1、不断创新发展的钢结构技术

　　钢结构发展历史溯源应当是以铁结构为开始，铁索桥、铁塔、铁的房屋建筑等。随着冶金技术的发展，钢的纯净度、强韧性、可焊性得到明显提高，钢结构就得到更广泛的应用空间，从最高、最大跨、重载到最深的海洋石油平台，以及各种轻型结构、维护结构等，均是由钢结构来实现。在世界各地具有重要标志性的高层建筑、广播电视塔、桥梁、体育场馆等公共建筑及现代化工业厂房兴建等，充分显示出钢结构的经济性、优越性，可循环的环保理念及产业化的发展趋势，得到越来越多的国家、企业、科技工作者的重视，有关的政策、规范、标准正不断出台来推动和促进钢结构事业的发展。
　　钢结构涉及的领域和专业技术很广泛，有成千上万的科技工作者正在从事该方面的工作，在此只能重点介绍钢结构领域中比较新颖的技术发展现状和动态，供大家参考，不妥之处请大家批评、指教。

　　(1)钢材
　　钢材作为钢结构最基本的原材料，其钢的消耗水平也是工业化国家发达成熟的重要标志之一。 目前我国钢铁产量名列世界前茅，2005年钢产量达到3.49亿吨，钢材3.71亿吨，加上进口钢材0.258亿吨，人均消费300公斤左右。但比发达国家钢材人均消耗钢材500-600公斤相比还有一定的差距。我国基础设施建设、城镇化建设、工业化建设和真正代表先进制造业产品的出口与欧、美、日、韩等国比还差得很远。钢结构用钢我国目前仅占总产量5％左右，而发达国家可达到10％左右。
　　钢结构用的钢材品种、质量、规格根据结构需要有很大的差异。钢铁企业经过近二十多年建设，引进国外先进技术、装备和技术革新、改造，基本上能够提供并满足钢结构行业的需要的钢材。从屈服强度Q235、Q345、Q390、Q420、Q460，板材厚度0.3—250mm，热轧H型钢腹板高度200—1000mm，镀锌、镀铝锌板及彩色涂层钢板、圆钢管及大型方矩型管，以及各种形状的冷弯型钢均是最近时期针对钢结构工程建设需要研发出来的产品。这些产品推出为钢结构行业提供了良好的原材料基础，也是我们从事钢结构事业难得优越条件和机遇。目前正在建设中的北京2008年奥运场馆建设，完全是国产钢材承担起代表中华民族的重任，其中具有世界先进水平的Q460E—Z35在很短时间内就完成了研制到工程应用的开发，说明了我国钢结构相关的技术水平完全能够满足现代化建设的需要。目前奥运钢结构工程经检查验收反映不错，待2008年奥运场馆投入使用时，是值得全世界敬仰中国钢结构发展历史的新篇章。

　　(2)钢结构设计、分析、计算
　　钢结构设计、分析、计算，是确保钢结构能否承担起结构工程要求的荷载、安全、寿命及经济合理性的重要环节，没有合格的设计就不可能实现、满足社会经济发展的客观要求。
　　我国1955年起从原苏联学习使用并编写出《钢结构设计规范试行草案》规结4—54，到目前最新《钢结构设计规范》GB50017—2003版，已经经过三次修订 , 从理论到结构的分析计算与世界发达国家的规范水平基本相同，有许多规定条目均是由国内科研、设计、建设等单位通过大量试验和工程应用成果的结晶。还有《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—200l、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018—2002、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81—2002等50余个与钢结构密切相关规范标准在使用修订中，这些规范、规程、标准为我国钢结构事业发展奠定了必要的技术基础。

　　随着计算机技术发展，钢结构的设计计算，分析及施工详图绘制软件的开发应用，提高了设计人员工作效率，减少了误差。多维立体的直观图像设计，更大大避免了构件尺寸不准，减少了工厂预拼装并节省了大量的经费及时间。有关的计算机设计软件既有引进国外的、也有合作开发的，还有我国自己研发的软件。比较成熟的钢结构系列软件有PKPM (中国建筑科学研究院)；多高层、门式刚架房屋SS2000、PS2000 ( 中冶集团建筑研究总院 ) ；X—STEEL、MTS(同济大学)；STRUCAD(北京华思维科技有限公司)、SSDD ( 阿依艾工程软件(大连)有限公司 )等软件在设计单位中已经大量采用，改变了以往图版、尺子、计算器的落后面貌。

　　(3)钢结构制造、加工技术
　　以往钢结构制造给予的印象无非就是铆焊车间，有简单的剪切设备和焊接设备就可以进行生产制造。而现代的钢结构制造发展的趋势是信息化带动数控、自动化的制造装备来生产钢结构构件、非标设备及成套设备。数控切割、钻孔、焊接及流水线的生产工艺，提高了生产效率，保证了加工构件的精密度。有的企业的规模、装备水平及员工素质进入了国际先进行列，获得了许多国外合同及定单。目前专门为钢结构制造企业提供先进装备及焊接H型钢、箱型钢、冷弯型钢生产线的就有几十家企业，如山东法因菲赛普、无锡阳通、华联、哈尔滨四海、浙精工科技等，它们仍不断地推出新型、先进的数控加工设备。这些装备技术和自动化生产线改变以往落后面貌，对企业员工素质要求日益提高，同时也保证了质量和节省大量的劳动力。特别是先进的制造装备技术，对复杂、大型、精密尺寸的构件制造是必不可少装备，否则无法顺利完成工程建设目标。

　　(4)安装技术
　　现代钢结构安装技术是以高效率的施工机械、先进的吊装、张拉、液压顶升装备来实现钢结构构筑物、设备的安装。根据多年的研究开发应用，我国已形成了许多先进的施工工法，如整体提升、单元构件滑移拼装、高层建筑施工成套技术等，包括测量变形、误差及计算机控制技术等。许多大跨、高耸、重载的钢结构工程，从方案制定、设备配置、质量、安全、意外措施及网络系统管理，形成了许多专业化队伍及成套技术。目前在电力、冶金、铁道、交通、机械、石化、建设系统均有专业化施工企业，不仅满足了我国国民经济经济各个行业建设需要，而且不论国内外投资兴建的工程项目，基本上都是由这些企业来实施，许多大型工程项目安装质量均达到国际先进水平。目前正在建设中的北京国家体育场(鸟巢)、国家游泳馆水立方)、中央电视新址(斜楼)、上海环球金融中心、广州电视塔等均是世界性的挑战项目，安装质量好坏是最终作品成败的关键，许多设计、制造中没有考虑到或不周全问题的必须通过安装来调整完善。

　　(5)钢结构连接技术
　　钢结构连接技术的发展十分迅速，从传统的铆接到高强螺栓连接、焊接、销接、粘接及各种接点技术均有发展。钢结构工程中应用量大面广的主要是高强螺栓和焊接连接，几乎每一个钢结构工程都必涉及到。目前高强螺栓产品比较成熟，生产企业有几十家，年产能约8000万套，市场竞争十分激烈。应严格把握好钢材原材料质量到热处理后的产品质量。对构件摩擦面、螺栓孔位置及连接板均有严格要求，也是保证一次性穿孔率、不扩孔及保证连接强度的关键技术。焊接连接分别在工厂和施工现场的操作，大量自动化、半自动化焊接设备已经在钢结构制造、施工中采用。目前主要采用埋弧焊、二氧化碳气体保护焊,自保护的药芯焊等，除要求焊接设备稳定、可靠、耐用外，对焊条、焊丝、焊剂，以及焊接工人素质和技能要求越来越高，特别是许多钢结构是外露且无装饰，焊接内在质量和表面质量都有很高要求。有关焊接工艺评定，高强钢、厚板、铸钢的焊接及无损探伤技术在研究发展，对我国从事焊接技术的科技工作者来说，任重道远，还要不断开拓创新才能满足钢结构的发展需要。大家知道，我国西气东输重点工程中，采用X70钢级钢材，抗硫化氢腐蚀，焊接质量等有非常严格的要求。工程采用了直缝及螺旋埋弧焊接钢管，工厂对焊缝质量要求有X光在线检查水压检验、超声波探伤、X光拍片等6道检验手段，其质量才能真正满足工程的要求。通过西气东输工程建设成功，许多企业获得了许多国内外工程的定单，说明了技术进步推动生产力发展的重要作用。所以钢结构的连接技术发展创新，将促进钢结构整体发展，同时与经济建设发展的要求密不可分。

　　(6)防腐与防火
　　钢结构的应用发展长期以来受到防腐与防火的影响很大，许多人对钢结构的耐久性、耐火性持疑并排斥使用。实际上，我国古代建造的铁链桥在云南宝山霁虹桥使用了500多年，近代法国建造的艾菲尔铁塔100多年了仍在使用。所以，采用适当的防腐措施和必要的维护，完全能满足结构要求的使用寿命，无论是钢筋混凝土结构、砖木结构也是如此。目前，常规的耐大气腐蚀的涂料可以满足5—10年的使用要求，采用重防腐配套的涂料可以满足30—50年的使用要求。效果比较明显的是以富锌底涂料、中间过度的中间漆与氟碳涂料或硅氧烷涂料为面漆的配套使用，其使用寿命比传统的防腐涂料提高很多。一些企业推出的富锌涂料、稀土铝涂料甚至可以达到热镀锌的防腐效果，目前正在许多工程推广应用。

　　钢结构防火在近十几年得到特别重视并执行严格的行政管理。特别是美国“91l事件”导致高层建筑坍塌，对钢结构耐火性提出许多疑问。实际上钢材在高温600℃时基本丧失了强度，是不能在持续的高温条件下使用。考虑火灾是意外和局部升温产生的严重影响，各个国家都根据人身和财产的安全制定了有关防火规范，规定必须采取有关报警、消防措施、防火涂料等来满足耐火极限要求，。还有专门针对重点设防区域进行抗火设计的研究应用等，可以大大减少防火的费用。目前许多企业均能生产防火涂料，根据耐火极限要求有薄型、厚型涂料，可以根据设计要求选用。也可以采用防火板、隔热、绝缘的材料包覆，以满足防火规范要求。

　　钢铁企业还针对钢结构使用要求，研制出提高钢材耐火性能的耐火钢，在600℃高温时仍然能保持三分之二强度。还有耐大气腐蚀的耐候钢，又耐侯又耐火的耐候耐火钢等。我国武钢、鞍钢、济钢等研制的耐候钢在建筑、机车车辆、塔桅领域已经推广应用，延长了使用期限，取得了良好地社会经济效益。耐候耐火钢在上海残疾人体育中心、北京国家大剧院也得到应用。

　　2、蓬勃发展壮大的钢结构产业

　　(1)钢结构产业基本状况

　　我国从50年代开始，能够承担钢结构制造任务不过20—30家企业，主要是华北、华东、西南地区的几个建筑机械厂和大型的重型机械厂、造船厂、桥梁厂。目前已发展壮大到上千家企业，其中有30多家企业年产能力在5万---30万吨之间，全行业年生产能力近1500万吨，产值1000亿元以上，是国民经济行业中迅速发展起来的新型产业。现钢结构产业发展速度惊人，部分企业的装备水平、生产技术、经营管理能力已达到国际先进水平，许多生产线的主体设备是国外引进，有的甚至整条生产线从日本、美国，意大利等国引进。设计、制作详图、放样基本上是由计算机用各种专门软件完成，可以直接输入到制造车间进行无图纸化的加工。这些企业承担了我国大型重点工程的钢结构制造，如大跨度桥梁，巨型水坝闸门，火箭发射塔架，大型电站锅炉钢架，高层建筑和大跨度公共建筑等。

　　还有一寸二批规模较小的中小型加工企业在市场的机制下应运而生，年产能力在1万吨到3千吨之间，甚至更小一些，其中一些民营企业水平还比较低。但是这些企业非常活跃，有着自己的优势和特长，能够对市场及时补充，弥补人企业的不足，并与大企业合作，也承担着许多中小规模工程的加工制作任务。

　　目前，国有企业随着经济发展，不断深化企业体制改革，使企业充满了活力。同时由于国外、香港、台湾地区的资本和技术设备进入中国，组建了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等，形成钢结构企业百舸争流的大好形势。

　　但由于钢结构的造价和一次性投入比较高，在房屋建筑中比钢筋混凝土结构、砖混凝土结构高6—10％，影响到钢结构大量推广使用。目前钢结构产能远大于实际产量，很多新企业的任务不足，生产能力不能发挥，造成较大的供需差距，导致了市场存在恶性竞争，相互压价等混乱局面，这也是当前钢结构行业面临的困境之一。

　　(2)钢结构产业的地区和行业分布

　　我国钢结构制造产业在上海、浙江、山东、北京，以及深圳、青岛、天津等沿海城市的企业较集中。传统的船舶、机械、冶金、车辆制造企业除满足本行业的需要外，都在向建筑钢结构这个最大、最广阔市场开拓发展。钢结构龙头企业在规模化、商品化，设计、制造、施工一条龙服务方面开创了发展新思路。在行业中比较有影响的重点企业地区分布如下：

　　①浙江萧山地区：杭萧钢构、精工钢构、东南网架、潮峰钢构、恒大达钢构等：②上海地区：宝冶钢构、宝钢产业公司(冠达尔、宝成)、江南重工、中远川崎、沪东中华造船、巴特勒、美联等；⑧京津地区：三杰国际钢构、首钢钢构、首嘉钢构、二十二冶钢构、贝伦钢构、润都钢构、二十冶天管、多维国际、东方钢构、中国京冶等；④武汉地区：武钢金结、武昌造船、一冶钢构、中铁大桥集团等；⑤广东地区：广船国际、深圳阳光、深圳赤晓、五羊钢构、珠江钢管、东莞华宇、自力钢构等。

在行业中比较有影响的重点企业在行业分布如下：

　　①铁道行业：山桥集团、宝桥集团、人桥局钢构、中铁18局钢构、北京、四川车辆制造厂等：②冶金建设行业：宝冶钢构、二十冶钢构、：二十二冶钢构制造总厂、五冶钢构、十三冶钢构、—冶钢构、中国京冶、十七冶钢构等：③建设行业：中建八局、中建二局、中建—局、中建三局、北京机施、上海机施、陕西机施等；④重机制造业：大重大起、太原重机、哈尔滨锅炉、上海锅炉、北京巴威、四川东方锅炉等；⑤石化行业：北京化工设备厂、兰州石化、金陵石化、燕山石化等；⑥钢铁行业：宝钢产业、马钢钢构、莱钢建设、鞍钢钢构、济钢鲍德、?首钢钢构、武钢金结、重钢三峰华神等。⑦船舶行业：江南重工、沪东中华、武昌造船、大连造船、广船国际等。⑧其他：上海振华港机、沪宁钢机、青岛东方铁塔等。

　　以上地区、行业中的重点钢结构制造企业构成了新型、现代的钢结构产业，其中大多数企业根据市场、政策、经济发展需要，在近10年不断扩大规模、提升企业综合能力，打造钢结构制造强国而做出了重大战略发展决策。

　　(3)产业发展规划建议

　　去年12月中国钢结构协会在上海召开了常务理事会扩大会议，提出了钢结构行业“十一五”发展规划建议，提出按照钢结构产业特点和作为新型制造加工业，要贯彻党中央在“十一五”规划建议中提出的“加快发展先进制造业。坚持以信息化带动工业化，广泛应用高技术和先进适用技术改造提制造业，形成更多拥有自主知识产权的知名品牌，发挥制造业对经济发展的重要支撑作用。钢结构产业要为基础产业基础设施建设提供重要支撑与服务，包括能源产业，交通运输、信息通讯、材料工业，矿产开发等重大基础设施基础产业。要为城镇化建设及工业、民用建筑的建设提供绿色、环保、节省钢材、安全可靠的钢结构体系，促进钢结构工程建设的标准、规范达到国际先进水平。钢结构产业目前年产量约占全国钢产量的5％，建筑钢结构约占3％，到2010年目标达到全国钢产量的10％，建筑钢结构达到6％。要加强钢结构市场的开发，在满足国内市场的需要条件下，扩大出口和占领国际市场。

　　还提出积极培育发展在钢结构领域具有创新竞争力强、规模化的企业。按照协会制定的《中国钢结构制造企业资质管理规定》条件，争取全行业2010年达到特级钢结构制造企业有50家，一级钢结构制造企业200家，二、三级钢结构制造企业1000家，形成具有先进制造加工钢结构达3000—4000万吨的能力。并与数千家钢结构配套产品、装备、部品的专业化企业，共同做大做强钢结构产业，全面推动钢结构事业的发展。