浅议建筑钢结构发展
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浅议建筑钢结构发展

来源:中国建筑金属结构协会 作者:刘金荣 日期:2010-9-8 　 页面功能 【字体：大 中 小】【打印】【关闭】【评论】
摘  要：本文简要地叙述了我国建筑钢结构发展现状，仅从钢结构先进技术角度对“鸟巢”、“水立方”等具有代表性的钢结构建筑进行评价和赞扬。以结构的表现形式为题材，说明改革开放以来我国建筑钢结构行业取得了辉煌的成就。
关键词：钢结构   大跨度   大悬挑   超高层   特种结构
　　改革开放以来，随着科学技术的发展，我国建筑钢结构得到了迅猛发展。其生产的钢材品种、规格越来越齐全，钢材质量有了很大的提高，钢结构形式越来越新颖，钢结构设计与施工技术越来越发达。如鸟巢、水立方、CCTV新址大楼、广州新电视塔、上海环球中心、杭州湾跨海大桥等具有代表性的钢结构建筑在世界上达到了领先水平，表现为高、大、奇、新等特点。美国《时代》周刊评选出2007年世界十大建筑奇迹，其中第六、七、八位是中国鸟巢、央视新址大楼和万国城。
　　一、早期钢结构发展
　　1、钢铁用于建筑结构最早的应该是铁索桥，起源于中国。据历史记载,中国最早的铁索桥是陕西汉中樊河铁索桥，建于公元前206年西汉时期，距今约2200年历史。该桥经过了多次修复于1951年毁坏。另外，云南神州铁索桥建于隋唐时期，于唐贞元十年（794年）战乱时毁坏，距今约1200多年。英国1779年建造了一座铁索桥，俄国1824年开始建铁索桥,美国1851年开始建铁索桥，比中国晚2000年左右。
　　2、我国现存最早的桥梁有四川大渡河泸定桥，长127m，建于1705年，属铁索桥，距今约304年，解放后修复过一次,现还在使用。
　　3、解放前由外国人建造的钢桥有：唐山运河铁路桥1906年建成，英国设计，比利时人建造，为中国第一座现代铁路钢桥；天津金汤开启式钢桥也建于1906年，2005年整修后重新恢复开启功能；兰州中山大桥，建于1907年，长233m、宽7m，连续使用至今，2007年维修后改为人行桥，距今102年。
　　4、由中国人自行设计建造的铁路钢桥是1902年至1909年詹天佑主持建造的京张铁路桥，121座，累计长1951m，最大跨度33.5m，距今有100年；1937年由茅以升主持建造了杭州钱塘江公铁两用大桥。
　　二、建国初期钢结构发展
　　解放后，党和国家非常重视钢铁生产和建筑钢结构发展,具有代表性的工程有：1957年建成我国第一座跨长江公铁两用武汉长江大桥，长1670m，可谓“一桥飞架南北，天堑变通途”，圆了几代人的梦想；1968年建成南京长江大桥，长4589m，这是苏联专家撤走后，中断了钢铁供应和成套技术,中国人自己建造的一座为国增光的钢结构桥梁,它开创了我国“自力更生”建设大型桥梁的新纪元； 1968年建成首都体育馆,屋盖为平板钢网架，长112.9m,宽99m；1975年建成上海体育馆，屋面为圆形钢网架，跨度110m，采用8个独脚拔杆整体抬吊、高空水平移位安装；1975年建成兵马俑1#坑钢结构，结构形式为三铰拱，跨度72m。从此我国大跨度建筑钢结构拉开了序幕，建筑钢结构设计与施工技术得到了发展，尤其是南京长江大桥和上海体育馆钢结构网架，依靠自己力量顺利建成，得到外国有关专家一致好评。
　　三、新型钢结构发展
　　改革开放以来，我国建筑钢结构应用范围骤步扩大，在新技术应用方面得到了迅猛发展，有影响的如北京工人体育馆、广州电视塔、北京气象桅杆、广州珠江大桥、十一届亚运会体育场馆、游泳馆、体育场罩棚等钢结构工程，在建筑造型和结构形式上有了新的突破。从此，拉开了我国建筑钢结构迈向世界领先水平的序幕。
    1990年北京建成京广中心大厦，高209m，这是我国第一座超高层钢结构建筑；1993年建成上海扬浦斜拉索大桥，长7658m，跨度602m；1996年建成深圳地王大厦高383.95m；1997年建成上海8万人体育场，钢结构罩棚最大悬挑73.5m。这几个具有代表性的工程是我国建筑钢结构在跨度和高度上的一次大的飞跃。尤其是鸟巢、水立方、CCTV新址、广州新电视塔、杭州湾跨海大桥等在世界上具有影响的工程为我国建筑行业创造了辉煌。
　　四、世界钢结构现状
　　建筑钢结构近年来在高度、跨度、长度、造型等方面发展很快。衡量建筑钢结构的技术水平，主要看跨度和高度。多年来，高层建筑、广播电视塔、体育场馆屋盖造型在世界各大城市不断地攀比竞争，在人类建筑史上创造了一个又一个奇迹。
　　1、电视塔高度
　　到2009年，世界最高电视塔是美国1963年建成的北达科他KVLY电视塔，高628.8m，属柔性缆索全钢结构（波兰曾建成高645 m同类型电视塔，1991年在替换缆索时倒塌）；广州新电视塔高610m；其次是加拿大多伦多电视塔553m，俄罗斯奥斯坦电视塔540m，上海东方明珠高468m。美国在建的芝加哥螺旋塔，高度610m。
　　2、超高层建筑
　　早期高度300m以上的高层建筑为美国纽约克莱斯勒大楼，高318.8m，1930年建成；纽约帝国大厦高381m，1931年建成；美国世贸大厦“姐妹塔”高417m，1969年建成；芝加哥韦莱集团大厦高442m，1974年建成；我国1996年建成深圳地王大厦高383.95m；上海金茂大厦高403m，1997年建成；上海环球金融中心高492m，2007年建成，属中国最高大楼；台北101大厦高508m，2006年建成；阿拉伯联合酋长国迪拜塔高达818m，2010年1月4日建成，成为世界最高的摩天大楼。上海、天津及韩国等国家在建高600m以上的超高层建筑。
　　3、最长的跨海大桥
　　美国1969年建成庞恰特雷恩湖跨海大桥，长38.4km，可谓世界海上第一桥；中国杭州湾跨海大桥长36 km，起点杭州慈溪至平湖，2008年5月通车；中国东海大桥长32.5km，起点上海浦东至小洋山岛深水港，2005年通车。
　　4、大跨度斜拉索桥
　　中国苏通大桥，跨度1088m，2008年建成；香港昂船洲大桥，跨度1018m，1999年建成；日本多多罗大桥，跨度890m，1999年建成；法国诺曼底大桥， 跨度856m，1995年建成；上海闵浦大桥，跨度708m，2009年建成。
　　5、大跨度悬索桥
　　日本明石海峡悬索桥，跨度1991m，1998年建成；中国西堠门悬索桥，跨度1650m，2009年建成；中国杨润悬索桥，跨度1490m，2005年建成；中国江阴悬索桥，跨度1385m，1999年建成；香港青马悬索桥，跨度1377m，1997年建成。
　　6、大跨度钢结构拱桥是上海卢浦大桥，长3900m，跨度750m，2003年通车；重庆朝天门拱桥跨度552 m。
　　7、大跨度房屋建筑
　　美国1979年建成底特律体育馆，屋盖为网壳结构，跨度266m，成为世界最大跨度钢结构建筑；1996年建成亚特兰大体育馆，屋盖为索、杆、膜张拉结构，跨度235m；日本90年代建成的名古屋，屋盖为网壳结构，跨度229.6m；英国2000年建成外形似飞碟状的展览馆（千年穹顶），属斜拉索钢结构，跨度320m。
国家体育场“鸟巢”，平面为椭圆形343m×292m，属新型大跨度建筑。“鸟巢”通过奥运会向世人展示了她的风采，在世界建筑史上留下了耀眼的印记。
　　7.1、它用最小、最简易的原始鸟窝来勾画最大、最复杂的现代化建筑蓝图，可谓一大奇迹。
　　7.2、它是世界面积最大的室内体育场馆。
　　7.3、它是世界跨度最大的房屋建筑，不同于现代大跨度常用的网架、网壳、拱架等结构形式，也未采用斜拉、预应力等提高跨度的有关措施，自身支撑，跨进了世界大跨度建筑首列。
　　7.4、它与体育场罩棚比较，结构最大悬挑长度79米，尚属少有。
    8、大悬挑钢结构
    为了召开十一届亚运会，1989年北京工人体育场改建了一个罩棚，悬挑长18m；接着1991年建成北京丰台体育场罩棚，最大悬挑长度25m；上海1997年建成的八万人体育场罩棚，最大悬挑长度达73.5m，达到了世界领先水平。
    无论是悬挑长度度、悬挑高度、还是悬挑重量，CCTV新址主楼无疑为世界第一。它是一个不对称悬挑大楼，楼高234m，两座塔楼双向倾斜6度，顶层偏离底层24m，并在163m至234m高度处悬挑14层，悬挑重量1.5万余吨，悬挑长度达75m。考虑塔楼倾斜24m，结构最大悬挑跨度为99m。单从建筑力学和技术难度看，CCTV新址主楼在世界上独一无二。
    8.1、它创造了三个第一：悬挑长度第一；悬挑高度第一；悬挑重量第一。这是衡量钢结构技术水平最重要的三个指标，并与设计难度、施工难度和工程造价成正比。
    8.2、它预示了三个挑战：向大自然挑战；向人类视觉习惯挑战；向常规建筑理念挑战。
    8.3、它留下了三个问号：该楼会不会倒塌（不会）；倾斜度会越来越大（也不会）；基础易发生不均匀沉降（倒不了）。
    8.4、它造就了一代英雄：该大楼的主要设计者和建造者将成为现代鲁班，大楼不倒，英雄事迹不灭。
    五、中国钢结构之辉煌
    建筑钢结构的创新是无休止的，它如同奥林匹克精神激发和推动人类在建筑史上不断创造奇迹，是人类挑战大自然的本能，是人类社会进步、科学技术发展的必然结果。
    “鸟巢”以跨度最大、结构奇特震撼人心；它与“水立方”对应，勾画出一幅最完美、最和谐的北京奥体蓝图；它代表了中国建筑业先进技术走向世界。
    “CCTV新址”无疑是世界悬挑最大的建筑结构，也是设计和施工难度最大的工程。
    “法门寺舍利塔”是佛教界最大、最为代表佛学理念的新型特种结构；是现代建筑和佛教文化相结合的艺术品；它在释迦摩尼舍利指的衬托下将成为世界最具权威的佛教圣地。
    “中国苏通大桥”以跨度1088m，成为世界跨度最大的斜拉索桥梁。
    “上海卢浦大桥”以跨度750 m，成为世界跨度最大的钢结构拱桥。
    “中国西堠门大桥”以跨度1650m，成为亚洲第一，世界第二悬索桥梁。
    “杭州湾跨海大桥”以长度36km居亚洲第一，世界第二。
    “广州新电视塔”以610m高度居亚洲第一，世界第二。
    “上海环球金融大厦”以492m高度居国内第一，世界第三。
    “鸟巢”和“水立方”虽曾有争议，但她们代表了我国建筑钢结构先进技术走向了世界，特别是通过奥运会亮相，以被世人认同。她们以最新的服饰、最美的仪容、最优美的舞姿在世界建筑舞台上尽情炫耀；她们集新、奇、大于一体，集漂亮、精致、宏伟于一身，向世界证明中国建筑钢结构辉煌成就。         
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