随着我国的快速发展,混凝土结构的发展已经非常成熟,而钢结构技术也得到了迅速的发展。未来,钢结构技术将成为未来建筑行业的主流。
钢结构发展现状
一、我国建筑业持续稳定发展。我国经济持续快速发展。建筑业作为国民经济的支柱产业,发展迅速,已成为拉动国民经济快速增长的重要力量。
2、建筑钢材的数量、品种、质量基本满足钢结构行业发展的需要。
3、钢结构企业发展迅速,应用领域不断扩大。
各地建立了多家钢结构设计院,专门从事钢结构的结构设计、详细设计和咨询工作。涌现出一大批优秀的钢结构设计机构。设计软件和科研成果不断发展。修订了钢结构设计标准、规范、规程、施工质量验收标准。编制技术规范、设计图册100余部。出版了大量钢结构设计画册。构建专业教科书、论文和应用手册。新材料、新技术、新施工方法、新设备不断涌现,其施工安装水平达到国际先进水平。钢结构配套产品齐全(包括高强螺栓、标准件、螺柱、各种焊接材料、各种连接件及保温材料),加工设备制造厂发展迅速,满足了钢结构行业的需求。
钢结构的发展及技术特点
目前,我国有大量的钢结构建筑,钢结构建筑占国家年钢材产量的比重不断增加。在许多超高层建筑和大跨度建筑中,为了满足建筑造型和结构设计的需要,大量使用厚钢板(一般指30~60mm以上)和超厚钢材板材(一般指60mm以上)。例如,2007年封顶的上海环球金融中心使用的钢板最大厚度为100mm,40mm以上钢板占钢结构总量的60%以上;新建的央视新台工程钢板最大厚度达到110mm,其外框架筒结构大量使用60-100mm钢板,厚板占钢结构总量的70%左右。
厚板现场焊接具有以下特点:
1、现场焊接的工作环境比较恶劣。由于现场焊接属于室外作业,且一般工程施工时间跨度较大,现场焊接作业需要经历冬季和夏季的过渡,还可能受到大风等不利气象条件的影响。 、大雨、浓雾、沙尘暴。特别是超高层钢结构施工中,高空作业环境湿度大、风大、温度低。
2、现场焊接位置受周围环境限制,焊接难度大。因为构件一旦安装到位,就不能改变焊接位置,也不能像工厂焊接时那样利用吊车和焊接工作平台对构件进行翻转和转位。
3、现场厚板焊接需要大量填充。例如,板厚100mm、长1000mm的焊缝采用CO2气体保护焊,需要连续焊接6小时。
近年来,现场厚板焊接普遍采用药芯焊丝CO2或氩气保护焊。药芯焊丝CO2或氩气保护焊兼有气体保护焊和手工焊的优点。其工艺性能好,操作简便,施工效率高。是焊条电弧焊的3~4倍。具有完善的冶金反应和良好的工艺性能。良好,晶间腐蚀性能和低温冲击性能理想;特别是焊接电弧稳定,飞溅少,焊缝光滑美观,熔敷效率高,一般可达75%~85%,适合全位置焊接。厚板现场焊接最常见的焊接缺陷是层状撕裂和焊接裂纹,最常见的施工质量问题是焊接变形过大。
目前,钢-混凝土组合结构在房屋建筑、桥梁、地下建筑、海洋工程、特种集装箱等领域受到重视并不断发展。新材料仍在不断涌现,新的组合结构将会出现。但就目前而言,在土木工程领域钢结构设备转让,从经济实用的角度来看,钢材与钢筋混凝土的结合是最合适的。
20世纪80年代以来,钢-混凝土组合结构在我国发展很快。已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门的建设,并以迅猛的势头进入桥梁工程和高层、超高层建筑。 。 20世纪90年代,我国采用这种组合结构修建了世界上最大的公路拱桥,如桥长360米的广州牙眼沙大桥、跨度420米的重庆万长江大桥等。前者为钢管混凝土拱桥,后者为刚性钢管混凝土骨架拱桥。全国已建成组合结构拱桥300多座。
高层建筑方面,建成了完全采用组合结构的超高层建筑——深圳赛格广场大厦。高291.6米,是世界上最高的钢-混凝土组合结构。全国已建成采用组合结构的高层建筑40多座。
组合功能
复合板又分为压型钢板复合板和混凝土复合板。压型钢板本身可用作屋顶板和墙板。它们与混凝土结合时具有许多优点:
1、压型钢板可作为混凝土的受拉钢筋部分,抵抗板荷载引起的板底拉力,并与混凝土共同抵抗剪力。除在适当位置设置钢筋以减少混凝土收缩和温度变化的影响外,无需安装额外的钢筋。
2、压型钢板相当平整,可直接用作混凝土楼板的吊顶,省工省料,增加楼板有效空间,适当降低层高,节省投资。
3、采用压型钢板作为其永久模板,无需安装和拆卸模板,施工方便。
4、由于压型钢板本身具有相当的承载能力,因此在本层浇筑的混凝土达到设定强度值之前,允许继续浇筑上层混凝土。加快建设进度。
组合梁首先在截面构成上充分发挥了钢材和混凝土材料各自的长处。与钢筋混凝土梁相比,还具有以下优点:
1、节约钢材。由于截面材料受力合理,混凝土替代了部分钢材,大大减少了钢材的使用量。如果采用塑性理论进行设计,还可以降低成本。
2.降低截面高度。由于较宽的混凝土板参与抗压,组合梁的转动惯量远大于钢梁。可达到降低梁高、增加楼板净高的效果。
3、延展性好。由于其消能能力强、整体稳定性好,在实际地震中表现出良好的抗震性能。
4、刚性好。混凝土板和钢梁共同作用以增加弯曲模量,从而减少挠度并增加刚度。
5、良好的抗冲击性和抗疲劳性。实际工程表明,梁桥、吊车梁使用的组合梁比钢梁具有更好的抗冲击、抗疲劳性能,造成的损坏更小,使用寿命也比钢梁更长。 。
由复合板与钢梁组成的复合楼板,不仅满足结构的功能要求和技术经济指标,其主要优点如下:
1、钢-混凝土复合楼板合理利用材料,充分发挥钢材和混凝土的材料性能。与钢结构解决方案相比,通常可节省钢材20%至40%。
2、在钢-混凝土组合楼盖中,混凝土板成为组合梁截面的受压翼缘。与采用钢结构方案的钢梁相比,组合梁的承载力可提高20%~30%。
3、由于混凝土板成为组合梁截面的一部分,增加了截面高度,提高了梁的刚度。所以。对于相同刚度要求的楼盖结构,采用钢-混凝土组合楼盖可减少梁的挠度约20%,楼盖结构的高度可减少约15%~20%。这不仅节省了竖向结构材料,而且大大减轻了基础荷载。
4、组合梁断面的上翼缘为宽幅混凝土板,增强了组合梁断面钢梁的侧向刚度,防止钢梁在使用荷载作用下发生扭转、失稳。
5、与钢结构方案相比,钢-混凝土组合楼盖整体性强,抗剪性能好,抗震能力大大提高。
6、钢梁可作为混凝土板的模板支撑,承受混凝土板的重量和作用在钢梁上的施工荷载。无需从地面搭设脚手架,加快了施工进度。
7、与混凝土楼板相比,钢混凝土复合楼板可以在钢梁上焊接支架或牛腿,以支撑室内敷设的管道。不需要像混凝土梁那样将预埋件埋在混凝土中。
住宅钢结构技术
近年来,各地兴建了大量钢结构住宅。从结构体系来看,大致有钢框架-混凝土核心筒(剪力墙)体系、钢-混凝土组合结构体系、框架体系、框架-支撑体系和轻钢龙骨(冷弯薄壁型钢)体系。但无论是低层、低密度的小户型还是多层住宅,钢结构的比例仍然很小。
据统计,目前我国住宅建筑年竣工面积为12亿至14亿平方米,其中钢结构住宅所占比重不足1%,而发达国家一般在40以上。 %。两者相距甚远,但同时说明我国钢结构住宅具有广阔的发展前景。
1、结构重量轻。据比较,在相同的建筑造型下,六层钢结构住宅的重量仅相当于四层砖混结构住宅的重量。建筑总质量小,地震力影响小,延性好,相应的抗震性能优良。
2、材料各向同性,符合力学假设,提高设计精度。
3、由于工厂化加工制造,精度高,易于保证质量。与混凝土相比,更符合结构设计要求。同时,施工速度快,工期缩短40%以上,可以让建筑早点投入使用,早点产生效益。
4、由于业主的要求,设计时经常进行变更。采用钢结构更容易适应变化。施工时干作业,减少环境污染,构件运输方便,成本低。
5、梁腹板可以开孔供管道穿过,不像混凝土结构从梁底穿过。因此,当层高相同时,采用钢结构可以增加层间净高。
6、轻质高强,可轻松实现大跨度、复杂几何结构,打造开放式住宅。由于材料限制,传统结构(砖混)的跨度一般为3.0m、3.3m、3.6m、4.2m。如果需要较大的开间,就会造成“肥梁肥柱”,房子的高度也会受到影响。影响。梁高相同时,钢结构开间可比混凝土开间大50%。在梁、柱的强度条件下,建筑物的有效使用面积可增加5%至7%。
钢-混凝土结构在建筑节能方面具有明显的优势。可见,钢结构住宅不仅加速了国家和城市的发展,带动其他相关产业的发展,而且提高了住房质量和人民生活水平。作为商品,具有较高的综合经济效益。买家和卖家都可以受益。钢结构住宅还推动了住宅工业化的发展进程钢结构设备转让,特别是所用材料的环保化,给社会带来了良好的综合效益。相比之下,钢混、砖混住宅等传统结构住宅则日益裸露。由于存在的缺点和发展障碍,钢结构已到了势在必行的阶段。这也是现阶段钢结构住宅发展的原因。
住宅钢结构存在的问题
我国钢结构住宅的进展较为缓慢。缓慢的原因有很多,其中最重要的是:
1、现有钢结构住宅技术水平不高,缺乏人才。
2、开发研究投入不足。
3、材料价格高。
4、综合造价比混凝土结构贵20%以上。
我国钢结构行业发展存在的主要问题
1、钢结构行业是节能环保、可持续发展的行业认识有待提高。近年来,日本、加拿大、英国等国政府和研究机构发表了多篇文章,专门探讨发展钢结构住宅的优势和措施。
2、设计理念不能满足市场需求。例如,目前的超高层建筑和特殊要求的建筑大多是由外国建筑师设计的项目赢得的。虽然它们的设计理念确实独特,但连接节点过于复杂,不仅消耗品,也给生产和安装带来麻烦。诸多问题导致项目成本过高。
3、部分地区钢结构企业盲目上马、扎堆开工,造成行业产能过剩,浪费大量资源。加之钢材价格不稳定,市场无序竞争,竞相压价导致加工安装企业亏损。
4、钢结构加工厂和建筑安装企业的装备、计算机管理水平、劳动生产率在现有条件下有待进一步完善和提高。
5、钢结构专业技术人员短缺,尤其是中小企业。企业产品质量和管理水平无法适应更高的市场需求。
六、行业协会的作用和职能还远远没有发挥出来。特别是在规范引导市场秩序、服务企业、发展钢结构市场、制修订标准规范、培养专业人才等方面还有大量工作要做。
结论
钢结构以其独特的优势在建筑工程中得到广泛应用,特别是高层、超高层、轻钢结构、大跨度结构等。这是因为钢结构具有强度高、塑性好、韧性好、重量轻、材质均匀、工厂化标准化流水线加工制造、安装方便、工期短、节能环保、综合技术优良等优点。及经济指标、建筑外观美观、抗震性能好等优点。当然它的缺点是:防火性差、耐腐蚀性差、成本稍高等。但综合来说,钢结构优点很多,缺点也很容易克服。
钢结构仍然是结构体系中最重要的结构形式,钢结构将受到越来越广泛的重视和应用。钢结构设计中需要注意的问题有很多。只有熟练掌握规范,具备良好的结构理念,才能设计出既安全又经济的优秀作品。
洲博智创专注于钢结构、幕墙的科研设计及科研成果转化。 Rhino+3D3S+Solidworks让设计回归艺术创意!洲博智创坚持走创新设计、经济理念、诚信务实、全程服务的发展道路。始终坚持投入最强的设计力量、完美的设计方案、经济的设计理念、优良的设计品质来服务客户。
总部地址:无锡市太湖广场地铁3号出口楼上1903、2003室
总部电话: 13918635063-83157060(传真)
咨询热线:13918635063(微信同号)
企业邮箱: