鋼結構基本知識及著名建筑介紹

燕 強 張錦涌 彭方俊 潘 菁 曾寶鋒（四川大學水利水電學院，四川 成都 610065）

鋼結構基本知識及著名建筑介紹

燕 強 張錦涌 彭方俊 潘 菁 曾寶鋒（四川大學水利水電學院，四川 成都 610065）

鋼結構在現代房屋建筑、水利工程、橋梁工程、鐵路工程等領域均有不可或缺的地位，由于其重要性，所以對其基本知識的認知也是必要的。其基本特點決定了在涉及過程中所要考慮的關鍵點，是最重要的部分。對其發展歷史、工程應用、應用前景以及現存的鋼結構代表等方面的基本知識的了解也是必不可少的。對現有的許多著名鋼結構建筑物進行學習和了解也是具有積極意義。

鋼結構；基本知識；發展歷史；應用前景；著名建筑

1 引 言

鋼結構在國內外的應用極其廣泛。本文就鋼結構的特點、發展歷史、工程應用、應用前景以及現存的鋼結構代表等方面進行簡要介紹，以達到對鋼結構有一個基本的了解和基本知識的儲備。對著名鋼結構建筑的了解既能夠加深對鋼結構的實際認識，也能增強對鋼結構建筑的敏感性。

2 鋼結構的發展歷史及其特點

2.1 鋼結構的發展歷史

2.1.1 國外鋼結構的發展史

最早在18世紀末的英國在建造房屋中使用鋼(鐵)結構。由于當時使用木框架建造的棉紡廠經常發生火災，加上木材漲價和木材強度較低等原因，廠房結構中開始采用鐵框架。在100年后的美國芝加哥學派建造了一批含有鋼結構的摩天大樓。19世紀前半期的鐵框架結構技術發展的最高代表是由英國約瑟夫·帕科斯頓設計而成的水晶宮。于1889年，法國工程師古斯塔夫·埃菲爾建造了著名的鐵塔，標志著鋼結構建筑從此進入一個光輝的時代。20世紀前期，由于鋼結構具有防火性差的不足和鋼筋混凝土結構的興起，鋼結構在建筑領域里一時失去了魅力，鋼結構發展暫時受挫進入低潮。從20世紀70年代到今天，隨著全球經濟的快速發展，鋼結構和鋼結構住宅技術在全球經濟發達國家和地區得到了深入發展，總體走向成熟[1]。

2.1.2 國內鋼結構的發展歷史

在中國，“秦磚漢瓦”的建筑技術使用了兩千多年，具有悠久歷史，直到現在仍然有很多地區在使用磚瓦結構。但這使中國粘土磚產量急劇增加，來自建設部的一組數據顯示，1991年，中國粘土磚的產量占世界黏土磚產量總量的93.32%，并且在1996年上升到97.99%，中國的住宅建筑基本還是磚混結構和框架結構，僅僅在一些如北京、上海、天津等的特大城市才有鋼結構住宅試點工程項目。但20世紀90年代以來，隨著我國鋼產量的巨增（從1996年開始，鋼產量突破1億噸，到目前，連續8年是世界第一產鋼大國），鋼結構建筑的發展十分迅速，特別是一些代表城市標志性高層建筑的建成，為鋼結構在我國的發展揭開了新的一面。1996年，深圳的帝王大廈，是國內第一幢超高層鋼結構大廈。2003年7月底，我國首座鋼結構住宅——北京金宸公寓正式交付使用[1]。目前而言，鋼結構的發展十分迅速，在水利、橋梁、建筑以及鐵道等領域都有重要的應用，并且隨著需求的增加，其技術也是得到不斷完善與發展。

2.2 鋼結構的優缺點

應用廣泛又極其重要的鋼結構具有其顯著的優缺點：鋼結構具有自重比較輕、其工作時的可靠性比較高、鋼材材料的抗震性能和抗沖擊性能好、現在鋼結構制造具有較高的工業化程度、鋼結構在使用過程中可以準確快速地裝配并且容易做成封閉式結構；同時，鋼結構具有不適合強腐蝕性、高溫環境的缺點[2]。

在實際工程中要結合鋼結構的特點進行設計施工，使其能夠最大限度地被人們安全有效地使用。

3 鋼結構工程應用及應用前景

3.1 鋼結構的工程應用

鋼結構在各個工程中的應用十分廣泛，現僅就在建筑工程以及水利水電工程的應用進行舉例及簡述。

在建筑工程中，主要有工業廠房結構、大跨度房屋的屋蓋結構、高層房屋鋼結構以及塔桅結構[2]。在以上的應用中，鋼結構都起著不可或缺的作用，決定著建筑物是否安全可靠。

在水利水電工程中，有活動式結構、拆裝式結構、板結構、高聳結構、大跨度結構以及海工鋼結構等工程應用[2]。由于水利水電工程的施工條件以及施工環境都比較艱苦，以及荷載都比較大，由此利用了鋼結構的快速裝配、抗沖擊性好等特點在水利水電工程中廣泛應用。

3.2 鋼結構的應用前景

由于鋼結構的應用范圍和其優良的特性，所以鋼結構的應用前景是比較光明的。

隨著技術的不斷發展，鋼材的性能越來越優良，比如超高強度鋼材。超高強度鋼材鋼結構更加經濟，性能更加優秀，焊接質量也會更加優良，對于資源的節約也是一個重要的體現。超高強度鋼材鋼結構已經在索尼中心、Latitude大廈等建筑物進行了應用[3]。

隨著我國城市化的推進，建筑行業得到了迅猛的發展，特別是住宅建筑。由于中國是一個人口大國，因此對住宅的需求量比較大，國家為了滿足人們的需求，頒布了許多關于將鋼結構運用于建筑中的政策辦法，明確提出大力推動鋼結構住宅的數量和市場占有率，加速我國住宅向產業化發展的腳步，這對我國的冶金、建筑等行業有著重要的現實意義[4]。我國的建筑行業的鋼結構的發展趨勢比較良好，具有極大的發展空間，朝著綠色、環保的方向發展。

未來三個鋼結構發展的領域有：鋼結構的住宅、海洋石油工程裝備、鋼結構的橋梁。鋼結構住宅要符合節約能源、減少排放、綠色環保等政策；海洋石油的產量將會不斷增加，與之相關的公司企業會為深海的開采提供必要的工程裝備；鋼結構工業化、標準化的程度已經相當之高，相關的住宅產品將具有廣闊的市場空間和極大的市場需求[5]。

3.3 國內外著名的鋼結構建筑物

北京鳥巢：北京鳥巢位于中國首都北京，是一個大跨度的曲線結構，有大量的曲線箱形結構，設計和安裝均具有極大挑戰性，在設計施工過程中都離不開現代科學技術的堅實基礎。"鳥巢"采用了當今先進的建筑科技，全部工程共有幾十項技術難題，在北京鳥巢的所有構成中，最具特色的就是其鋼結構的構成部分。"鳥巢"鋼結構用量高達四萬多噸，最大跨度達到343米，其結構設計構成具有相當高的水平。

埃菲爾鐵塔：埃菲爾鐵塔位于法國巴黎戰神廣場的埃菲爾鐵塔于1889年建成，是世界上著名的建筑物之一，也是巴黎的城市標志之一，法國的文化象征之一，同時是巴黎城市最高建筑物，高達300米，另外有高24米的天線，總體高度高達324米。埃菲爾鐵塔設計是由著名的法國建筑師、結構工程師古斯塔夫·埃菲爾設計而成，同時其名也是來源于其設計師，設計具有新穎、別致的特點，既是世界建筑史上的偉大杰作，也是法國巴黎的著名景點和標志物。

南京長江大橋：南京長江大橋位于南京市浦口區橋北和鼓樓區下關之間，是長江上第一座由中國設計師自行設計建造的雙層式公路、鐵路兩用橋梁，在中國橋梁史上具有獨一無二的地位，同時在世界橋梁史上具有十分重要的影響力。南京長江大橋是中國經濟建設的重要成就之一、中國在橋梁建設方面的重要里程碑，同時具有極大的經濟、政治和戰略三方面意義。南京長江大橋耗資接近三億人民幣，建設期長達8年之久，消耗超過6萬噸鋼材、38萬立方米混凝土。于1960年，南京長江大橋以“世界最長的公鐵兩用橋”被載入《吉尼斯世界紀錄大全》；并在2014年入選為不可移動文物。

金門大橋：跨立在長達1900多米的美國加利福尼亞州金門海峽之上，由出生在俄亥俄州辛辛那提一個德國血統家庭的橋梁工程師約瑟夫·施特勞斯設計而成，建設期長達4年之久，耗資超過三千多萬美元，消耗超過10萬噸鋼材建成。金門大橋是世界上著名的橋梁建筑之一，也是近代橋梁工程的驚人之作。因金門大橋具有奇高的歷史價值和歷史意義，于2007年由美英兩國合同拍成同名紀錄片。

4 結 語

本文就鋼結構進行了部分基礎知識的梳理，實屬鋼結構知識之冰山一角，并且簡單對世界上幾大鋼結構著名建筑物進行簡單介紹，望廣大讀者朋友們通過本文的閱讀以及其他途徑進行鋼結構相關知識的學習以達到自我學習和自我提升的目的。

[1]高大義,侯國發.國內外鋼結構的歷史及發展[J].科 技 致 富 向 導 ,2011(8):257-257.（GAO Dayi，HOU Goufa.The History and Development of Steel Structure at Home and Abroad [J]。Science and technology to get rich guide，2011(8):257-257.（in Chinese））

[2]范崇仁,程思作.水工鋼結構（第四版）[M].北京:中國水利水電出版社,2008.(Fan Chongren,Cheng Sizuo.Hydraulic steel structure (fourth edition) [M].Beijing:China Water Conservancy and Hydropower Press,2008.(in Chinese))

[3]廖龍中.超高強度鋼材鋼結構的工程應用[J].華 東 科 技： 學 術 版 ,2014(1):61-61,73.(Liao Longzhong.Engineering Application of Ultra-high Strength Steel Steel Structure [J].East China Science and Technology: Academic Edition,2014(1):61-61, 73.(in Chinese))

[4]吳強國.鋼結構在建筑工程中應用現狀及未來發展方向[J].中國新技術新產品, 2014(18):115-115.（Wu Qiangguo.Application status of steel structure in building engineering and its future development direction [J].China's new technology and new products, 2014(18): 115-115.（in Chinese））

[5]鄧艷鋒.淺析鋼結構在土木工程中的應用及前 景 [J].山 東 工 業 技 術 ,2013(9):196-196,207.（DENG Yanfeng.Analysis of steel structure in civil engineering applications and prospects [J].Shandong Industrial Technology,2013(9):196-196,207.（in Chinese））

Brief introduction to the basic knowledge of steel structure and the introduction of famous building

Steel structure in modern housing construction, hydraulic engineering,bridge engineering, railway engineering and other fields are indispensable status, because of its importance, so its basic knowledge of knowledge is also necessary. The basic characteristics of the decision process involved in the key points to be considered, is the most important part. The development of its history, engineering applications, application prospects and the existing representatives of the steel structure of the basic knowledge of the understanding is also very necessary. On the existing many famous steel building learning and understanding is also a positive significance.

steel structure；basic knowledge；development history；application prospect；famous building

TU391

：B

：1003-8965(2017)02-0159-02