钢铁行业-钢结构发展前景 19页.doc

绪论
§1-1 钢结构发展简史
钢(steel)是铁碳合金,人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢技术的发展是密不可分的。早在公元前2000年左右,在人类古代文明的发祥地之一的美索不达米亚平原(位于现代伊拉克境内的幼发拉底河和底格里斯河之间)就出现了早期的炼铁术。

我国也是较早发明炼铁技术的国家之一,在河南辉县等地出土的大批战国时代(公元前475~前221年)的铁制生产工具说明,早在战国时期,我国的炼铁技术已很盛行了。公元65年(汉明帝时代),已成功地用锻铁(wrought iron)为环,相扣成链,建成了世界上最早的铁链悬桥——兰津桥。此后,为了便利交通,跨越深谷,曾陆续建造了数十座铁链桥。其中跨度最大的为1705年(清康熙四十四年)建成的四川泸定大渡河桥,,跨长100m,由9根桥面铁链和4根桥栏铁链构成,两端系于直径20cm、长4m的生铁铸成的锚桩上。该桥比美洲1801年才建造的跨长23m的铁索桥早近百年,比号称世界最早的英格兰30m跨铸铁(cast iron)拱桥也早74年。
除铁链悬桥外,我国古代还建有许多铁建筑物,如公元694年(周武氏十一年)在洛阳建成的“天枢”,高35m,直径4m,“腾云承露盘”,“铁山”,相当符合力学原理。又如公元1061年(宋代)在湖北荆州玉泉寺建成的13层铁塔,目前依然存在。所有这些都表明,我们中华民族对铁结构的应用,曾经居于世界领先地位。
欧美等国家中最早将铁做为建筑材料的当属英国,但直到1840年以前,还只采用铸铁来建造拱桥。1840年以后,随着铆钉(rivets)连接和锻铁技术的发展,铸铁结构逐渐被锻铁结构取代,1846-1850年间在英国威尔士修建的布里塔尼亚桥(Brittania Bridge)是这方面的典型代表。该桥共有4跨,跨长分别为70-140-140-70m,每跨均为箱型梁式桥,由锻铁型板和角铁经铆钉连接而成。随着1855年英国人发明贝氏转炉炼钢法和1865年法炉炼钢法,以及1870年成功轧制出工字钢之后,形成了工业化大批量生产钢材(steel products)的能力,强度高且韧性好的钢材才开始在建筑领域逐渐取代锻铁材料,自1890年以后成为金属结构的主要材料。20世纪初焊接(welding)技术的出现,以及1934年高强度螺栓(high-strength bolts)连接的出现,极大地促进了钢结构的发展。除西欧、北美之外,钢结构在前苏联和日本等国家也获得了广泛的应用,逐渐发展成为全世界所接受的重要结构体系。
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,经济凋敝,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年才建成了汉阳钢铁厂,。日本帝国主义侵略中国期间,曾在东北的鞍山、本溪建设了几个钢铁企业,疯狂掠夺我国的宝贵资源。1943年是我国历史上钢铁产量最高的一年,生产生铁180万吨,钢90万吨,绝大部分是在东北生产的。这些钢铁很少用于建设,大部分被日本帝国主义用于反动的侵略战争。
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,如第一个五年计划期间,建设了一大批钢结构厂房、桥梁。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,,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。近年来,随着市场经济的不断完善,钢结构制作和安装企业像雨后春笋般在全国各地涌现,外国著名钢结构厂商也纷纷打入中国市场。在多年工程实践和科学研究的基础之上,我国新的《钢结构设计规范》GB50017和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018也已发布实施。所有这些,为钢结构在我国的快速发展创造了条件。
§1-2 钢结构的特点及应用
钢结构的特点
与其他材料的结构相比,钢结构具有如下特点:
钢材强度高,结构重量轻。钢与砖石和混凝土相比,虽然密度较大,但强度更高,故其密度与强度的比值较小,承受同样荷载时,钢结构要比其他结构轻。例如,当跨度和荷载均相同时,钢屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架的1/3~1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10。为运输和吊装提供了方便。由于钢构件常较柔细,因此稳定问题比较突出,应给予充分注意。
材质均匀,且塑性韧性好。与砖石和混凝土相比,钢材属单一材料,由于生产过程