000kg,其中50%是可再生資源,而鋼混結(jié)構(gòu)每平方米消耗資源量則在1700kg以上。 我國建筑用鋼量占總用鋼量的30%,美國、日本則達到50%~55%,我國建筑用鋼量中鋼結(jié)構(gòu)用鋼量占10%,而美國則達到40%~50%,可見,鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在發(fā)達國家是十分普遍的。建設(shè)部提出到2010年鋼結(jié)構(gòu)用鋼量占整個用鋼量的60%,我國目前的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展水平與之存在一定差距。
二、發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑需要解決的主要問題 發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑有利于實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,這應(yīng)是政府行為,也應(yīng)成為市場行為。政府各部門應(yīng)研究制定相應(yīng)的政策法規(guī),為鼓勵采用鋼結(jié)構(gòu)建筑提供良好的政策環(huán)境。 建筑師要把鋼結(jié)構(gòu)建筑作為一個完整的建筑體系進行研究,滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑在適用性能、節(jié)能環(huán)保性能、經(jīng)濟性能、安全性能、耐久性能方面的綜合要求,形成完善的體系。 在鋼結(jié)構(gòu)建筑的模塊化制造方面,需研究合理的模塊形式與分割方式,以及運輸、吊裝問題等,研究減少裝修工程量的生產(chǎn)方式,開發(fā)模塊化的生活設(shè)施。 鋼材品種、規(guī)格,以及深加工上下游企業(yè)間要逐步形成相互配套和相對穩(wěn)定的原材料、部品、部件和設(shè)備供應(yīng)體系,以品質(zhì)可靠、價格合理的材料、部品實現(xiàn)最終產(chǎn)品-住宅的高質(zhì)量。
三、鋼結(jié)構(gòu)建筑與建筑業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級 “住宅產(chǎn)業(yè)化”的概念是德國人在1910年率先提出的,近100年來,歐洲許多國家大量興建鋼結(jié)構(gòu)多、高層建筑,逐步形成較高的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)和裝配水平。我國加入WTO后,建筑業(yè)面臨著與國際接軌的嚴峻挑戰(zhàn),但國內(nèi)建筑業(yè)仍屬勞動密集型產(chǎn)業(yè),效率較低。鋼結(jié)構(gòu)建筑屬于高技術(shù)、高效率產(chǎn)品,發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑,將有效地推動建筑業(yè)的技術(shù)進步,促進建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)升級,向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,同時也將帶動我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。 鋼結(jié)構(gòu)建筑綜合效益顯著鋼結(jié)構(gòu)建筑便于實現(xiàn)工廠化、規(guī);a(chǎn),比傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工周期短、現(xiàn)場用工少、勞動生產(chǎn)率高,而且品質(zhì)易保證。鋼結(jié)構(gòu)建筑的另一個突出優(yōu)點是自重輕、延性好、抗震性能優(yōu)越,對于我國這樣多地震災(zāi)害的國家來說,可以明顯減輕地震造成的損失。鋼結(jié)構(gòu)建筑隔熱保溫性能好,有利于建筑節(jié)能,同時鋼材可回收利用,符合中央“大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,建設(shè)節(jié)約型社會”的方針。我國鋼材供應(yīng)充足,國產(chǎn)鋼材無論質(zhì)量、價格,還是品種、規(guī)格均可以滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑的需要。 發(fā)達國家經(jīng)過近百年的發(fā)展,在建造鋼結(jié)構(gòu)建筑的過程中引入了制造業(yè)的生產(chǎn)方式,即將整個結(jié)構(gòu)分成若干模塊,在工廠加工后運抵現(xiàn)場組裝。這種生產(chǎn)方式不但質(zhì)量有保證,而且是非濕作業(yè),在建造過程中對環(huán)境污染少。鋼結(jié)構(gòu)的力度重力之比是3,強度重力之比是14,因而鋼結(jié)構(gòu)是最輕的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)面積最小,且延性好、抗震性能佳。鋼結(jié)構(gòu)建筑施工速度快、空間利用率高、室內(nèi)布置靈活、所需施工場地小等優(yōu)點也十分突出,受到開發(fā)商青睞。 關(guān)于鋼材費用占工程總投資比重的問題。通常情況下,工程造價占工程總投資的60%,結(jié)構(gòu)費用約占工程造價的25%,上部鋼結(jié)構(gòu)費用占結(jié)構(gòu)費用的65%,而鋼材費用又占上部鋼結(jié)構(gòu)費用的45%,實際鋼材費用僅占工程總投資的4.4%。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)可縮短工期1/3甚至1/2。建設(shè)周期縮短,建設(shè)工程可以提前投入使用,貸款利息也將大幅降低。建設(shè)工程提前投入使用所獲得的收益明顯高于鋼結(jié)構(gòu)較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的價差。而隨著我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)建筑生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化、批量化程度的逐漸提高,經(jīng)濟效益還將進一步提高。
我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展概況
鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在我國有悠久的歷史。公元60年就開始修建鐵鏈橋,最著名的是大渡河瀘定橋,充分表明了我國古代在金屬結(jié)構(gòu)方面的卓越成就。
新中國成立后,鋼結(jié)構(gòu)建筑得到了較大發(fā)展,大體可分為三個階段:一是初盛時期(50年代~60年代初),二是低潮時期(60年代中后期~70年代),三是發(fā)展時期( 80年代至今)。50年代以蘇聯(lián)156個援建項目為契機,取得了卓越的建設(shè)成就。 60 年代國家提出在建筑業(yè)節(jié)約鋼材的政策,執(zhí)行過程中又出現(xiàn)了一些誤區(qū),限制了鋼結(jié)構(gòu)建筑的合理使用與發(fā)展。
八十年代沿海地區(qū)引進輕鋼建筑,國內(nèi)各種鋼結(jié)構(gòu)的廠房、亞運會的一大批鋼結(jié)構(gòu)體育館的建設(shè),以及多棟高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的建成是中國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的第一次高潮。但在1994年前,中國超過100米高的高層建筑152幢,其中只有9 幢采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混結(jié)構(gòu),而在國外這樣高的建筑一般都首選鋼結(jié)構(gòu)。我國每年的建筑用鋼量僅1%被用于預(yù)制鋼結(jié)構(gòu),與發(fā)達國家80%以上的用量比較,差距巨大。 可喜的是,目前我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展出現(xiàn)了未曾有過的興旺景象。主要表現(xiàn)在:
1、高層、超高層建筑由中外合作到國產(chǎn)化的起步。我國著名的高層、 超高層建筑大多是中外合作的產(chǎn)物,如上海金茂大廈、環(huán)球金融中心、深圳地王大廈、北京京廣中心等。中外合作設(shè)計對于掌握國外先進技術(shù)及鍛煉培養(yǎng)人才起到了促進和推動作用。1998年建成的大連遠洋大廈(高201m,51層)標志著高層鋼結(jié)構(gòu)建筑國產(chǎn)化的起步,1999年建成的深圳賽格廣場(291.6m,72 層)是世界上最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑。
2、輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅猛發(fā)展與國外公司的大批涌入。近年來, 輕鋼建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、應(yīng)用面廣、造價低等優(yōu)勢獲得了迅猛發(fā)展。全國每年約有200萬平方米輕鋼建筑竣工。在此背景下, 國外輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠商也紛紛在我國設(shè)分公司、制造廠,獲得了很大的銷售量。
3、空間結(jié)構(gòu)得到了進一步的發(fā)展,大量大跨度的建設(shè)項目陸續(xù)興建, 如天津體育中心(直徑108m,1994年)、上海8萬人體育場看臺頂蓋(1998年)、 沈陽博展中心室內(nèi)足球場(144×204m,2000年)等。
我國鋼結(jié)構(gòu)建筑雖達到了一定的水準,但在材料、工藝設(shè)計手段等方面與發(fā)達國家相比仍存在不少差距,在有些領(lǐng)域尚屬空白,如大跨度開合空間結(jié)構(gòu)等。