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钢结构建筑演绎“钢的琴”
来源:海波重型工程科技股份有限公司    时间:2017-8-11    编辑:admin    点击:50

 
  位于松花江北岸的“钢的琴”整体远景。

  
  建设中的世界最大室内滑雪场。
  
  随着钢结构全产业链各项技术的快速发展,钢结构建筑正在从“高大上”迈向更接地气、更为广阔的应用领域。
  
  钢结构建筑悄然兴起
  
  近年来,中国多个具有标志性的知名建筑都是钢结构建筑。“鸟巢”、国家大剧院、世界最大天文望远镜FAST……凭借“绿色”、可控性强、抗震等级较高等“先天优势”,钢结构建筑如雨后春笋,蓬勃兴起
  
  说到钢结构建筑,人们并不陌生。特别是近年来,中国大地上具有标志性的多个知名建筑,其实都是钢结构建筑。
  
  被《时代》杂志评为2007年世界十大建筑奇迹的“鸟巢”,就是世界上跨度最大的钢结构建筑,一个个钢结构构件将“鸟巢”造型巧妙“编织”,在第29届奥林匹克运动会上吸引了全世界数十亿人的目光;宛若“巨蛋”的国家大剧院,“蛋壳”由一根根弧形钢梁组成,东西向长轴跨度超过200米,6000多吨重的巨大钢铁天穹下没有一根柱子支撑,创下了世界上最大的钢结构穹顶纪录,在钢结构领域声名大噪;新近建成的贵州500米口径世界最大天文望远镜FAST,这个“国之重器”坚固硕大的圈梁,同样是被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空的钢结构,人在其上宛如在一座钢桥上行走……
  
  如今,大跨度钢结构在体育馆、会展中心、展览馆、车站、候机楼等大空间公共建筑中的应用越来越多,钢结构也已从一种结构设计工具变为一种建筑思潮,一个个钢构件成为建筑设计的组成元素,甚至是表达逻辑的支撑点。从这个角度看,钢结构已然具有建筑美学和建设工具双重内涵,在冷冰冰的外表下,蕴含着丰富的人文灵感。
  
  钢结构建筑缘何兴起?这离不开钢结构的“先天优势”。“钢结构属于柔性构件,抗震等级较高;施工速度快、工期短,构件加工、安装尺寸相对精准,可控性强。如果设计师在设计上追求大胆创意和独特造型,钢结构更是当之无愧的首选。”中国建筑业协会副会长李里丁对记者说。
  
  更具发展前景的是,钢结构享有业内公认的“绿色”标签。业内普遍认为,钢结构是绿色建筑的不二选择,钢结构建筑拆迁后,90%以上建材可以再利用,在建筑的全寿命周期内,都能最大限度地节约能源、保护环境、减少污染。中国工程院院士周绪红也公开表示,“钢结构建造过程的有害排放,只相当于混凝土结构的65%左右”。
  
  科技进步是最大支撑
  
  我国钢结构建筑作品屡屡称冠全球,离不开相关科技突破。以“钢的琴”为例,为将滑雪场采用的超限设计变为现实,在钢材选用、钢构件加工、构件安装等各个方面,都对建设者提出严峻挑战
  
  在“鸟巢”“巨蛋”“水立方”等建筑杰作的“钢筋铁骨”中,钢结构技术的点滴进展都弥足珍贵。正是一次次科技上的突破,助力我国钢结构建筑作品屡屡夺取“世界之最”的桂冠。
  
  以我国新近建成开放的钢结构又一力作“钢琴”为例,这一矗立于哈尔滨松花江北岸的百米巨型建筑完全由钢结构搭建,其主体建筑——室内滑雪场不仅是目前全球最大室内滑雪场,还是全球最大的通过雪承载实验和风洞试验的钢结构建筑,单体用钢体量甚至超过了“鸟巢”,是名副其实的“钢的琴”,创造了多项世界纪录。为满足滑雪功能的需要,滑雪场采用大跨度、大落差、超长钢结构悬挑的架空设计,与建筑造型和结构超限设计相对应,建筑钢结构部分纵向最大长度487米、最大跨度151米、最大高度114.5米,相当于10个标准足球场、40层楼高的超大空间。将这样的超限设计变为现实,从钢材的选用,到钢构件的加工制作,再到各个构件的安装,每一步都是严峻的挑战。
  
  首先是钢材的选择。哈尔滨冬季最低气温-35℃,夏季太阳直射下钢结构表面温度能达50℃以上,正负温差约达90℃。为此项目采用了高级别的Q345GBD型钢材,更耐寒更稳定。其次是钢构件的加工制作。必须通过三维建筑模型(BIM)将一个个构件呈现出来,精细预判和调整因温度差异和焊接收缩变化的适度尺寸,千方百计保证构件满足现场拼装的温差及焊接影响。最后是现场施工,难度更是难以想象。150米跨度超高超限整体提升、100米高空精准滑移……
  
  “在精度要求上,甚至可以用‘苛刻’来形容,其中,很多部位的安装精度都比国家规范要求提高80%,误差不超过5毫米。而且,钢构绝大多数的安装操作都是在空中用大型机械完成,这如同在100米的距离外穿针引线。”组织建设施工的中建二局项目经理王健涛感慨地说。
  
  期待更广阔的应用空间
  
  受建筑行业建筑理念更新缓慢、全行业发展缺乏顶层设计指引等因素影响,目前,钢结构在建筑领域的“行情”可谓“叫好不叫座”。不过,业内人士对钢结构产业发展充满信心。中国建筑业协会副会长李里丁说,未来,钢结构在我国住宅建筑和其他建筑中将大有作为
  
  与钢结构的“先天优势”和“后天优势”形成强烈反差,多年来,钢结构在建筑领域的“行情”可谓“叫好不叫座”。
  
  一组数据被业内人士反复提及——“十二五”期间,我国钢结构用钢量占钢产量的比例徘徊在5%至6%;在量大面广的住宅建筑和中小跨度桥梁中,钢结构所占比例不到1%,远远低于发达国家20%至30%的水平。这其中,有建筑行业运用传统方式施工“惯性”仍在、建筑理念更新缓慢等原因,也有全行业发展缺乏顶层设计指引、资源环境“红线”倒逼效果尚未完全显现等因素。“钢铁冶金业产品不够丰富,与钢结构设计结合度低;钢结构行业规范不系统不完备;钢结构制造业机械化智能化不足,产品质量良莠不齐……这些也是钢结构行业发展现存的不利因素。”北京钢结构协会副会长、中国钢结构协会专家孙顺利对记者说。
  
  不过,业内人士对钢结构产业发展充满信心。一方面,钢结构建筑应用到“寻常百姓家”,空间广阔。“有数据显示,在欧洲、澳大利亚和日本,装配式钢结构住宅已经占全部住宅建筑的40%以上。”孙顺利介绍,“推动钢结构在民用住宅领域有更多应用,发展的空间很大”。另一方面,将钢结构行业发展与供给侧结构性改革结合起来,也是一种思路。中国建筑金属结构协会会长、西安建筑科技大学副校长郝际平是全国政协委员,他在多届全国政协会议上都提出了关于大力发展钢结构和钢结构建筑的提案。“我国经济发展进入‘新常态’,‘三去一降一补’任务重大,大力推进钢结构产业发展,正是化解钢铁行业产能过剩和建筑行业绿色转型的一剂‘良方’。”郝际平对记者说:“从这个角度看,时代为促进钢结构发展提供了一个良好契机,这个机遇我们应该抓住。”
  
  此外,受益于“一带一路”建设快速推进,我国钢结构正在逐步实现“走出去”。据了解,目前钢结构行业海外出口业务大幅上扬,有些钢结构企业的海外订单甚至超过了国内市场。
  
  “钢结构建筑在未来发展中会越来越多。因为未来的建筑会越来越多样化,越来越宜居,而钢结构可以打破传统钢筋混凝土结构建筑高度极限、跨度极限并可实现建筑的外观多样性,加之绿色环保的时代需求,更多运用钢结构将是整个建筑行业的发展趋势。”李里丁对记者说:“未来,钢结构在我国住宅建筑和其他建筑中大有作为,适应城镇化建筑多样性及宜居生活多功能的要求。”

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