前不久,有消息称“影响世界——钢结构中国品牌2010国际峰会将在上海举办”。据主办方透露,这次峰会将以世博工程为背景,着力宣传绿色低碳钢结构建筑。中国经济的快速增长,使钢结构行业得到了迅猛发展,以“鸟巢”、国家大剧院、中央电视台主楼、首都机场T3航站楼等为代表的一批杰出钢结构建筑受到世界的广泛关注。
钢铁企业纷纷涉足建筑钢结构
近年来,随着钢产量的大幅提高,供过于求的状况迫使钢铁企业另辟蹊径,一些大型钢铁企业开始同建筑企业联盟开辟新的市场。
如宝钢与北京赛博思公司联合开发建造的宝钢-赛博思黄金口岸钢结构住宅示范工程在武汉汉阳区永丰街黄金口五村奠基。由于它被选定为国际住宅钢结构项目,受到各界广泛关注。
再如武钢集团与武汉赛博思公司于2004年10月合资成立武汉汉博公司,专门进行钢结构构件精加工,产品广泛应用于钢结构厂房、住宅、仓库等,产值至今已逾亿元。武汉钢结构经济适用房项目——赛博园也已于2007年11月10日汉阳新区动工,比一般钢混结构缩短1/3的工期。该项目都用武钢所生产的钢材,与用在国家大剧院的材料一样。
莱钢也很早涉足钢结构建筑。早在2006年12月,山东莱钢建设有限公司在上海奉贤区开发建设的某项目获得了国家康居示范工程称号。该项目占地面积40万平方米,总建筑面积32万平方米,是当时国内的钢结构绿色生态节能住宅社区。该项目做到了将科技化融入住宅建造生产过程中,代表了节能省地型建筑的发展方向,是国家住宅性能认定技术标准AAA级住宅。此前,莱钢建设已在全国各地开发建设了100多万平方米的钢结构绿色节能住宅,并先后荣获首届绿色建筑创新奖、山东省科技进步一等奖和全国十大建设科技成就等殊荣。
宝钢更积极参与钢结构住宅项目。宝钢集团公司为做大、做强宝钢钢材深加工产业,将分别名列全国重钢、高频焊接H型钢、轻钢和冷弯型钢同行业的“龙头老大”的原上海冠达尔钢结构有限公司、上海大通钢结构有限公司、宝成钢结构有限公司、上海工艺所等单位划归宝钢产业发展有限公司,为宝钢进入钢结构住宅领域提供宝贵经验。目前,宝钢以生产汽车板、家电板、船板及电工钢等高附加值品种钢为主。今后几年建筑用钢的比例将很快增长,其中钢结构住宅用钢将成重头,生产比例提高至30%~40%,即钢结构用钢产能将达到2400万吨以上。
另外,本溪钢铁等其他大钢厂也通过示范工程来分得更多的蛋糕。钢结构住宅建设热潮的到来已经是迟早的事。各大钢厂都在钢结构住宅用钢方面排兵布阵,为争夺下一个重点市场做好准备。
国外建筑钢结构成就颇多
在2008年以前,俄罗斯、美国、日本三个国家一直是世界钢产量居前三位的国家,其钢产量轮流位居世界位。因此,这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。
据资料显示,美国金属建筑的主要市场分布于工业,如生产用厂房、仓库及辅助设施等;商业,如商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等;社区,如私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等;另外还有综合方面;分别占到建筑钢结构的46%、31%、14%和9%的份额。
在美国,低层建筑中采用钢结构是很普遍的,美国钢结构学会和金属房屋制造协会联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18米、层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等,其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%。
轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面,以薄壁型钢作檩条和圈梁,来焊接建筑钢结构。
因钢结构具有自重轻、强度高、施工快等优点,因此对高层、大跨度,尤其是超高层、超大跨度,采用钢结构也是非常理想的。目前世界上、的结构采用的都是钢结构,而历届奥运会场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑属于超高层建筑的有:1931年建成的102层、高381米的美国纽约帝国大厦;1969年建成的110层、高417米的美国纽约世界贸易中心;1970年建成的110层、高443米的美国芝加哥西尔斯大厦;1996年建成的高450米的马来西亚双塔石油大厦等。
巨型钢结构是高层或超高层建筑的一种崭新体系,它是为满足特殊功能或综合功能而产生的。巨型钢结构具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能,如日本千叶县43层、高180米的NEC大楼,该建筑内部布置大开口和大空间庭院,其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。经分析,这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼,63层、高298.74米,也是欧洲当时的一栋超高层建筑。
大跨度钢结构多用于多功能体育场馆、会议展览中心、博览馆、候机厅、飞机库等。最早跨度的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91米×122米(正放四角锥)。上世纪90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上跨度的单层网壳,建筑直径229.6米,结构直径187.2米,采用三向网格,节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆亚特兰大体育馆,采用的是张拉整体体系的屋盖,主要由索、杆、膜组成,是当今最有发展前途的一种新型空间结构。
1972年德国慕尼黑(覆盖7.48万平方米体育场的索网建筑群),1976年加拿大蒙特利尔,1980年莫斯科,1984年美国洛杉矶,1988年韩国汉城(120米直径体操馆及93米直径击剑馆都是索穹顶),1992年西班牙巴塞罗那圣乔地体育馆(128米),1996年美国亚特兰大乔治亚穹顶(186米×235米索穹顶),2000年澳大利亚悉尼主体育场(11万人,两个220米×70米的双曲抛物面网壳)。机场和机库都属于大跨度结构,在工程中基本上也都采用钢结构。如英国伦敦希思罗机库(一、二期)应是规模比较大的工程。
从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看,建筑业已经成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑的许多钢材大多数从国外进口,这种局面应从速扭转,因为这与我国产钢大国的地位很不相称。大跨度钢结构钢材不像高层钢结构那样突出,但设计方案(包括建筑和结构)经常国外中标,这种局面与中央强调建立我们自己的科技创新体系的号召相距甚远,应该引起我国建筑界的关注。
我国钢结构住宅用钢将成为亮点
从世界建筑钢结构发展状况分析,未来我国钢结构住宅用钢将成为亮点。由于我国正处于城镇化阶段,住宅需求旺盛,住宅建设逐步成为国民经济的支柱产业。全国每年新建住宅面积约20亿平方米,如按年竣工面积1%~5%采用钢结构计算,每年钢结构住宅的建筑面积将达到2000万~1亿平方米,按多层、高层建筑平均50千克/平方米钢材计,需用钢材100万吨~500万吨。如果接近发达国际水平(30%~40%),钢结构住宅用钢年需求为3000至4000万吨。
目前,我国钢结构住宅正处于初级发展阶段。根据中国钢结构协会的统计数据来看,2004年我国钢结构用钢量为1351万吨,占当年全国钢产量的4%左右;2005年钢结构消费1580万吨,占4.26%;而国外发达国家的钢结构用钢比例一般约占其钢材产量的10%。我国目前的钢结构发展水平与之存在较大差距。
我国钢结构住宅多为薄板钢骨房。主要由墙板、楼板、屋面及围护结构组成,采用0.4至3.2毫米厚的热镀锌钢板,辊轧成C型和U型的龙骨,通过规模生产,组合成墙板、楼板、屋架等构件,现场进行快速组装形成装配式墙体承重体系。薄板钢骨房还有不怕腐蚀,不怕白蚁的优点,建筑面积与使用面积的比例要比用砖瓦建成的房屋高出6%到8%,建筑寿命更长(可达90年以上),房间跨度更大(可达72米)。
在住房和城乡建设部、中国钢铁工业协会及中国钢结构协会推动下,我国钢结构住宅建筑产业快速发展,目前北京、天津、山东、安徽、上海、广东、浙江等地兴建了大量低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程,体现了钢结构住宅发展的良好势头。钢结构住宅近几年已完成近300万平方米的试点工程建筑,为建立钢结构住宅体系、扩大钢结构建筑市场起到了有力的推动作用。
中国钢结构协会编制的《钢结构行业“十一五”发展规划建议书》提出,到2010年,我国钢结构行业用钢的目标是达到全国钢产量的10%,其中建筑钢结构用钢力争达到全国钢产量的6%。2007年10月全国钢结构学术年会传出信息,钢结构产量2007年将超2000万吨,在2010年将形成钢结构年产量3000万~4000万吨的先进制造能力。届时钢结构住宅用钢比重也会有很大提升,按照比例钢结构住宅用钢将超过300万吨。
2001年12月19日原建设部发布了《钢结构住宅建筑产业化导则》,并确定了“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究”的立项工作,这为钢结构住宅产业化的兴起起到了极大的促进作用。还有新近编制完成的《钢结构住宅设计规范》,更为钢结构住宅发展打下了坚实基础。