目录

  • 1 钢结构知识简述
    • 1.1 钢结构的历史
    • 1.2 钢结构优缺点
    • 1.3 钢结构发展前景
    • 1.4 钢结构专业名词解读
  • 2 钢结构抗震设计的合理方法
    • 2.1 我国建筑抗震设计方法的历史沿革
    • 2.2 我国现行建筑抗震设计规范的主要不合理处
    • 2.3 建筑抗震设计理念必须重新定位
    • 2.4 建筑抗震设计的合理方法
    • 2.5 根据延性水平合理确定地震作用折减系数
    • 2.6 保证延性水平的几个关键措施
    • 2.7 必须进行罕遇地震作用下的弹塑性分析验算
    • 2.8 钢结构抗震设计的合理方法小结
  • 3 钢结构稳定分析的合理方法
    • 3.1 现行规程的分析方法—传统方法
    • 3.2 传统方法存在的主要问题
    • 3.3 稳定极限承载力计算的合理方法
    • 3.4 稳定极限承载力计算的合理方法算例
    • 3.5 稳定极限承载力的验算公式建议
    • 3.6 稳定极限承载力的验算公式建议算例
    • 3.7 小结
  • 4 中国“钢”抗震
    • 4.1 什么样的建筑最抗震?
    • 4.2 中国最抗震的钢结构写字楼
  • 5 沈院士寄语
钢结构的历史

古代钢结构发展

人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢的发展有密切的关系。对于一个国家来说,还和本国的钢铁产量有关。在古代,我们中华民族在冶炼技术方面是处于遥遥领先的地位的。

我国也是最早用铁建造承重结构的国家。在公元前二百多年(秦始皇时代)就已经用铁建造桥墩。在公元前六七十年间,就成功地用熟铁建造铁链桥。以后建造的铁链桥不下数十座之多,其中以云南的沅江桥(四百多年前),贵州的盘江桥(三百年前)及四川泸定大渡河桥(建于1696年)为最大。

大渡河铁链桥净跨长达100米,桥宽2.8米,可并列两辆马车,由九根桥面铁链和四根桥栏铁链构成。铁链是由生铁铸成,每根铁链重达一吨半,锚固在直径为20厘米,长4米的锚桩上。该桥比英国用铸铁建造的欧洲第一座跨长31米的拱桥早八十三年,比美洲第一座跨度为21.3米的铁链桥早一百多年。

此外我国还建造了不少铁塔,如湖北荆州玉泉寺铁塔,山东济宁寺铁塔和镇江甘露寺铁塔等。玉泉寺,共13层,17.9m高,位于湖北当阳城西15公里的玉泉山东麓,始建于东汉末年(1061年),为我国历代著名的佛教寺院之一。

欧洲在18世纪下半叶开始修建生铁桥,由于生铁性脆,在梁桥中没有得到推广,主要用于拱桥。世界上第一座铸铁桥是英国科尔布鲁克戴尔厂所造的赛文河桥,建于1779年,为半圆拱,由五片拱肋组成,跨径30.7米。其后转为用铸铁造桥,19世纪40年代开始出现熟(锻)铁桥,但这两种桥经常失事。19世纪同时出现了转炉和平炉炼钢。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥,建于1741年,跨径20米,宽0.63米。1855年,美国建成尼亚加拉瀑布公路铁路两用桥。这座桥是采用锻铁索和加劲梁的吊车,跨径为250米。

钢结构的发展

由于我国长期处于封建主义统治之下,束缚了生产力的发展,1840年鸦片战争以后,更沦为半封建半殖民地国家, 工业落后,古代在铁结构方面的技术优势早已丧失殆尽。我国在1907年才建成了钢铁厂,年产钢只有0.85万吨。新中国成立后,随着经济建设的发展,钢结构曾起过重要作用,但由于受到钢产量的制约,在其后的很长一段时间内,钢结构被限制使用在其他结构不能代替的重大工程项目中,在一定程度上,影响了钢结构的发展。自1978年我国实行改革开放政策以来,经济建设获得了飞速的发展,钢产量逐年增加。自1996年超过1亿吨以来,一直位列世界钢产量的首位,2003年更达到创纪录的2.2亿吨,逐步改变着钢材供不应求的局面。我国的钢结构技术政策,也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。所有这些,为钢结构在我国的快速发展创造了条件。

我国早在1888年就开始了铁路钢桥的建设,但建国以前所建的钢桥,跨度都很小,建桥的钢材是进口的,结构是铆接的,工艺很简陋。稍大一点的桥梁多由外国商人承建,本国技术人员自行建造,具有代表性的钢桥是1937年建成的钱塘江公铁路桥,跨度Lp=65184m。

由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。该桥由他带领一批留学生自行设计和监造(实际施工由丹麦康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程,上部结构钢梁则由英商道门朗公司承包制造和安装)。

之后不同的钢结构建筑逐渐走进群众的视野,京广中心、京城大厦、国贸中心、长富宫、瑞金饭店、金沙江大酒店等。

外国里程碑式的钢结构建筑

英国福斯海湾桥

1882年开始建造的英国福斯海湾桥是公认的铁路桥梁史上的里程碑之一。这是一座弦杆用管形杆件的双伸臂梁铁路桥,设计人承认,这座桥的结构系统是从中国的木伸臂梁(鹊巢桥)演变而来的。

有趣的是,桥造成后7年,李鸿章出使英国,在参观这座桥后,也想在中国的渤海湾建造一座。后来詹天佑在当粤汉铁路督办时,提出的武汉长江大桥的方案就参照了福斯桥。外国人借鉴中国桥,中国人学习外国桥,科学技术就是在借鉴、学习、改革、创新中不断发展的。

帝国大厦

国大厦(英语:Empire State Building),是位于美国纽约市的一栋著名的摩天大楼,共有102层,由Shreeve, Lamb, and Harmon建筑公司设计,1930年动工,1931年落成,只用了410天,它的名字来源于纽约州的别称帝国州(Empire State),所以英文原意实际上是“纽约州大厦”,而“帝国州大厦”是以英文字面意思直接翻译之译法,但因此帝国大厦的译法已广泛流传,故沿用至今。

纽约帝国大厦始建于1930年3月,是当时使用材料最轻的建筑,建成于西方经济危机时期,成为美国经济复苏的象征,如今仍然和自由女神一起成为纽约永远的标志。曾为世界第一高大楼和纽约市的标志性建筑。 是世界七大工程奇迹之一,在世界贸易中心在911事件倒塌后,继续接任纽约第一大楼的头衔,直到自由塔建成。

金门大桥

金门大桥是世界著名的桥梁之一,是近代桥梁工程的一项奇迹。大桥雄峙于美国加利福尼亚州长1900多米的金门海峡之上,历时4年和10万多吨钢材,耗资达3550万美元建成,由史特劳斯设计。因其历史价值,于2007年由英、美两国合拍成同名纪录片。