我國建筑鋼結構施工發展的幾十年

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2022-11-18

　　鋼結構包括房屋鋼結構、橋梁、塔桅、容器及水工結構等多領域。本文僅談房屋鋼結構的60年發展歷程。

　　房屋鋼結構發展可分為四個階段：初盛階段（上世紀50年代至60年代）、低潮階段（上世紀60年代中后期至70年代）、發展時期（上世紀80年代至90年代）、強盛階段（2000年至2010年）。

　　初盛階段（上世紀50年代至60年代）

　　1949年新中國剛成立，百廢待興，當時鋼產量很低，每年僅135萬噸（現已達5億噸以上）。鋼結構建設只有依靠蘇聯經濟及技術援助，當時蘇聯援建156項重型工業工廠，包括冶金、重型機械、飛機汽車等工業，如鞍山鋼鐵廠，武漢鋼鐵廠、大連造船廠、哈爾濱飛機制造廠等。當時還派來一大批蘇聯專家指導工作。與此同時還在北京、沈陽、華東、華南、中南、西南、西北等地成立6大工業設計院，在北京、武漢、鞍山、重慶、包頭、上海成立了6個鋼鐵設計院，先后成立了22個冶金建設部門及制造安裝公司等。短短幾年建設了不少鋼結構工業廠房（鋼柱、鋼屋架、吊車梁），培養一大批設計、制造、安裝方面的人才，為今后發展打下了堅實基礎。當時，民用建筑鋼結構工程不多，值得提出的有：1954年北京體育館（57米跨兩鉸落地拱）、1954年重慶人民禮堂（40.6米肋環形鋼穹頂）、1956年天津體育館（50米柱面聯方鋼網殼）、1959年北京人民大會萬人禮堂（60.9米大鋼桁架）等。當今的日本教授首創的弦支梁、弦支桁架以及弦支穹頂等，這種弦支概念在上世紀50年代就已經有了，如大跨度下撐式吊車梁以及預應力輸煤棧橋等。

　　低潮階段（上世紀60年代中后期至70年代）

　　這個時期國家各部門鋼材需求量增大了，但鋼產量仍然不多，每年也只有2000萬噸，國家提出節約鋼材的政策，當時有人片面理解為不用鋼結構，于是鋼結構工程數量少了。在文化大革命時期更是一切都停了下來。通過教授及工程技術人員的積極努力，才把使用多年的1955年版《鋼結構規范》用自己編寫的1974年版《鋼結構規范》代替。同時，也建造了一些大型的鋼結構工程，當然和當前相比數量少多了。在提倡節約鋼材的同時，國家又提出取消肥梁、胖柱、深基礎的方針，于是出現了一批冷彎薄壁型鋼的工程：如上海、韶關、桂林、十堰等地建造了數十萬平方米的廠房、倉庫等。由于節約鋼材政策，平板網架工程得到了推廣應用，特別是焊接空心球節點研究成功，全國各地中小跨度的焊接球節點平板網架比比皆是，與此同時，螺栓球節點網架也推廣起來了。

　　發展階段（上世紀80年代至90年代）

　　這20年應當是鋼結構發展的興盛時間，由于鋼結構具備了一些獨特優點，已成為建設工程中的主要結構，特別是鋼產量持續上升，在1997年達到了1億噸，給我們發展鋼結構創造了有利條件。1998年我國已能生產軋制H型鋼，為鋼結構提供了新的鋼型系列。

　　這段時間鋼結構工程在以下幾個方面有所發展：

　　單層廠房框架結構。規模較大的有鋼鐵廠、無縫鋼管廠、火力發電廠等。其特點有面積大（20萬平方米）、柱高度大（50米）、柱距大（48米）、連跨多（8跨）、吊車起重量大（450噸）等。但維護結構輕，采用彩色涂層壓型鋼板或鋁合金壓型板。部分廠房也有采用平板網架屋蓋、鋼管混凝土柱。

　　空間結構。平板網架已廣泛應用大型體育場館、會展中心、商場、航站樓、車站、倉庫、工廠等。1990年亞運會場館中大多數采用了焊接空心球節點平板網架。1996年北京首都機庫（153米＋153米,進深90米），焊接球節點四角錐三層網架。同年，廈門太古機庫（150米×70米）建成，大門口采用無粘結預應力索拉桿拱。

　　采用網殼的幾項工程有：1994年天津體育館（D=108米）采用雙層球面網殼；1997年長春體育館（146米×191.8米）采用雙層方鋼管網殼、1995年黑龍江滑冰館（86.2米×191.2米）采用中央柱面網殼兩端半球殼。1995年四川攀枝花體育館采用八邊花瓣型雙層網殼，跨度60米，采用多次預應力。這是國內首次采用多次預應力工程。1998年還建成上海國際體操中心主館，采用鋁合金球面網殼，直徑68米。網架與網殼都有相應的設計規程。

　　懸索結構發展較慢，只有少數工程采用，如山東淄博體育館（54米）、安徽體育館（53米×72米），無錫體育館（40米×43米）、吉林冰球館等采用不同的索網體系。斜拉結構是利用斜拉索作為屋蓋（網架或網殼）中的內附加支承，通過張拉斜拉索建立預應力，如1989年建成的亞運會綜合館（70米×83.2米）、游泳館（78米×118米）以及1993年建的新加坡港務局（PSA）倉庫（6萬平方米）。

　　空間結構與拱、鋼架組成的混合體系也得到發展。如：亞運會的北京石景山體育館（正三角形，邊長99.7米）及北京朝陽體育館（60米×78米）、四川體育館（73.7米×79.4米）、青島體育館（72米×87米）等，都是混合結構體系。

　　膜及索膜結構。上世紀90年代后期得到一定的發展，現仍在不斷地擴大作用，很有發展前景。如1998年建成的上海8萬人體育館看臺、上海虹口體育場、青島頤中體育場、武漢新經濟開發區體育館及長沙世界之窗劇場等，都是規模比較大的索膜結構。

　　高層建筑鋼結構。高層建筑鋼結構起步比較晚，第一幢為1987年的深圳發展中心大廈165米，后來208米的京廣中心，1996年325米深圳地王大廈，1999年420米上海金茂大廈，近年建成的上海環球金融中心是當代最高的460米。

　　輕鋼結構。輕鋼結構發展非常快，特別是門式鋼架，如工業廠房、倉庫、冷藏庫、溫室、旅館、別墅等得到大量應用。另外一種拱形波紋屋頂，由于自重輕、施工快，在許多30米以下的倉庫、加工廠等結構中得到應用，已建成數百萬平方米。輕鋼結構住宅也開始研究并建一些實驗工程，很有發展前景。

　　這一時期，修訂了1974年版《鋼結構規范》，改用1988年版《鋼結構規范》。

　　強盛時期（2000年至2009年）

　　近10年的鋼結構工程發展之快、范圍之廣，是空前的，我國也已堪稱世界鋼結構大國。2006年鋼產量4億噸，居世界首位，這也為發展鋼結構工程創造了有利條件。傳統的空間結構如網架、網殼等繼續得到大力推廣，新型空間結構開始得到廣泛的應用，如張弦梁、張弦桁架、弦支穹頂等。上海浦東機場，哈爾濱會展中心，上海會展中心、廣東會展中心等都采用超過100米的張弦桁架，這在世界上也極少見。當時廣東白云機場和三個落葉狀的廣東體育館都是采用了當時先進的空間結構。特別是幾個運動會、博覽會場館更加大采用空間結構的力度，如：2008年北京奧運會新建的37個場館，2009年山東濟南全運會場館，2010年上海世博會及廣州亞運會場館，2011年深圳大運會場館。值得提出的是，2008年奧運會北京新建的12個場館，它代表我國鋼結構的技術水平。

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