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關于鋼結構發展與鋼管應用分析
瀏覽次數:235次發布時間:2017-04-25 18:20:46

在機場的航站樓、在火車站的候車大廳,采用鋼管做屋面桁架的建筑已越來越多。在日前閉幕的2013年全國鋼結構技術學術交流會上,中國鋼結構協會專家委員會名譽主任陳祿如就“鋼結構發展與鋼管應用”提出了獨到的見解。

鋼結構前景廣闊

陳祿如從5個方面對國內鋼結構行業進行了分析。第一,我國的能源建設還會加快,火力電廠的主廠房和鍋爐鋼架用鋼量會增加。第二,交通工程中的橋梁會有所增加,除跨江、跨海、鐵路橋均采用鋼梁外,近年來,公路橋梁采用鋼結構已成為發展趨勢;高速公路中的護欄、收費站、交通標志的鋼結構用量也明顯增加。第三,市政建設中采用鋼結構的量會增加,譬如,地鐵和輕軌工程、城市立交橋、高架橋、環保工程、城市公共設施及臨時房屋等均越來越多地采用鋼結構。第四,鋼結構住宅將有所增加。國家提倡建設節能省地住宅,有關鋼結構住宅的設計規范及配套技術、材料基本具備。目前,我國僅有1500萬平方米的鋼結構住宅,而發達國家卻達到建筑總量的40%~50%。第五,由于中國的鋼材價格比國際上的鋼材價格低,勞動力成本也相對較低,而中國的鋼結構的制作水平、施工質量優良,因此,在國際工程市場中國的鋼結構企業具有較強的競爭力。

鋼管應用一二三

圓管形狀在受壓、受扭以及多方向受彎下的卓越的結構性能已得到充分應驗。風中的蘆葦、雨中的翠竹以及支撐人體重量的大腿骨均為圓管形狀?;蛟S是人們從中得到啟發,將圓管優越的結構性能與極具魅力的建筑外形相結合形成了鋼管結構。近年來,圓管結構的應用范圍包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺結構和塔桅等。

據陳祿如介紹,目前,在工程中使用的鋼管結構可按截面形狀、結構型式和制作方法進行分類。構件的截面形式可將鋼管結構分為圓管結構、方(矩)形管結構以及其它形狀。外表和受力性能上的優越性在圓管結構、方管結構中表現最為常見。管結構是指采用圓管和方管做為構件,管與管之間通過相貫焊接連接的結構。按結構形式可分為網架(網殼)、桁架、框架和鋼管混凝土結構四種。

管結構的優勢如下,一是相比開口截面而言,圓管和方(矩)形截面具有表面平整、無死角以及外表面積小等特點,有利于節省防腐和防火涂料,也便于除塵。二是鋼管截面的風阻力系數小,應用于暴露在流體(如風、水流)中時有著顯著的優點。三是鋼管結構的內部空間可利用,填充混凝土(鋼管混凝土結構)后不僅能提高構件的承載力,而且還能延長構件的耐火極限。四是在管內注水,可利用內部水循環進行防火;傳輸液體,如輸油管橋,排雨水管等;管內還可以放預應力索,施加體內預應力。

陳祿如說,近5年,歐洲的鋼管用量增加了 25%。隨著美國的鋼鐵工業以底層商業建筑市場為開發目標,鋼管結構的需求也呈上升之勢。日本是一個多地震國家,在建筑業采用H型鋼結構比較多,所以,H 型鋼的產量占型鋼總產量的50%~60%。但是,近幾年,日本也在大力開發和應用鋼管結構,且規格大型化,斷面復雜化,現已生產邊長為700毫米、壁厚 16毫米~32毫米的大型鋼管結構,用于建筑結構柱。我國的鋼管結構要晚于西歐、北美、日本等國家(地區),近10年來,鋼管結構在我國也得到快速發展,譬如,首都機場新航站樓、廣州新白云機場航站樓等工程,值得一提的是,長春體育館是我國首次使用大截面方鋼管、國內最大跨度的網殼工程。

鋼管結構大有作為

推廣鋼管結構,陳祿如希望做好以下工作:一是組織編制冷成型方矩鋼管構件設計、施工的專用技術規程或設計手冊,指導應用。二是加強生產廠家、設計、鋼結構制造廠家與高校間的技術合作與交流,進行標準化、通用化方矩管構件與房屋體系的研發,推動應用技術的發展。三是完善方矩管產品標準,并將JG/T178—2005升級為國標。四是提高方矩管產品性能、擴大產品品種,研發冷彎方矩管專用鋼種(相當于日本SN系列鋼種與雙焊縫厚壁鋼管)。五是擴大對方矩鋼管,包括冷、熱成型鋼管構件(包括鋼管混凝土構件 的設計計算理論、節點構造優化、材料性能改善(塑性、焊接性能等)及優化施工工藝等方面的應用研究。

針對鋼管在我國的應用以及存在的問題,陳祿如提出以下8個建議:一是目前鋼管在我國的用量不大,遠未達到熱軋H型鋼的數量,應適度擴大應用。二是鋼管產品質量有時不夠穩定,低壓流體輸送用焊接鋼管壁厚負公差超標(最近技術規范要求達到 0.25毫米),無縫鋼管壁厚公差較大,滿足不了結構計算要求。三是現行鋼管的尺寸、規格(直徑、厚壁及外形)滿足不了大型工程的需要,缺少熱成型焊接方矩管品種。四是需研發冷彎方矩管專用鋼材系列鋼材(如日本SN系列),以提高冷彎鋼管力學性能。五是盡早制訂冷成型方矩管結構的設計施工規程、規范。六是加大科研開發投入,需要對焊接鋼管的力學性能、新型管節點研究,開展冷成型方管中截面圓角效應對節點承載力,殘余應力、疲勞破壞和節點的剛度影響的研究試驗等。七是冷軋或焊接管材生產成本低、價格較合理,且冷彎加工后冷作硬化后提高了鋼材強度,建議大力推廣應用。八是建議大型鋼廠建立建筑鋼材研發中心,為用戶提供使用鋼材的便利;在需要的城市設立鋼材配送中心,急用戶所急,為用戶排憂解難。

記者 宋京平

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