迎接中國鋼結構建築發展的春天
發布時間:2014-05-11
我國的建築發展史就是一部中華民族幾千年社會文明進步發展史的縮影,從最初的陵阜穴居、構木為巢;到隨著社會生產力的不斷發展,設計水平與建築技術的不斷提高,逐漸發展到木骨泥牆、秦磚漢瓦直至發展到今天的摩天大廈、跨江大橋、三峽大壩等世紀工程,譜寫了一部具有悠久曆史傳統和輝煌成就的中華民族建築史詩,而今天蓬勃發展、方興未艾的現代鋼結構建築亦將為建築史增添更加輝煌燦爛的新篇章。
特別是隨著現代社會經濟、文wen化hua的de發fa展zhan,人ren類lei對dui建jian築zhu尤you其qi是shi住zhu宅zhai建jian築zhu有you了le更geng高gao的de需xu求qiu和he期qi待dai。而er鋼gang結jie構gou建jian築zhu體ti係xi的de出chu現xian和he發fa展zhan正zheng是shi順shun應ying了le今jin天tian時shi代dai發fa展zhan的de潮chao流liu,鋼gang結jie構gou建jian築zhu工gong程cheng正zheng以yi她ta獨du特te優you勢shi和he魅mei力li引yin起qi政zheng府fu、社會和投資者、消費者的青睞和重視。近年來呈現了迅猛發展的趨勢。
一、鋼結構建築的特點
隨著
鋼材冶煉、軋製工藝的提高,建築
鋼結構設計愈來愈成熟、
施工技術愈來愈進步,使建築鋼結構形成了鋼結構建築工程的高、強、新、美、輕、快、好、省的特點。
高:鋼結構建築由於自身強度高、重量輕,性價比相較其他結構體係更高;而高層建築中由於鋼結構較之其他材料的結構承載力更高,更利於增加建築的高度,讓摩天大廈、“空中樓閣”、空中城市的夢想都能得以實現。
強:鋼結構建築由於
鋼材自身的材料優勢具有強度高、韌性好;抗彎、抗拉、抗剪、抗疲勞等優越的綜合力學性能,較傳統的磚、木、
混凝土結構有著不可替代又無法比擬的優勢,特別在住宅建築中可進行大開間設計,靈活分隔,更能滿足人們的生活和人性化需求。
新:由於
鋼材的優越性能,鋼結構建築可以采用更多的新技術、新材料、新工藝、新裝備,使建築內在結構合理,外觀設計更加標新立異、飄逸壯美。
美:鋼結構建築對施工周邊環境綠色環保,避免傳統施工所造成的飛灰、揚塵等環境破壞,使加工變成工廠化生產、施工現場變得更加文明、潔淨。它是一種真正意義上的人性化、科技型、現代化綠色建築技術。
輕:鋼結構建築由於結構自重減少,可使結構更加輕巧,在力學性能相同的情況下鋼結構建築僅為傳統結構自重的1/3還不到而取代傳統的肥梁胖柱。
快:鋼結構製造、安裝、維修簡便,易於工廠化生產,機械化安裝,提高加工及安裝效率,大大地提高了施工速度和經濟效益。
好:
鋼材具有強度高,塑性、韌性優異的效果,並且鋼結構的施工質量較傳統的結構容易控製,更利於建成品質更好的建築。
省:鋼結構建築性價比高,可以節約能源,節約成本,節約土地,節能減排,還可進行重複利用,形成循環經濟。
二、工業化特色和輕高強的優勢
但由於鋼結構在我國出現相對較晚,政府引導扶持不夠、設計相對滯後,特別是某些設計和施工的關鍵問題至今還未臻完善、成熟,譬如梁柱節點、三板(牆板、樓板、屋蓋)的防漏、防火、保溫處理以及與水電、暖通的配套銜接均有待完善和提高,構配件還沒有完全統一的設計標準和規範,諸如梁、柱、板、門、窗等連接的設計軟件開發,
鋼材生產廠商的產品升級換代及設計、施工、驗收標準、規gui範fan的de製zhi定ding。為wei此ci,業ye內nei人ren士shi一yi致zhi認ren為wei須xu統tong一yi思si想xiang,勇yong於yu改gai革ge創chuang新xin,發fa揮hui各ge自zi優you勢shi,才cai能neng使shi鋼gang結jie構gou建jian築zhu更geng加jia健jian康kang地di發fa展zhan。在zai政zheng府fu主zhu管guan部bu門men的de領ling導dao和he指zhi導dao下xia,各ge關guan聯lian行xing業ye、企業還需進一步加強以下5個方麵的工作。
第一,要加大政府宣傳、引導、政策扶持的力度。特別是在城市建設中,傳統施工現場的揚塵、噪音、廢棄物處理已成為城市環保的公害之一。而鋼結構建築作為綠色建築更容易滿足標準化、工業化和產業化生產,實現從製造、安裝、使用、拆除到建築材料無公害處理的全壽命循環使用。因此政府應在規劃、稅收、容積率、土地供應等政策上傾斜,增加對建築環保節能的專項資金支持,加強宣傳引導,重點支持鋼結構建築新技術、新工藝、新材料、新裝備的綠色建築開發,指導引領鋼結構建築產業轉型升級,符合國家可持續發展的戰略思想。
第二,要與時俱進、設計先行。要加快鋼結構建築健康有序的發展,建立包括概念設計、結構設計、施工設計、標準圖集等完整的鋼結構
建築設計體係勢在必行,開發出完整合理、科學先進的鋼結構
建築設計軟件。此外,要重點解決以下6個關鍵問題:
一是柱與基礎、柱與柱、柱與梁、梁與梁、柱與支撐、柱與板、梁與板等的連接設計和節點設計。
二是三板(樓板、牆板、屋麵板)防水、防火、保溫功能設計標準化,有利於大規模的工業化生產。
三是內外牆板的裝飾設計和施工體係,可采用框架結構先行裝飾;牆板采用工廠塗裝;板與柱、梁、板之間的現場節點與內裝飾統一進行後處理等工藝設計。
四是廚、衛、浴可采用整體生產,整體嵌裝。
五是與水電、暖通、弱電、網絡設計和安裝的無縫對接。由於鋼結構承重柱梁的截麵比普通建築大大減小,可直接在柱、梁構件中設計共同管溝及嵌插接頭等標準配件。
六是由於鋼結構比傳統的磚、砼結構自重都要輕得多,基礎荷載要輕2/3以上,高層
鋼結構工程無必要再設計超深、超大體量的基礎結構、梁liang柱zhu結jie構gou。鋼gang結jie構gou由you於yu材cai料liao強qiang度du高gao,設she計ji的de跨kua度du和he開kai間jian可ke能neng更geng大da,而er鋼gang柱zhu截jie麵mian小xiao則ze鋼gang柱zhu的de集ji中zhong荷he載zai相xiang對dui較jiao大da,所suo以yi鋼gang柱zhu與yu基ji礎chu的de連lian接jie更geng需xu要yao工gong程cheng師shi進jin行xing精jing心xin計ji算suan,使shi柱zhu與yu基ji礎chu的de連lian接jie更geng可ke靠kao,施shi工gong更geng方fang便bian。建jian議yi柱zhu與yu基ji礎chu可ke采cai用yong預yu應ying力li錨mao索suo體ti係xi使shi鋼gang結jie構gou建jian築zhu的de
抗震、抗傾覆及自平衡能力更強大。
第三,房地產開發商的理念更新。鋼結構建築特別是鋼結構住宅建築的發展更需要房產開發商在政府政策的引導、扶持下逐漸摒棄能源利用率低、環境破壞大的舊有建築模式,開發可循環利用的全壽命鋼結構建築,開發商應充分認識到不便再利用的舊式磚、混凝土建築留給地球和後代的不過是一大堆破壞環境的垃圾,以鋼結構建築為代表的現代建築才是資源節約、環境友好、節能減排、低碳綠色建築,才是留給子孫後代可循環利用的財富。
第四,
鋼材生產商的新材料開發與創新。有關資料顯示,目前我國
鋼材供過於求現象嚴重,而我國每年完工、開工的各種建築麵積(包括住宅建築)達10億平方米左右,而其中鋼結構建築所占比例不足1%,假如鋼結構建築每上升1個百分點,就能消化
鋼材約500萬噸左右,如上升10個百分點則可能徹底改變現有
鋼材生產困境和生產模式,促使
鋼材生產向健康、有序、具有巨大生產潛力和前景的新領域拓展。如此,則原有的
鋼材生產廠家就必須具備壯士斷腕、鳳凰涅?degaigeyongqi,bingqijiuyoudeshengchanmoshi,yuxiandaigangjiegoujianzhufazhanxiangpeitao,tongbufazhankaifachumanzugangjiegoujianzhuxuqiupeitaodexingcaihegoupeijian。yuanyoudexiancai、板材、工字鋼、角鋼、槽鋼等老產品已很難適應現代的鋼結構建築的需求,應對原有的生產裝備進行改造更新,增加熱軋大截麵、大規格的厚壁方形管、矩形管、圓管、帶肋多邊形管、鑄鋼連接頭,熱軋、冷彎壓製的各種強度更高,截麵更大的鋼構節點等標準配件,為現代化鋼結構建築發展提供優質的產品服務。
第五,施工企業的轉型升級。麵對日益發展的鋼結構建築工程新的發展機遇,施工企業必須逐步淘汰原有泥刀、抹子、斧頭、小推車、攪拌機等原有的設備、工具,改變砌磚、抹灰、立模、澆築等手工作業模式。學習使用諸如GPS測量定位、數控切割、機器人焊接、電動扳手、傳感器等現代鋼結構建築
施工工藝和工具,廣大技術人員應熟悉鋼結構的力學性能、設計原理、焊接工藝等鋼結構基本知識。推動轉型並升級為熟悉現代鋼結構建築原理和具備製造、安裝、技術技能的現代化科技型建築施工企業。
三、鋼結構的發展與前景
目前,我國
鋼材的種類和質量相較歐、美、日等工業發達國家的水平均有較大的差距,如何研製開發新型高強
鋼材是擺在我國冶金戰線科技工作者麵前的一項重要任務。
第一,新型鋼結構體係的應用和發展。近年來,在全國各地建設了大量的大跨度、超高層鋼結構建築,各種大型鋼網架和鋼網殼結構形式也逐漸在全國開始普及,張弦桁架、懸掛結構、預應力結構等也有了很多應用實例;直接焊接鋼管結構、變截麵輕鋼門式剛架、金屬拱型波紋屋蓋等輕鋼結構也已遍地開花;鋼結構的高層和超高層建築也在不少城市拔地而起;適合我國國情的鋼 混(hun)凝(ning)土(tu)組(zu)合(he)結(jie)構(gou)和(he)混(hun)合(he)結(jie)構(gou)也(ye)有(you)了(le)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。可(ke)以(yi)毫(hao)不(bu)誇(kua)張(zhang)地(di)說(shuo),我(wo)國(guo)已(yi)成(cheng)了(le)各(ge)種(zhong)鋼(gang)結(jie)構(gou)體(ti)係(xi)的(de)展(zhan)覽(lan)館(guan)和(he)試(shi)驗(yan)場(chang)。各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)結(jie)構(gou)體(ti)係(xi)各(ge)有(you)所(suo)長(chang),但(dan)生(sheng)命(ming)力(li)較(jiao)強(qiang)的(de)鋼(gang)結(jie)構(gou)建(jian)築(zhu)體(ti)係(xi)均(jun)需(xu)具(ju)有(you)4大特點:
一是必須是幾何不可變的 除懸索、薄膜等張拉結構 空間整體結構,在各類作用的效應之下能保持結構穩定性、必要的承載力和剛度。
二是能充分利用材料的長處,避免並克服其短處,使鋼結構材料的強度得到充分利用,使建築物自重趨於合理最低。
三是能使結構空間和建築空間互相協調、統一。
四是能適合本國情況,製作、安裝簡便,綜合效益好。
目前,我國正在進行大規模的基本建設,許多大型複雜的鋼結構建築工程,包括2008年奧運場館工程的建設都提供和積累了寶貴的鋼結構
建築設計和施工經驗。選擇先進合理的結構體係,既能滿足建築藝術需要,又能做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保鋼結構
建築設計和施工質量就顯得非常重要。目前有一種為追求建築造型新奇、怪異,而不惜浪費
鋼材,采用粗、笨、重的結構形式的傾向是值得警惕的。
第二,加快優質高強的
鋼材開發。新一代鋼鐵材料的特色是:超潔淨度、超均勻性、超細晶粒,在不增加甚至在降低碳及合金元素的條件下,
鋼材的強度和壽命可大大提高。建築鋼還可進一步采用先進的合金強化、組織強化(如淬火 回火)、控軋控冷工藝 TMCP 、淬火 自回火控製軋製(QST)等高強鋼煉鋼、軋鋼以及連鑄連軋的先進工藝,使鋼結構強度更高,重量更輕。
四、展望未來
隨著經濟建設的蓬勃發展和經濟實力的進一步提高,我國將建造更多的高層建築、橋梁和大型公共建築,超高層和大跨度、大空間和超大空間建築物的需求十分旺盛,以及更先進科學的新的
鋼結構設計軟件
施工技術的出現,將為鋼結構建築的發展提供更多的機會,鋼結構產業興旺發展的新局麵就在眼前。讓我們在政府指導下,推動鋼結構建築開發、設計、施工、管理同步發展,改革創新,與時俱進,迎接我國鋼結構建築發展的春天。