范文一：国外钢结构建筑的发展历程

国外钢结构建筑的发展历程

因为科技之发展及钢材品质之提高，钢结构之重要性被提高前辈国家所肯定，在欧洲、美洲、日本、台湾等地，厂房之兴建全部采用钢结构。

在新结构方面，很多国家都加大了研究力度，现在人类已具有建造跨度超过1000m的超大型穹顶与高度超过1000m最高至4000m的超高层建筑的能力。 70年代法国蓬皮杜文化中央建成，高科技潮流开始泛起;到80、90年代，雷诺汽车零件配送中央、香港汇丰银行、法国里昂机场TGV铁路客运站、日本关西国际机场等则把钢结构工程推向了一个新的高度。在那个时代，人们也建造金属结构的独户住宅，有些金属住宅，至今状态良好。 。大跨度开合空间钢结构亦有较大的进展，1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶体育馆，跨度205m，能容纳7万人，屋盖关合后可做全封锁有空气调节的运动场。膜结构的发展亦令人瞩目，1992年在美国亚特兰大建成的奥运会主馆“佐治亚穹顶”，平面尺寸为240m×193m，是世界上最大跨度的索网与膜杂交结构屋顶。最近10年，在美国，大约70%的非民居和两层及以下的建筑均采用了轻钢刚架体系。 100年后，美国的芝加哥学派建造了一批钢结构摩天大楼，法国工程师埃菲尔建造了闻名的铁塔，金属建筑从此进入了第一个光辉时代。

最早在建造房屋中使用的金属结构可以追溯到18世纪未的英国。而在一些提高前辈城市，大楼、桥梁、大型公共工程，亦多采用钢结构建筑。

钢结构建筑在20世纪60年代再次开始新发展。建筑钢材获得了突破性进展，计算机也开始早期应用，金属建筑的各种结构体系日趋成熟。因为当时棉纺厂常常发生火灾，因而在厂房结构中采用了铁框架。

在以后的半个多世纪里，钢筋混凝土结构兴起，金属在建筑领域里失去了它的名声和魅力，主要用于建造工厂、飞机库等。与此同时，建筑师们在中小型项目中，也把钢结构技艺施展得淋漓尽致，如FRANCE建筑工作室设计的大学生餐厅、儒勒.瓦尔纳中学、美国ABC公司制造的住宅等。 1993年建成的日本福冈室内运动场，直径222m，是当代世界上最大的开合空间钢结构。特别值得指出的是，西方发达国家已提出预工程化金属建筑概念，预工程化金属建筑是指将建筑结构分成若干模块在工厂加工完成，从而使钢结构建筑的设计、加工和安装得以一体化，这就大大降低了建筑本钱(比传统结构型式低10~20%)，缩短了施工周期，使钢结构的综合上风更加显著。

范文二：国外钢结构住宅常用的楼盖

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(中国金属协会建筑钢结构委员会， 北京 *444--) 56 W%%@D V#$&+-01234-567809<=>$&?2AB0C()*,./:;.*’’56 XYZCEFGH (*+I78,.

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目 前 ，国 外 的 钢 结 构 住 宅 中 ，楼 盖 的 做 法 种 类 比 较 多 ，()## 压型钢板!"## 有些有独到之处，可供国内借鉴。 顶板 ( #$%) ( )#$%封堵端 )钢 结 构 住 宅 中 ，多 层 及 高 层 体 系 中 ，最 常 用 的 楼 盖 体 系 % # $# # 有三类，即预制实心楼板，空腹格栅和组合楼盖。’ 度 &( 高 预制空心楼板的优点是结构高度小，可以得到商品化的各种 称宽度和厚度的 楼 板 ，典 型 厚 度 为 ，用 于 楼 面 至 顶 板 高 0’’##标 次梁、大梁 度为 和净跨不大 于 的 场 合 。 一 般 预 制 板 厚 度 最 大 或墙体骨架 01 2# (# 格栅可达 用 于 以 上 跨 度 。 采 用 预 制 板 还 可 以 取 消 湿 !’’##3 2# 天栅构件 作业，全年施工;板的表面只需很少处理即可作楼面和顶棚， * ! :(;<=>&8?@A 板缝需灌浆。预制板与钢梁要有锚固。

-)= ;组合格栅 = ;’’)(= &&= 二层楼面 )’= ’=隔墙 ! %& "#$(! ’ 首层楼面 # $ ! )*+,-./01 ! 234567+8 组合桁架 钢架上的 附加钢筋组合楼板可作为不同厚度，以满足荷载跨度要求，最 ! 大跨度可达 。组合板的最大优点。如果建筑布局允许将 2# ,% $ 梁放在固定的隔墙中时，是楼板至楼板的净高可做得最小， #+ 空腹桁架重量轻，可 采 用 不 同 高 度 ，其 跨 度 可 与 预 制 板 # 地面 # !类似。当与砼板组成时，可将楼面至顶板净空减小 。 )4##* 通常焊在钢架 在板缝处灌 以下各图表示了国外组合楼板的结构和类型。浆的重要钢筋 钢架.! . 推荐的肢长- !"## 钢板混灶板焊接钢筋网 顶弦杆 板顶 + , 67+BCDEFGH! ! ; # # ’ 0 &’###$%) (胶板 次梁式主梁 底孔缘 或墙体支撑 & 67+89! ! 板顶 格栅顶 "! ## # #4 ( (2 ;44 - 度 高 称 &2’&(<&;0) ;’’="" 标="" -="" ./="" m="" j2k8+8!="" i!="" l7="">

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file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56

范文三：【精诚钢结构】国外钢结构技术的发展和系统的建立

对于钢结构工程来说，虽然在我国的发展和使用上，很多的建筑师都看到了很多的优势。但是我国的钢结构技术的发展，与国外的技术相比有很大的不同之处。

目前，国内高层钢结构钢材几乎都从国外进口，工程总承包由国外承担，制造和安装则由国内廉价劳动力承包，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创新体系的号召相距甚远，应该引起我国建筑界的关注，是水平低还是其它原因，值得我们深思。

一、建筑用钢占总钢产量的比重

近数十年来，前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家，其钢产量轮流位居世界第一位。因此，这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃。而在同一时期，我国在这方面的发展则比较缓慢，水平也相对落后。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。因此，为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和，我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。如美国和日本，该项指标均已超过50%。在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。

二、低层、多层建筑钢结构和轻钢结构

美国金属建筑的主要市场分布：工业（生产用厂房、仓库及辅助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、馆、图书馆、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。

在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（AISC和MBMA）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18m，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，以焊接“H”型截面做主与梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点。由于自重轻，也降低了基础的造价。

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范文四：【doc】 国外钢结构住宅的发展历史浅析

国外钢结构住宅的发展历史浅析

张建新,等:国外钢结构住宅的发展历史浅析

?

综述?

国外钢结构住宅的发展历史浅析

张建新刘雁环志中

(扬州大学建筑科学与工程学院扬州225009)

摘要中国的钢结构住宅研究工作刚刚起步,但钢结构住宅在世界发达国家已经是成熟技术,其发展过程中的

很多历史经验对当今中国的钢结构住宅发展研究工作有很多启迪,其中重视和发挥建筑师在钢结构住宅过程中的

主导作用是十分重要的.

关键词钢结构住宅发展启迪

BRIEFANALYSISOFTHEDEVELOPMENTHISTORYOF

HoUSINGWITHSTEELC0NSTRUCTIoNABRoAD

ZhangJianxinLiuYanHuanZhizhong

(CollegeofArchitectureandEngineering,YangzhouUniversityYangzhou2

25009)

ABSTRACTTheresearchonhousingwithsteelconstructioninChinahasjust

started,whereasithasatreadybeena

maturetechnologyinsomedevelopedcountries.Fromthedevelopmenthisto

ryofthosecountries,therearemanylessons

wecanlearn,themostimportantofwhichisthatthearchitectSdominationinde

signinghousingwithsteelconstruction

shouldbeemphasized.

KEYWORDShousingwithsteelconstructiondevelopmentenlightenment

钢结构住宅是材料,结构,技术和人们对舒适居

住环境要求的综合体…,其技术在发达国家已经基

本成熟.近年来,中国钢结构住宅的研究开发虽已

初步展开,但与其他结构的住宅发展相比,差距仍很

明显,特别是对于绝大多数建筑师来说,钢结构住宅

仍然是一个陌生的课题.中国钢结构住宅设计和研

究人员应重视对国外钢结构住宅发展历史及其规律

的研究,从中吸取经验和教训,力求在以后的工作中

少走弯路,这对促进中国钢结构住宅事业的进一步

发展无疑是必要的.

1国外钢结构住宅的发展历史回顾

1.1钢和钢结构技术的产生和初步发展

18,20世纪初,随着工业革命的不断深入,资

本主义经济得到快速发展,一些资本主义强国钢铁

工业发展更是得到了有力的推动,钢结构技术得以

产生和初步发展.

1)炼钢技术的产生与进步以及铁制品加工技术

的发展为钢结构的发展提供了必要的物质基础.

1720年,在科耳布鲁克代尔(Coalbrookdale),亚伯拉

罕?达尔贝(AbrahamDarrby)用焦炭代替木炭在高

炉中炼铁,首次获得成功,这为大量生产生铁提供了

条件.1784年,把焦炭用来使生铁转为熟铁的技术

产生.1855年亨利?贝斯麦(HenryBessemer)发明

了转炉,1864年西门氏一马丁(Siemens—Martin)法

或平炉冶炼法问世,随即炼钢时代开始了.早在18

世纪,英国已生产轧制铁板.1830年,铁道路轨就

开始用轧制法制造.在法国,1854年生产出第一批

工字形熟铁.工字型梁是现代钢结构的基本元件,也

是第一个严格标准化的结构构件,它直接起源于旧式

铁轨.这种产品被视为工业振兴时代的标志【2J.

2)力学理论的发展,为钢结构的科学应用奠定

了理论基础.19世纪后期开始发展起来的结构力

学理论和试验逐步汇总为统一的静力学理论体系.

纳维叶的梁弯曲理论与克拉贝龙的三弯矩方程和梅

纳布雷的最小虚功原理共同扩充成初步的框架弯矩

理论.此外,借助最近一直大量采用的立德,卡门,

科雷蒙纳等人的系统论述,使静定结构理论分析得

以普及,结构技术人员能够计算出静定结构和简单

的超静定结构的内力分布,并据此又能求得各个杆

*扬州大学科研基金资助项目(boo11130).

第一作者:张建新男1966年6月出生硕士讲师

收稿日期:2004—11—22

SteelConstruction.2005(4),Vo1.20,No.805

科研开发

件的内力和变形,从而实现结构的设计工作j.

3)钢结构技术在一些厂房和多层及高层建筑中

得到初步应用.最早在建造房屋中使用钢(铁)结构

可以追溯到18世纪末的英国.由于当时使用木框

架建造的棉纺厂经常发生火灾,加上木材涨价和木

材强度较低的原因,厂房结构中开始采用铁框架.

100年后,美国芝加哥学派建造了一批钢结构摩天

大楼.1851年,英国约瑟夫?帕科斯顿设计的水晶

宫曾是19世纪前半期的铁框架结构技术发展的最

高代表.1889年,法国工程师埃菲尔建造了着名的

铁塔,标志着钢结构建筑从此进入一个光辉的时

代.

1.2钢结构住宅初步探索时期

20世纪前50年,由于钢结构防火能力的缺陷

和钢筋混凝土结构的兴起,钢结构在建筑领域里失

去了魅力,钢结构发展暂时受挫进入低潮,但开创现

代建筑先河的大师们和一些热心探索新材料表现力

的建筑师却开始关注并研究钢结构技术,并在自己

的作品(特别是住宅)中运用钢结构技术和钢材的特

性来表达自己的现代建筑理念.

1)普?贝伦斯(P?Behrens)设计的柏林AEG的

透平机房,以它卓越的细部,坚挺的门式框架支柱,

屋盖结构的所谓雕塑感,复杂对称的山墙端部,具有

几乎永恒的纪念碑似的性质,被誉为欧洲第一座现

代建筑,而它的支撑结构是钢结构.

2)1927年,在德国斯图加特的威尔逊霍夫住宅

区(图1),勒?科布西耶建成了他的钢结构住宅.这

是一栋两户用的双层住宅,以几对钢柱作为支撑,从

而使钢结构框架显露在外,引人注目.1930,1932

年,他又在巴黎大学城的瑞士馆设计中,底层用钢筋

混凝土柱架空,上部采用钢框架结构.

图1德国威尔逊霍夫住宅区模型

3)早在1912,1921年,密斯就提出了两个钢结

构玻璃摩天大楼方案.1927年,同样在斯图加特的

威尔逊霍夫住宅区,密斯为住宅建筑展览会设计了

一

座有四个单元的四层公寓(图2).1929年,密斯

设计了着名的巴塞罗那世界博览会德国馆,其主体

支撑结构也为钢结构.这些早期的钢结构方面的探

索为密斯本人后来成为钢结构建筑学的主要创始人

奠定了基础….

I墨I2四层钢结构公寓

1.3全面发展时期

钢结构建筑在西方发达国家的再度兴起是在

20世纪60年代.因为二次大战,西方发达资本主

义国家钢材的性能和产量取得了突破性的进展,计

算机也开始早期运用于钢结构建筑的辅助设计,钢

结构建筑的各种结构体系日益成熟.20世纪50年

代,钢结构全面进入住宅领域.虽然当时的住宅建

筑对跨度和荷载并无特殊要求,但由于二次大战造

成的战后住房紧缺,社会需要在很短的时间内解决

大量住房问题,而钢结构住宅因其能进行工业化生

产,建造速度快,所以开始是缓慢地,尔后又是迅速

地进入住宅领域j.

1)以1950年密斯设计的范斯沃斯钢结构别墅

(图3)为标志,建筑师们通过设计个性化钢结构别

墅住宅,逐步取得经验,并不断总结,为在住宅建设

中运用钢结构做了技术储备,同时更重要的是为钢

结构建筑学做出了有益的探讨.

图3范新沃新钢结构别墅

2)20世纪50年代建成的巴黎波特一代斯一里

拉斯公寓大楼(Porrte—Des—Lilas)是用钢结构体系

概念来建造的第一个普通的公众住宅,为钢结构在

住宅中得到应用和发展开创了道路.

1.4总体走向成熟时期

6钢结构2005年第4期第20卷总第80期

张建新,等:国外钢结构住宅的发展历史浅析

20世纪70年代至今,随着全球经济的快速发

展,钢结构和钢结构住宅技术在全球经济发达国家

和地区得到了深入发展,总体走向成熟.主要表现

在以下几个方面:第一,钢结构住宅技术无论在广度

还是深度方面都取得了长足的进步.广度方面主要

表现为钢结构住宅技术的研究和应用已从欧洲,美

洲的少数国家和地区向更多的国家和地区推广,目

前亚洲的日本5J,韩国和澳大利亚等国家及台湾地

区的钢结构住宅技术发展趋势尤为强盛,如图4和

图5所示.发展深度方面主要表现为,无论在有特

殊结构要求的公共建筑和有大跨要求的工业厂房还

是在住宅建筑领域,钢结构技术都得到了充分发展,

同时,钢结构住宅正逐渐走向工业化生产,这是钢结

构住宅技术发展成熟的重要标志.第二,随着计算

机技术的发展,钢结构领域的CAD,CAM技术等也

得到不断发展,这为钢结构住宅技术的快速发展不

断走向成熟提供了强有力的技术保障.最后,不少

当代着名的建筑大师们不断探索钢结构技术在住宅

领域,特别是在别墅建筑中应用的潜能,这是钢结构

住宅技术不断发展的重要表现.

图4日本钢结构住宅施T’现场

图5澳大利亚BHP公司钢结构住宅施工现场

2国外钢结构住宅的发展规律

围绕寻找钢结构住宅得以产生,发展并逐步走

向成熟的条件来总结其发展规律,主要有以下几点.

1)物质基础:不断改进的钢材生产和加工技术

及充足的生产能力,为钢结构技术在住宅领域得到

不断发展提供了物质保障.

2)技术保障:西方先进的力学理论和汁算手段,

特别是计算机在设计,制造和管理中的运用,促进了

钢结构技术在建筑特别是住宅领域的发展.

3)建筑师的贡献:历史表明,在钢结构住宅的产

生和发展过程中,除了结构工程师发挥的作用以外,

建筑师的贡献也是关键的,没有建筑师,钢结构仅仅

是一个先进结构系统,有了建筑师的辛勤研究和探

索,这种先进的结构体系才和具体的居住功能联系起

来,变成独特的钢结构住宅,完成结构的真正使命.

4)市场的引导作用:钢结构住宅之所以能在西

方得到大力发展,除了和钢结构住宅的优良品质有

关,也受益于市场经济体制.

5)工业化生产:钢结构住宅发展的最终目标是

工业化生产.历史表明,只有走工业化的道路,钢结

构住宅才能保证质量,降低价格,具有市场竞争力,

才能真正走上良性循环的发展道路.

3启迪和结论

“它山之石,可以攻玉”,国外钢结构住宅发展的

经验对中国钢结构住宅发展工作尢疑是有启迪意义

的,主要有以下几方面:

1)必须重视钢结构住宅所需钢材(型号和品种)

的生产,改进所需加工技术的研究,引进和开发,解

决好钢结构住宅发展所必须的物质基础问题.虽然

说,这几年中国的钢铁年产量超过了亿吨,但人均数

不高,而且其中的产品结构及加工技术水平,相关配

套材料的生产等还有一些问题.

2)重视钢结构计算理论的研究和相应规范的制

订,加紧具有自主知识产权的钢结构设计和制造软

件的开发,为钢结构住宅技术的研究,设计和开发提

供先进的技术支持.

3)充分调动建筑师参与研究钢结构住宅技术的

积极性,发挥他们的专业龙头作用,以建筑设计研究

为突破口,促进钢结构住宅技术日成为成熟的实

用技术.

4)住宅的开发要以市场为目标,钢结构住宅也

不例外.钢结构住宅的研究,也应该围绕市场需求

展开,既要看到现有的市场需求,又要看到潜在的市

场需求,通过对钢结构住宅技术的精心研究,提高住

宅供给市场的水平,开拓出更广阔的住宅需求市场.

5)中国的钢结构住宅的设计研究要尽早地与企

业和工业化生产联系起来.以企业为中心,做到研

(下转第14页)

Stee1Construction.2005(4),Vo1.20,No.807

科研开发

线弹性理论的计算分析相吻合,同时也说明预应力

的施加集中体现在竖向挠度的降低上.

3.3支座反力的分析

支座反力过大是影响结构跨度增大的重要因

素.所以对于空间大跨钢结构支座反力的分析便显

得尤为重要.根据计算分析得知,竖向支反力较水

平支反力大,综合三种工况,得出支座处最不利点位

置如图6所示.

1一竖同支反力最不利点:2一水平支反力最不利点

图6最不利支座处分布示意

在中间铰接支座处,支座竖向反力达到最大值

319kN,但仍比同类索拱结构的支反力值低.根据

内力图也可以看出支座处的杆件弯矩较周围杆件的

弯矩大.这便对支座条件提出较高的要求,即临时

支撑的刚度和强度应满足结构受力要求,从而保证

在高空组装的过程中,结构处于安全状态.

4结论

通过对跨中预应力索拱结构进行内力分析,竖

向挠度分析和支座反力分析,可得出以下结论:

1)在预应力索拱结构中,拉索与劲性格构拱的

结合不仅可以充分发挥各自的优点,而且相互限制

了彼此的弱点,起到了相得益彰的作用.劲性格构

拱结构的横向桁架是主要受力构件,尤其是中间下

悬预应力拉索的桁架内力值偏高,容易造成应力集

中,对结构受力不利.建议在施工过程中对此处添

加临时支撑,以抵消结构的部分内力.

2)对拉索施加一定的预应力能够使结构产生反

挠度,增加结构刚度,降低竖向荷载下的最终挠度,

但预应力的施加对改善结构的受力状态作用不明显.

3)撑杆处于平面受力状态,对抗弯受压构件提

供弹性支承,改善了拱式构件的受力性能;在地面组

装构件时,应注意撑杆与劲性格构拱的连接节点为

刚接,保证结构的稳定性.

4)鉴于结构受力呈明显的对称分布,建议吊装

时起吊点在构件边缘对称布置,以免造成结构在高

空发生扭转,并提高施工中布设的临时支撑刚度和

强度,以满足支座处杆件的设计要求.

参考文献

1张其林.索和膜结构.上海:同济大学出版社.2002

2任俊超,童丽萍,赵轶西.郑州国际会展中心展厅钢屋盖的动力

特性分析.世界地震工程,2004.20(1):70,74

3童丽萍,任俊超,唐碧凤.郑州国际会展中心吊挂式索拱钢屋盖

体系研究.工业建筑,2004,34(3):65,67

4GB50009—2001建筑结构荷载规范

(上接第7页)

究专业化,设计标准化,生产工厂化,销售市场化.

以上几条中,我们必须重视建筑师在钢结构住

宅发展过程中的作用.虽然目前中国钢结构住宅的

各项研究工作刚刚启动,但是发展不平衡的现象已

经出现,其中一个值得注意的问题就是:专门的钢结

构住宅建筑设计研究工作相对滞后,大多数建筑师

被有意或无意地排除在研究工作之外.目前的研究

和试验工作主要集中在对支撑结构体系的研究,研

究人员主要是结构工程师.因此,业内有识之士认

为:钢结构住宅技术研究的切入点是支撑结构体系,

但龙头仍然是建筑专业,缺少建筑师参与和缺少建

筑设计研究的钢结构住宅技术研究是不完整的,必

将最终影响钢结构住宅技术的大量推广应用,中国

的钢结构住宅事业要想”后来者居上”,赶上世界发

达国家,就必须重视和发挥中国的建筑师在钢结构

住宅设计研究工作中的主导作用,没有建筑师参加

的钢结构住宅研究工作是不完整的.

参考文献

1埃斯科.米耶蒂宁.钢结构住宅.天津:天津大学出版社,2004

2哈特F,海恩w,桑塔格H.钢结构建筑资料集.夏英超,等,译.

北京:中国建筑工业出版社,1983

3度边邦夫,大泽茂树,内藤龙夫,等.钢结构设计与施工.北京:

中国建筑工业出版社,2000

4刘先觉.密斯?凡?德?罗.北京:中国建筑工业出版社.1992

5许懋彦,王新.日本工业化独立式住宅一瞥——以”大和钢结

构住宅体系”为例.住区,2001(1):16

14钢结构2005年第4期第20卷总第80期

范文五：国外钢结构住宅的发展历史浅析

张建新, 等:国外钢结构住宅的发展历史浅析

?综　述?

国外钢结构住宅的发展历史浅析

张建新　刘　雁　环志中

(扬州大学建筑科学与工程学院　扬州　225009)

3

摘　要　中国的钢结构住宅研究工作刚刚起步, 但钢结构住宅在世界发达国家已经是成熟技术, 其发展过程中的

很多历史经验对当今中国的钢结构住宅发展研究工作有很多启迪, 其中重视和发挥建筑师在钢结构住宅过程中的主导作用是十分重要的。关键词　钢结构住宅　发展　启迪

BRIEF ANALYSIS OF THE DEVE LOPMENT HIST OR Y OF

H OUSING WITH STEE L CONSTRUCTION ABR OAD

Zhang Jianxin 　Liu Y an 　H uan Zhizhong

(College of Architecture and Engineering , Y angzhou Y angzhou 　)

ABSTRACT 　The research on housing with steel construction in China started been a mature technology in some developed countries 1From of , there are many lessons we can learn , the most important that s in designing housing with steel construction should be emphasized 1

KE Y steel development 　　enlightenment

　　、结构、技术和人们对舒适居

住环境要求的综合体〔1〕, 其技术在发达国家已经基本成熟。近年来, 中国钢结构住宅的研究开发虽已初步展开, 但与其他结构的住宅发展相比, 差距仍很明显, 特别是对于绝大多数建筑师来说, 钢结构住宅仍然是一个陌生的课题。中国钢结构住宅设计和研究人员应重视对国外钢结构住宅发展历史及其规律的研究, 从中吸取经验和教训, 力求在以后的工作中少走弯路, 这对促进中国钢结构住宅事业的进一步发展无疑是必要的。

1　国外钢结构住宅的发展历史回顾111　钢和钢结构技术的产生和初步发展

18～20世纪初, 随着工业革命的不断深入, 资

条件。1784年, 把焦炭用来使生铁转为熟铁的技术

产生。1855年亨利?贝斯麦(Henry Bessemer ) 发明了转炉,1864年西门氏-马丁(Siemens -Martin ) 法或平炉冶炼法问世, 随即炼钢时代开始了。早在18世纪, 英国已生产轧制铁板。1830年, 铁道路轨就开始用轧制法制造。在法国,1854年生产出第一批工字形熟铁。工字型梁是现代钢结构的基本元件, 也是第一个严格标准化的结构构件, 它直接起源于旧式

2〕

铁轨。这种产品被视为工业振兴时代的标志〔。

2) 力学理论的发展, 为钢结构的科学应用奠定了理论基础。19世纪后期开始发展起来的结构力学理论和试验逐步汇总为统一的静力学理论体系。纳维叶的梁弯曲理论与克拉贝龙的三弯矩方程和梅纳布雷的最小虚功原理共同扩充成初步的框架弯矩理论。此外, 借助最近一直大量采用的立德、卡门、科雷蒙纳等人的系统论述, 使静定结构理论分析得以普及, 结构技术人员能够计算出静定结构和简单的超静定结构的内力分布, 并据此又能求得各个杆

3扬州大学科研基金资助项目(F0011130) 。第一作者:张建新　男　1966年6月出生　硕士　讲师收稿日期:2004-11-22

本主义经济得到快速发展, 一些资本主义强国钢铁工业发展更是得到了有力的推动, 钢结构技术得以产生和初步发展。

1) 炼钢技术的产生与进步以及铁制品加工技术的发展为钢结构的发展提供了必要的物质基础。1720年, 在科耳布鲁克代尔(Coalbrookdale ) , 亚伯拉罕?达尔贝(Abraham Darrby ) 用焦炭代替木炭在高炉中炼铁, 首次获得成功, 这为大量生产生铁提供了

Steel Construction 12005(4) , Vol 120

, No 180

5

科研开发

件的内力和变形, 从而实现结构的设计工作〔3〕。

3) 钢结构技术在一些厂房和多层及高层建筑中得到初步应用。最早在建造房屋中使用钢(铁) 结构可以追溯到18世纪末的英国。由于当时使用木框架建造的棉纺厂经常发生火灾, 加上木材涨价和木材强度较低的原因, 厂房结构中开始采用铁框架。100年后, 美国芝加哥学派建造了一批钢结构摩天大楼。1851年, 英国约瑟夫?帕科斯顿设计的水晶宫曾是19世纪前半期的铁框架结构技术发展的最高代表。1889年, 法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔, 标志着钢结构建筑从此进入一个光辉的时3〕代〔。112　钢结构住宅初步探索时期

20世纪前50年, 由于钢结构防火能力的缺陷和钢筋混凝土结构的兴起, 钢结构在建筑领域里失去了魅力, 钢结构发展暂时受挫进入低潮, 但开创现代建筑先河的大师们和一些热心探索新材料表现力的建筑师却开始关注并研究钢结构技术, 并在自己的作品(特别是住宅) 性来表达自己的现代建筑理念1) 普?() 透平机房, 、、复杂对称的山墙端部, 具有几乎永恒的纪念碑似的性质, 被誉为欧洲第一座现代建筑, 而它的支撑结构是钢结构。

2) 1927年, 在德国斯图加特的威尔逊霍夫住宅区(图1) , 勒?科布西耶建成了他的钢结构住宅。这是一栋两户用的双层住宅, 以几对钢柱作为支撑,

从而使钢结构框架显露在外, 引人注目。1930～1932年, 他又在巴黎大学城的瑞士馆设计中, 底层用钢筋混凝土柱架空, 上部采用钢框架结构。

设计了著名的巴塞罗那世界博览会德国馆, 其主体支撑结构也为钢结构。这些早期的钢结构方面的探索为密斯本人后来成为钢结构建筑学的主要创始人

4〕

奠定了基础〔。

图2　四层钢结构公寓

113　全面发展时期

20世纪60, 计, 钢。20世纪50年。虽然当时的住宅建筑对跨度和荷载并无特殊要求, 但由于二次大战造成的战后住房紧缺, 社会需要在很短的时间内解决大量住房问题, 而钢结构住宅因其能进行工业化生产, 建造速度快, 所以开始是缓慢地, 尔后又是迅速

2〕

地进入住宅领域〔。

1)

以1950年密斯设计的范斯沃斯钢结构别墅(图3) 为标志, 建筑师们通过设计个性化钢结构别墅住宅, 逐步取得经验, 并不断总结, 为在住宅建设中运用钢结构做了技术储备, 同时更重要的是为钢结构建筑学做出了有益的探讨。

图3　范斯沃斯钢结构别墅

图1　德国威尔逊霍夫住宅区模型

　　3) 早在1912～1921年, 密斯就提出了两个钢结构玻璃摩天大楼方案。1927年, 同样在斯图加特的威尔逊霍夫住宅区, 密斯为住宅建筑展览会设计了

一座有四个单元的四层公寓(图2) 。1929年, 密斯

6

　　2) 20世纪50年代建成的巴黎波特-代斯-里拉斯公寓大楼(Porrte -Des -Lilas ) 是用钢结构体系概念来建造的第一个普通的公众住宅, 为钢结构在

住宅中得到应用和发展开创了道路。114　总体走向成熟时期

钢结构　2005年第4期第20卷总第80期　

张建新, 等:国外钢结构住宅的发展历史浅析

20世纪70年代至今, 随着全球经济的快速发

展, 钢结构和钢结构住宅技术在全球经济发达国家和地区得到了深入发展, 总体走向成熟。主要表现在以下几个方面:第一, 钢结构住宅技术无论在广度还是深度方面都取得了长足的进步。广度方面主要表现为钢结构住宅技术的研究和应用已从欧洲、美洲的少数国家和地区向更多的国家和地区推广, 目前亚洲的日本〔5〕、韩国和澳大利亚等国家及台湾地区的钢结构住宅技术发展趋势尤为强盛, 如图4和图5所示。发展深度方面主要表现为, 无论在有特殊结构要求的公共建筑和有大跨要求的工业厂房还是在住宅建筑领域, 钢结构技术都得到了充分发展, 同时, 钢结构住宅正逐渐走向工业化生产, 这是钢结构住宅技术发展成熟的重要标志。第二, 随着计算机技术的发展, 钢结构领域的CAD 、CAM 技术等也得到不断发展,

这为钢结构住宅技术的快速发展不断走向成熟提供了强有力的技术保障。最后, 不少当代著名的建筑大师们不断探索钢结构技术在住宅领域, 特别是在别墅建筑中应用的潜能, 不断发展提供了物质保障。

2) 技术保障:西方先进的力学理论和计算手段, 特别是计算机在设计、制造和管理中的运用, 促进了钢结构技术在建筑特别是住宅领域的发展。

3) 建筑师的贡献:历史表明, 在钢结构住宅的产生和发展过程中, 除了结构工程师发挥的作用以外, 建筑师的贡献也是关键的, 没有建筑师, 钢结构仅仅是一个先进结构系统, 有了建筑师的辛勤研究和探索, 这种先进的结构体系才和具体的居住功能联系起来, 变成独特的钢结构住宅, 完成结构的真正使命。

4) 市场的引导作用:钢结构住宅之所以能在西方得到大力发展, 除了和钢结构住宅的优良品质有关, 也受益于市场经济体制。

5) 工业化生产:钢结构住宅发展的最终目标是工业化生产。历史表明, 只有走工业化的道路, 钢结构住宅才能保证质量、, 3, 可以攻玉”, 国外钢结构住宅发展的经验对中国钢结构住宅发展工作无疑是有启迪意义的, 主要有以下几方面:

1) 必须重视钢结构住宅所需钢材(型号和品种) 的生产, 改进所需加工技术的研究、引进和开发, 解决好钢结构住宅发展所必须的物质基础问题。虽然说, 这几年中国的钢铁年产量超过了亿吨, 但人均数不高

, 而且其中的产品结构及加工技术水平、相关配套材料的生产等还有一些问题。

2) 重视钢结构计算理论的研究和相应规范的制订, 加紧具有自主知识产权的钢结构设计和制造软件的开发, 为钢结构住宅技术的研究、设计和开发提供先进的技术支持。

3) 充分调动建筑师参与研究钢结构住宅技术的积极性, 发挥他们的专业龙头作用, 以建筑设计研究为突破口, 促进钢结构住宅技术早日成为成熟的实用技术。

4) 住宅的开发要以市场为目标, 钢结构住宅也不例外。钢结构住宅的研究, 也应该围绕市场需求展开, 既要看到现有的市场需求, 又要看到潜在的市场需求, 通过对钢结构住宅技术的精心研究, 提高住宅供给市场的水平, 开拓出更广阔的住宅需求市场。

5) 中国的钢结构住宅的设计研究要尽早地与企业和工业化生产联系起来。以企业为中心, 做到研

(下转第14页)

7

图4　日本钢结构住宅施工现场

图5　澳大利亚BHP 公司钢结构住宅施工现场

2　国外钢结构住宅的发展规律

围绕寻找钢结构住宅得以产生、发展并逐步走

向成熟的条件来总结其发展规律, 主要有以下几点。

1) 物质基础:不断改进的钢材生产和加工技术及充足的生产能力, 为钢结构技术在住宅领域得到

Steel Construction 12005(4) , Vol 120, No 180

科研开发

线弹性理论的计算分析相吻合, 同时也说明预应力的施加集中体现在竖向挠度的降低上。313　支座反力的分析

支座反力过大是影响结构跨度增大的重要因素。所以对于空间大跨钢结构支座反力的分析便显得尤为重要。根据计算分析得知, 竖向支反力较水平支反力大, 综合三种工况, 得出支座处最不利点位置如图6所示

。

向挠度分析和支座反力分析, 可得出以下结论:　　1) 在预应力索拱结构中, 拉索与劲性格构拱的结合不仅可以充分发挥各自的优点, 而且相互限制了彼此的弱点, 起到了相得益彰的作用。劲性格构拱结构的横向桁架是主要受力构件, 尤其是中间下悬预应力拉索的桁架内力值偏高, 容易造成应力集中, 对结构受力不利。建议在施工过程中对此处添加临时支撑, 以抵消结构的部分内力。

2) 对拉索施加一定的预应力能够使结构产生反挠度, 增加结构刚度, 降低竖向荷载下的最终挠度, 但预应力的施加对改善结构的受力状态作用不明显。

3) 撑杆处于平面受力状态, 对抗弯受压构件提供弹性支承, 改善了拱式构件的受力性能; 在地面组装构件时, 应注意撑杆与劲性格构拱的连接节点为刚接, 保证结构的稳定性。

4) , 建议吊装。

参考文献

1　张其林1索和膜结构1上海:同济大学出版社,2002

2　任俊超, 童丽萍, 赵轶西1郑州国际会展中心展厅钢屋盖的动力

图6　最不利支座处分布示意

　　在中间铰接支座处, 支座竖向反力达到最大值319kN , 但仍比同类索拱结构的支反力值低弯矩大。, , , 。4　结　论

特性分析1世界地震工程,2004,20(1) :70～74

3　童丽萍, 任俊超, 唐碧凤1郑州国际会展中心吊挂式索拱钢屋盖

通过对跨中预应力索拱结构进行内力分析、竖

体系研究1工业建筑,2004,34(3) :65～67

4　G B 50009-2001建筑结构荷载规范

(上接第7页)

究专业化、设计标准化、生产工厂化、销售市场化。

以上几条中, 我们必须重视建筑师在钢结构住宅发展过程中的作用。虽然目前中国钢结构住宅的各项研究工作刚刚启动, 但是发展不平衡的现象已经出现, 其中一个值得注意的问题就是:专门的钢结构住宅建筑设计研究工作相对滞后, 大多数建筑师被有意或无意地排除在研究工作之外。目前的研究和试验工作主要集中在对支撑结构体系的研究, 研究人员主要是结构工程师。因此, 业内有识之士认为:钢结构住宅技术研究的切入点是支撑结构体系, 但龙头仍然是建筑专业, 缺少建筑师参与和缺少建筑设计研究的钢结构住宅技术研究是不完整的, 必将最终影响钢结构住宅技术的大量推广应用, 中国14

的钢结构住宅事业要想“后来者居上”, 赶上世界发

达国家, 就必须重视和发挥中国的建筑师在钢结构住宅设计研究工作中的主导作用, 没有建筑师参加的钢结构住宅研究工作是不完整的。

参考文献

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北京:中国建筑工业出版社,1983

3　度边邦夫, 大泽茂树, 内藤龙夫, 等1钢结构设计与施工1北京:

中国建筑工业出版社,2000

4　刘先觉1密斯?凡?德?罗1北京:中国建筑工业出版社,19925　许懋彦, 王　新1日本工业化独立式住宅一瞥———以“大和钢结

构住宅体系”为例1住区,2001(1) :16

钢结构　2005年第4期第20卷总第80期　

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