鋼結構200年發展歷程

2024年2月21日發(作者：守株待兔的寓言故事)

鋼結構200年發展歷程

從鐵被人們發現開始，鐵就與建筑有著緊密的關系，在人類建筑史上鐵發揮著重要的作用。但是，大規模的運用鋼鐵作為建筑材料還是從近200年開始的。

我國古代有許多運用鐵構件建造的建筑，如公元694年在洛陽建成的“天樞”和公元1061年在湖北荊州玉泉寺建成的13層鐵塔等。歐美等國在1840年之前多采用鑄鐵建造拱橋。在1840年后，隨著鉚釘連接和鍛鐵技術的發展，鑄鐵結構逐漸被鍛鐵結構取代，1846年到1850年英國人在威爾士修建的布里塔尼亞橋就是這方面的代表。該橋共有4跨，每跨均為箱型梁式結構，由鍛鐵型板和角鐵經鉚釘連接而成。直到1870年成功軋制出工字鋼后，形成了工業化大批量生產鋼材的能力，強度高韌性好的鋼材才逐漸在建筑領域代替鍛鐵材料。20世紀初焊接技術和高強度螺栓的接連出現，極大的促進了鋼結構的發展，除了歐洲和北美外，鋼結構在前蘇聯和日本也獲得了廣泛應用，逐漸成為全世界所接受的重要的結構體系。

在新中國成立后，隨著經濟的發展，鋼結構曾起過重要作用，但由于鋼產量的制約，一定程度上影響了我國鋼結構的發展。自1978年改革開放后，隨著經濟的迅速發展，我國的鋼產量也快速增加。隨著鋼材供不應求的局面得到改變，我國的鋼結構技術政策也從“限制

使用”到積極推廣應用。自1988年發布的《鋼結構設計規范》并不斷改進后，鋼結構在我國的帶領快速發展。

與其他材料相比，鋼結構性能出眾，特點明顯。如：

1.強度高，重量輕。鋼材與磚石、混凝土相比，雖然密度較大，但強度更高，承受相同的荷載時，鋼結構比其他結構更輕。以同樣的跨度承受同樣的荷載，鋼屋架的質量最多不過鋼筋混凝土的1/4～1/3，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10.

2.材質均勻且塑性韌性好，和力學計算的假定比較符合。鋼材屬單一材料，生產過程質量控制嚴格，因此組織構造比較均勻，彈性模量高，正常使用時具有良好的延性，可簡化為理想彈塑性體，符合一般工程力學中的假設，計算結果也比較可靠。

3.具有良好的加工和焊接性能。便于在金屬結構廠大規模生產精度較高的構件，然后運至工地進行拼接和組裝。

4.鋼材耐熱但不耐火。鋼材長期經受100℃輻射熱時，強度沒有多大變化。但溫度達150℃以上時，就必須用隔熱層加以保護。

5.鋼材耐腐蝕性差。鋼材耐腐蝕性能比較差，必須對結構注意防護。尤其是暴露在大氣中的結構如橋梁，更應特別注意。

6.密封性好，可重復使用等。

隨著經濟和技術的不斷發展，鋼結構的運用范圍也在不斷的擴大。從技術角度看，鋼結構的合理應用范圍包括以下幾個方面：

1.大跨度結構。如我國銜接鎮江揚州兩地的潤揚大橋，它由懸索橋和斜拉橋結合而成，跨江長度公里，總長公里。刷新了中國橋梁史

上八項記錄，其中懸索橋主跨達到1490米，位居中國第一，世界第三。

2.工業廠房。如建造港珠澳大橋時生產沉管隧道的廠房，面積超過70000平方米，但運用大量鋼結構構件后，建造這樣的廠房只需要不到100天。

3.多層及高層建筑和高聳結構。如東方明珠電視塔高度達468m，上海環球金融中心高度為492m，這兩者都運用了大量的鋼結構。

4.輕鋼結構。對使用荷載輕跨度小的建筑物，輕型門式鋼架因其輕便和安裝迅速，近20年來如雨后春筍大量出現。

5.可拆卸結構、容器、鋼和混凝土組合結構等。

從美國、日本、歐洲等發達國家與地區的經驗看，建筑業終將是鋼材應用的主要市場。可以預計，隨著我國整體技術水平的提高，鋼結構在建筑中的應用將會越來越普遍。為保證我國鋼結構建筑的安全性與經濟性。我國應在各環節密切配合、相互促進、取長補短、協調發展的局面,積極解決發展中存在的問題，共同為我國高層鋼結構的發展作出貢獻。