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淺議建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

作者:劉金榮 陜西省機(jī)械施工公司    
時(shí)間:2010-08-11 16:01:47 [收藏]

    關(guān)鍵詞:建筑 鋼結(jié)構(gòu)

     

           要:本文簡(jiǎn)要地?cái)⑹隽宋覈?guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀,僅從鋼結(jié)構(gòu)先進(jìn)技術(shù)角度對(duì)“鳥巢”、“水立方”等具有代表性的鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行評(píng)價(jià)和贊揚(yáng)。以結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式為題材,說明改革開放以來我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)取得了輝煌的成就。

        關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)   大跨度   大懸挑   超高層   特種結(jié)構(gòu)

     

    改革開放以來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)得到了迅猛發(fā)展。其生產(chǎn)的鋼材品種、規(guī)格越來越齊全,鋼材質(zhì)量有了很大的提高,鋼結(jié)構(gòu)形式越來越新穎,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)越來越發(fā)達(dá)。如鳥巢、水立方、CCTV新址大樓、廣州新電視塔、上海環(huán)球中心、杭州灣跨海大橋等具有代表性的鋼結(jié)構(gòu)建筑在世界上達(dá)到了領(lǐng)先水平,表現(xiàn)為高、大、奇、新等特點(diǎn)。美國(guó)《時(shí)代》周刊評(píng)選出2007年世界十大建筑奇跡,其中第六、七、八位是中國(guó)鳥巢、央視新址大樓和萬國(guó)城。

     

    一、早期鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

    1、鋼鐵用于建筑結(jié)構(gòu)最早的應(yīng)該是鐵索橋,起源于中國(guó)。據(jù)歷史記載,中國(guó)最早的鐵索橋是陜西漢中樊河鐵索橋,建于公元前206年西漢時(shí)期,距今約2200年歷史。該橋經(jīng)過了多次修復(fù)于1951年毀壞。另外,云南神州鐵索橋建于隋唐時(shí)期,于唐貞元十年(794年)戰(zhàn)亂時(shí)毀壞,距今約1200多年。英國(guó)1779年建造了一座鐵索橋,俄國(guó)1824年開始建鐵索橋,美國(guó)1851年開始建鐵索橋,比中國(guó)晚2000年左右。

    2、我國(guó)現(xiàn)存最早的橋梁有四川大渡河瀘定橋,長(zhǎng)127m,建于1705年,屬鐵索橋,距今約304年,解放后修復(fù)過一次,現(xiàn)還在使用。

    3、解放前由外國(guó)人建造的鋼橋有:唐山運(yùn)河鐵路橋1906年建成,英國(guó)設(shè)計(jì),比利時(shí)人建造,為中國(guó)第一座現(xiàn)代鐵路鋼橋;天津金湯開啟式鋼橋也建于1906年,2005年整修后重新恢復(fù)開啟功能;蘭州中山大橋,建于1907年,長(zhǎng)233m、寬7m,連續(xù)使用至今,2007年維修后改為人行橋,距今102年。

    4、由中國(guó)人自行設(shè)計(jì)建造的鐵路鋼橋是1902年至1909年詹天佑主持建造的京張鐵路橋,121座,累計(jì)長(zhǎng)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錢塘江公鐵兩用大橋。

     

    二、建國(guó)初期鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

        解放后,黨和國(guó)家非常重視鋼鐵生產(chǎn)和建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展,具有代表性的工程有:1957年建成我國(guó)第一座跨長(zhǎng)江公鐵兩用武漢長(zhǎng)江大橋,長(zhǎng)1670m,可謂“一橋飛架南北,天塹變通途”,圓了幾代人的夢(mèng)想;1968年建成南京長(zhǎng)江大橋,長(zhǎng)4589m,這是蘇聯(lián)專家撤走后,中斷了鋼鐵供應(yīng)和成套技術(shù),中國(guó)人自己建造的一座為國(guó)增光的鋼結(jié)構(gòu)橋梁,它開創(chuàng)了我國(guó)“自力更生”建設(shè)大型橋梁的新紀(jì)元; 1968年建成首都體育館,屋蓋為平板鋼網(wǎng)架,長(zhǎng)112.9m,99m;1975年建成上海體育館,屋面為圓形鋼網(wǎng)架,跨度110m,采用8個(gè)獨(dú)腳拔桿整體抬吊、高空水平移位安裝;1975年建成兵馬俑1#坑鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式為三鉸拱,跨度72m。從此我國(guó)大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)拉開了序幕,建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)得到了發(fā)展,尤其是南京長(zhǎng)江大橋和上海體育館鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架,依靠自己力量順利建成,得到外國(guó)有關(guān)專家一致好評(píng)。

     

    三、新型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

    改革開放以來,我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍驟步擴(kuò)大,在新技術(shù)應(yīng)用方面得到了迅猛發(fā)展,有影響的如北京工人體育館、廣州電視塔、北京氣象桅桿、廣州珠江大橋、十一屆亞運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)館、游泳館、體育場(chǎng)罩棚等鋼結(jié)構(gòu)工程,在建筑造型和結(jié)構(gòu)形式上有了新的突破。從此,拉開了我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)邁向世界領(lǐng)先水平的序幕。

    1990年北京建成京廣中心大廈,高209m,這是我國(guó)第一座超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑;1993年建成上海揚(yáng)浦斜拉索大橋,長(zhǎng)7658m,跨度602m; 1996年建成深圳地王大廈高383.95m;1997年建成上海8萬人體育場(chǎng),鋼結(jié)構(gòu)罩棚最大懸挑73.5m。這幾個(gè)具有代表性的工程是我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)在跨度和高度上的一次大的飛躍。尤其是鳥巢、水立方、CCTV新址、廣州新電視塔、杭州灣跨海大橋等在世界上具有影響的工程為我國(guó)建筑行業(yè)創(chuàng)造了輝煌。

     

    四、世界鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

    建筑鋼結(jié)構(gòu)近年來在高度、跨度、長(zhǎng)度、造型等方面發(fā)展很快。衡量建筑鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)水平,主要看跨度和高度。多年來,高層建筑、廣播電視塔、體育場(chǎng)館屋蓋造型在世界各大城市不斷地攀比競(jìng)爭(zhēng),在人類建筑史上創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。

    1、電視塔高度

    2009年,世界最高電視塔是美國(guó)1963年建成的北達(dá)科他KVLY電視塔,高628.8m,屬柔性纜索全鋼結(jié)構(gòu)(波蘭曾建成高645 m同類型電視塔,1991年在替換纜索時(shí)倒塌);廣州新電視塔高610m;其次是加拿大多倫多電視塔553m,俄羅斯奧斯坦電視塔540m,上海東方明珠高468m。美國(guó)在建的芝加哥螺旋塔,高度610m。

    2、超高層建筑

    早期高度300m以上的高層建筑為美國(guó)紐約克萊斯勒大樓,高318.8m,1930年建成;紐約帝國(guó)大廈高381m,1931年建成;美國(guó)世貿(mào)大廈“姐妹塔”高417m,1969年建成;芝加哥韋萊集團(tuán)大廈高442m1974年建成;我國(guó)1996年建成深圳地王大廈高383.95m;上海金茂大廈高403m,1997年建成;上海環(huán)球金融中心高492m,2007年建成,屬中國(guó)最高大樓;臺(tái)北101大廈高508m,2006年建成;阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)迪拜塔高達(dá)818m,201014建成,成為世界最高的摩天大樓。上海、天津及韓國(guó)等國(guó)家在建高600m以上的超高層建筑。

    3、最長(zhǎng)的跨海大橋

    美國(guó)1969年建成龐恰特雷恩湖跨海大橋,長(zhǎng)38.4km,可謂世界海上第一橋;中國(guó)杭州灣跨海大橋長(zhǎng)36 km,起點(diǎn)杭州慈溪至平湖, 20085月通車;中國(guó)東海大橋長(zhǎng)32.5km,起點(diǎn)上海浦東至小洋山島深水港,2005年通車。

    4、大跨度斜拉索橋

    中國(guó)蘇通大橋,跨度1088m;,2008年建成;香港昂船洲大橋,跨度1018m,1999年建成;

    日本多多羅大橋,跨度890m,1999年建成;法國(guó)諾曼底大橋, 跨度856m,1995年建成;上海閔浦大橋,跨度708m,2009年建成。

       5、大跨度懸索橋

    日本明石海峽懸索橋,跨度1991 m,1998年建成;中國(guó)西堠門懸索橋,跨度1650m2009年建成;中國(guó)楊潤(rùn)懸索橋,跨度1490 m,2005年建成;中國(guó)江陰懸索橋,跨度1385 m,1999年建成;香港青馬懸索橋,跨度1377 m,1997年建成。

    6、大跨度鋼結(jié)構(gòu)拱橋是上海盧浦大橋,長(zhǎng)3900 m,跨度750 m,2003年通車;重慶朝天門拱橋跨度552 m。

    7、大跨度房屋建筑

    美國(guó)1979年建成底特律體育館,屋蓋為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),跨度266m,成為世界最大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑; 1996年建成亞特蘭大體育館,屋蓋為索、桿、膜張拉結(jié)構(gòu),跨度235m;日本90年代建成的名古屋,屋蓋為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),跨度229.6m;英國(guó)2000年建成外形似飛碟狀的展覽館(千年穹頂),屬斜拉索鋼結(jié)構(gòu),跨度320 m。

    國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”,平面為橢圓形343m×292m,屬新型大跨度建筑。“鳥巢”通過奧運(yùn)會(huì)向世人展示了她的風(fēng)采,在世界建筑史上留下了耀眼的印記。

    7.1、它用最小、最簡(jiǎn)易的原始鳥窩來勾畫最大、最復(fù)雜的現(xiàn)代化建筑藍(lán)圖,可謂一大奇跡。

    7.2、它是世界面積最大的室內(nèi)體育場(chǎng)館。

    7.3、它是世界跨度最大的房屋建筑,不同于現(xiàn)代大跨度常用的網(wǎng)架、網(wǎng)殼、拱架等結(jié)構(gòu)形式,也未采用斜拉、預(yù)應(yīng)力等提高跨度的有關(guān)措施,自身支撐,跨進(jìn)了世界大跨度建筑首列。

    7.4、它與體育場(chǎng)罩棚比較,結(jié)構(gòu)最大懸挑長(zhǎng)度79,尚屬少有。

    8、大懸挑鋼結(jié)構(gòu)

    為了召開十一屆亞運(yùn)會(huì),1989年北京工人體育場(chǎng)改建了一個(gè)罩棚,懸挑長(zhǎng)18m;接著1991年建成北京豐臺(tái)體育場(chǎng)罩棚,最大懸挑長(zhǎng)度25m;上海1997年建成的八萬人體育場(chǎng)罩棚,最大懸挑長(zhǎng)度達(dá)73.5m,達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

    無論是懸挑長(zhǎng)度度、懸挑高度、還是懸挑重量,CCTV新址主樓無疑為世界第一。它是一個(gè)不對(duì)稱懸挑大樓,樓高234m,兩座塔樓雙向傾斜6度,頂層偏離底層24m,并在163m234m高度處懸挑14層,懸挑重量1.5萬余噸,懸挑長(zhǎng)度達(dá)75m??紤]塔樓傾斜24m,結(jié)構(gòu)最大懸挑跨度為99m。單從建筑力學(xué)和技術(shù)難度看,CCTV新址主樓在世界上獨(dú)一無二。

    8.1、它創(chuàng)造了三個(gè)第一:懸挑長(zhǎng)度第一;懸挑高度第一;懸挑重量第一。這是衡量鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)水平最重要的三個(gè)指標(biāo),并與設(shè)計(jì)難度、施工難度和工程造價(jià)成正比。

    8.2、它預(yù)示了三個(gè)挑戰(zhàn):向大自然挑戰(zhàn);向人類視覺習(xí)慣挑戰(zhàn);向常規(guī)建筑理念挑戰(zhàn)。

    8.3、它留下了三個(gè)問號(hào):該樓會(huì)不會(huì)倒塌(不會(huì));傾斜度會(huì)越來越大(也不會(huì));基礎(chǔ)易發(fā)生不均勻沉降(倒不了)。

    8.4、它造就了一代英雄:該大樓的主要設(shè)計(jì)者和建造者將成為現(xiàn)代魯班,大樓不倒,英雄事跡不滅。

     

    五、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)之輝煌

    建筑鋼結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是無休止的,它如同奧林匹克精神激發(fā)和推動(dòng)人類在建筑史上不斷創(chuàng)造奇跡,是人類挑戰(zhàn)大自然的本能,是人類社會(huì)進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

    “鳥巢”以跨度最大、結(jié)構(gòu)奇特震撼人心;它與“水立方”對(duì)應(yīng),勾畫出一幅最完美、最和諧的北京奧體藍(lán)圖;它代表了中國(guó)建筑業(yè)先進(jìn)技術(shù)走向世界。

    CCTV新址”無疑是世界懸挑最大的建筑結(jié)構(gòu),也是設(shè)計(jì)和施工難度最大的工程。

    “法門寺舍利塔”是佛教界最大、最為代表佛學(xué)理念的新型特種結(jié)構(gòu);是現(xiàn)代建筑和佛教文化相結(jié)合的藝術(shù)品;它在釋迦摩尼舍利指的襯托下將成為世界最具權(quán)威的佛教圣地。

    “中國(guó)蘇通大橋”以跨度1088m,成為世界跨度最大的斜拉索橋梁。

    “上海盧浦大橋”以跨度750 m,成為世界跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)拱橋。

    “中國(guó)西堠門大橋”以跨度1650m,成為亞洲第一,世界第二懸索橋梁。

    “杭州灣跨海大橋”以長(zhǎng)度36km居亞洲第一,世界第二。

    “廣州新電視塔”以610m高度居亞洲第一,世界第二。

    “上海環(huán)球金融大廈”以492m高度居國(guó)內(nèi)第一,世界第三。

    “鳥巢”和“水立方”雖曾有爭(zhēng)議,但她們代表了我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)先進(jìn)技術(shù)走向了世界,特別是通過奧運(yùn)會(huì)亮相,以被世人認(rèn)同。她們以最新的服飾、最美的儀容、最優(yōu)美的舞姿在世界建筑舞臺(tái)上盡情炫耀;她們集新、奇、大于一體,集漂亮、精致、宏偉于一身,向世界證明中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)輝煌成就。        

     

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