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鋼管在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程應(yīng)用前景廣闊

時(shí)間:2019-08-08 18:18:55 點(diǎn)擊:1902 次 來源:洛陽事通鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司
  鋼結(jié)構(gòu)建筑是種新型的節(jié)能環(huán)保的建筑體系,被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色建筑”。鋼結(jié)構(gòu)建筑是種重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、節(jié)能環(huán)保、能循環(huán)使用的建筑結(jié)構(gòu),符合發(fā)展節(jié)能建筑和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的要求。
  目前我正積發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)。先,積擴(kuò)展建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的品種,提高產(chǎn)品性能。具體措施如下:研究和開發(fā)高性能建筑用鋼材系列產(chǎn)品,包括優(yōu)質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)厚板、熱成型管材、優(yōu)質(zhì)可焊鑄鋼等;擴(kuò)大冷彎型鋼和熱軋H型鋼的品種和規(guī)格,包括大截面冷彎管材、大截面H型鋼和輕型H型鋼等;合理推廣采用耐候鋼、耐火鋼、Z向鋼和藥芯焊條等。其次,大力推動建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展,進(jìn)步提高其應(yīng)用技術(shù)水平。具體措施如下:高層和超高層建筑優(yōu)先采用合理的鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土結(jié)構(gòu)體系;大跨度建筑積采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、立體桁架結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)和施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)體系;低層建筑大力推廣采用經(jīng)濟(jì)適用的輕型鋼結(jié)構(gòu)體系;總結(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合市場需求,積開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系,并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
  鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中應(yīng)用鋼管概況
  自然界中顯示了圓管形狀在受壓、受扭和多方向受彎下的結(jié)構(gòu)性能,人們正是從風(fēng)中蘆葦、雨中翠竹、支撐人體重量的大腿骨得到啟發(fā),將管結(jié)構(gòu)優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能與具魅力的建筑外形相結(jié)合形成了鋼管結(jié)構(gòu)。鋼管結(jié)構(gòu)的大優(yōu)點(diǎn)是能將人們對建筑物的功能要求、感觀要求和經(jīng)濟(jì)益要求地結(jié)合在起。鋼管結(jié)構(gòu)憑借其自身優(yōu)越的性能,近年來應(yīng)用飛速發(fā)展,應(yīng)用范圍幾乎涉及所有結(jié)構(gòu)域,包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺結(jié)構(gòu)和塔桅等。


  我的鋼管結(jié)構(gòu)應(yīng)用要晚于西歐、北美和日本,但是近10年,鋼管結(jié)構(gòu)在我得到快速發(fā)展。如長春體育館、上海體育館、虹口體育館、廣州體育館、都機(jī)場新航站樓、成都雙流機(jī)場新航站樓、廣州新白云機(jī)場航站樓、濟(jì)南遙墻際機(jī)場等,已大量使用鋼管結(jié)構(gòu)。其中,長春體育館是我次使用大截面方鋼管的內(nèi)大跨度的方鋼管網(wǎng)殼工程;廣州新白云際機(jī)場航站樓屋蓋是內(nèi)大型的圓管結(jié)構(gòu)建筑,它的指廊和高架連廊則采用了方管結(jié)構(gòu)。
  根據(jù)中鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會對17家和29家鋼結(jié)構(gòu)制作廠消耗的鋼材品種統(tǒng)計(jì),目前我鋼管消耗量占鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量的9%~10%。按每年2000萬噸鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量計(jì)算,用于工程中的結(jié)構(gòu)用鋼管約為200萬噸,遠(yuǎn)少于熱軋H型鋼,也遠(yuǎn)低于日本、美和歐洲的用量,表明鋼管在我有著較大的發(fā)展空間。
  鋼管結(jié)構(gòu)的分類和點(diǎn)
  目前工程中使用的鋼管結(jié)構(gòu)可按截面形狀、結(jié)構(gòu)形式和制作方法進(jìn)行分類。按截面形式,鋼管結(jié)構(gòu)可分為圓管結(jié)構(gòu)(CHS)、方(矩)形管結(jié)構(gòu)(RHS)和其他形狀三類。由于在外表和受力性能方面的優(yōu)越性,圓管結(jié)構(gòu)和方管結(jié)構(gòu)的應(yīng)用廣。按結(jié)構(gòu)形式來分,鋼管結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)架(網(wǎng)殼)、桁架、框架和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)四種。鋼管結(jié)構(gòu)形式是指采用圓管和方管作構(gòu)件,管與管之間通過相貫焊接連接的形式。按制作方法來分,鋼管結(jié)構(gòu)可分為熱軋鋼管結(jié)構(gòu)、冷軋鋼管結(jié)構(gòu)、焊接鋼管結(jié)構(gòu)三種。熱軋鋼管壁厚較厚、制作成本高,冷軋鋼管壁厚相對較薄。
  圓管和方(矩)形鋼管結(jié)構(gòu)的點(diǎn)如下:圓管和方(矩)形截面都具有雙軸對稱、截面形心和剪心重合等點(diǎn);圓管和方管截面,截面慣性矩對各軸相同,作為受彎和受壓構(gòu)件的優(yōu)勢突出;截面閉合,抗扭剛度大、板件局部穩(wěn)定好,尤其是圓管截面,截面的軸分布均勻,抵抗扭矩別有;外觀簡潔、平滑,桿件可直接焊接于同點(diǎn),可不用節(jié)點(diǎn)板,以節(jié)省鋼材。
  相比于普通的鋼結(jié)構(gòu),鋼管結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢如下:、相比于普通開口截面形式的型鋼而言,圓管和方(矩)形截面具有表面平整、無死角和外表面積小等點(diǎn),這樣有利于節(jié)省防腐和防火涂料,便于除塵。二、鋼管截面的風(fēng)阻力系數(shù)小,應(yīng)用于暴露在流體(如風(fēng)、水流)中時(shí)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。三、鋼管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間可利用。例如填充混凝土(鋼管混凝土結(jié)構(gòu)),不僅能提高構(gòu)件的承載力,而且還能延長構(gòu)件的耐火限(平均可達(dá)2小時(shí));管內(nèi)注水,可利用內(nèi)部水循環(huán)進(jìn)行防火。四、管內(nèi)能夠傳輸液體,目前已根據(jù)該點(diǎn)開發(fā)了輸油管橋、排雨水管等。五、管內(nèi)還可以放預(yù)應(yīng)力索,施加體內(nèi)預(yù)應(yīng)力。
  鋼管結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用要求和前景
  鋼管用鋼強(qiáng)度別在各個(gè)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程里均有規(guī)定,但均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)的要求。般分Q235、Q345、Q380、Q420四。承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證,焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)和重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定。設(shè)計(jì)者根據(jù)鋼管在結(jié)構(gòu)中的功能和重要性選用各類鋼管,包括無縫鋼管、直縫焊接管、螺旋形縫焊接管、冷彎方矩管、雙焊縫冷彎方矩鋼管、低壓流體輸送用焊接鋼管等。遇到設(shè)計(jì)中采用大直徑、厚壁鋼管時(shí),般由鋼結(jié)構(gòu)加工廠門制作,各類結(jié)構(gòu)也規(guī)定了小截面尺寸和技術(shù)要求。
  隨著美的鋼鐵工業(yè)以底層商業(yè)建筑市場為開發(fā)目標(biāo),鋼管結(jié)構(gòu)的需求也呈上升之勢,有成為露天結(jié)構(gòu)材料的替代用材料的趨勢。近5年,美結(jié)構(gòu)管材的消耗量每年以5%~10%的速度增長。日本是個(gè)地震多發(fā)家,建筑業(yè)采用H型鋼結(jié)構(gòu)比較多,所以H型鋼的產(chǎn)量占型鋼總產(chǎn)量的50%~60%。近幾年日本也在大力開發(fā)和應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu),且規(guī)格大型化,斷面復(fù)雜化,現(xiàn)已生產(chǎn)邊長700mm、壁厚16mm~32mm的大型鋼管結(jié)構(gòu),用于建筑結(jié)構(gòu)柱。在我,鋼結(jié)構(gòu)方矩管的發(fā)展空間很大。我H型鋼年產(chǎn)量約為500萬噸,方矩管產(chǎn)量僅為50萬噸,產(chǎn)量比為1︰0.1。而在發(fā)達(dá)家,該比值般為1︰1。

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