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    迎接中國鋼結構建筑發展的春天
    發布時間:2014-05-11
      我國的建筑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,設計水平與建筑技術的不斷提高,逐漸發展到木骨泥墻、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歷史傳統和輝煌成就的中華民族建筑史詩,而今天蓬勃發展、方興未艾的現代鋼結構建筑亦將為建筑史增添更加輝煌燦爛的新篇章。

      特別是隨著現代社會經濟、文化的發展,人類對建筑尤其是住宅建筑有了更高的需求和期待。而鋼結構建筑體系的出現和發展正是順應了今天時代發展的潮流,鋼結構建筑工程正以她獨特優勢和魅力引起政府、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、鋼結構建筑的特點

      隨著鋼材冶煉、軋制工藝的提高,建筑鋼結構設計愈來愈成熟、施工技術愈來愈進步,使建筑鋼結構形成了鋼結構建筑工程的高、強、新、美、輕、快、好、省的特點。

      高:鋼結構建筑由于自身強度高、重量輕,性價比相較其他結構體系更高;而高層建筑中由于鋼結構較之其他材料的結構承載力更高,更利于增加建筑的高度,讓摩天大廈、“空中樓閣”、空中城市的夢想都能得以實現。

      強:鋼結構建筑由于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,特別在住宅建筑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:由于鋼材的優越性能,鋼結構建筑可以采用更多的新技術、新材料、新工藝、新裝備,使建筑內在結構合理,外觀設計更加標新立異、飄逸壯美。

      美:鋼結構建筑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、潔凈。它是一種真正意義上的人性化、科技型、現代化綠色建筑技術。

      輕:鋼結構建筑由于結構自重減少,可使結構更加輕巧,在力學性能相同的情況下鋼結構建筑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:鋼結構制造、安裝、維修簡便,易于工廠化生產,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,并且鋼結構的施工質量較傳統的結構容易控制,更利于建成品質更好的建筑。

      。轰摻Y構建筑性價比高,可以節約能源,節約成本,節約土地,節能減排,還可進行重復利用,形成循環經濟。

      二、工業化特色和輕高強的優勢

      但由于鋼結構在我國出現相對較晚,政府引導扶持不夠、設計相對滯后,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(墻板、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范,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、規范的制定。為此,業內人士一致認為須統一思想,勇于改革創新,發揮各自優勢,才能使鋼結構建筑更加健康地發展。在政府主管部門的領導和指導下,各關聯行業、企業還需進一步加強以下5個方面的工作。

      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。而鋼結構建筑作為綠色建筑更容易滿足標準化、工業化和產業化生產,實現從制造、安裝、使用、拆除到建筑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,增加對建筑環保節能的專項資金支持,加強宣傳引導,重點支持鋼結構建筑新技術、新工藝、新材料、新裝備的綠色建筑開發,指導引領鋼結構建筑產業轉型升級,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。要加快鋼結構建筑健康有序的發展,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筑設計體系勢在必行,開發出完整合理、科學先進的鋼結構建筑設計軟件。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、墻板、屋面板)防水、防火、保溫功能設計標準化,有利于大規模的工業化生產。

      三是內外墻板的裝飾設計和施工體系,可采用框架結構先行裝飾;墻板采用工廠涂裝;板與柱、梁、板之間的現場節點與內裝飾統一進行后處理等工藝設計。

      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。由于鋼結構承重柱梁的截面比普通建筑大大減小,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。

      六是由于鋼結構比傳統的磚、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、梁柱結構。鋼結構由于材料強度高,設計的跨度和開間可能更大,而鋼柱截面小則鋼柱的集中荷載相對較大,所以鋼柱與基礎的連接更需要工程師進行精心計算,使柱與基礎的連接更可靠,施工更方便。建議柱與基礎可采用預應力錨索體系使鋼結構建筑的抗震、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。鋼結構建筑特別是鋼結構住宅建筑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筑模式,開發可循環利用的全壽命鋼結構建筑,開發商應充分認識到不便再利用的舊式磚、混凝土建筑留給地球和后代的不過是一大堆破壞環境的垃圾,以鋼結構建筑為代表的現代建筑才是資源節約、環境友好、節能減排、低碳綠色建筑,才是留給子孫后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,目前我國鋼材供過于求現象嚴重,而我國每年完工、開工的各種建筑面積(包括住宅建筑)達10億平方米左右,而其中鋼結構建筑所占比例不足1%,假如鋼結構建筑每上升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?的改革勇氣,摒棄舊有的生產模式,與現代鋼結構建筑發展相配套,同步發展開發出滿足鋼結構建筑需求配套的型材和構配件。原有的線材、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筑的需求,應對原有的生產裝備進行改造更新,增加熱軋大截面、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、冷彎壓制的各種強度更高,截面更大的鋼構節點等標準配件,為現代化鋼結構建筑發展提供優質的產品服務。

    第五,施工企業的轉型升級。面對日益發展的鋼結構建筑工程新的發展機遇,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、澆筑等手工作業模式。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筑施工工藝和工具,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。推動轉型并升級為熟悉現代鋼結構建筑原理和具備制造、安裝、技術技能的現代化科技型建筑施工企業。

      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,如何研制開發新型高強鋼材是擺在我國冶金戰線科技工作者面前的一項重要任務。

      第一,新型鋼結構體系的應用和發展。近年來,在全國各地建設了大量的大跨度、超高層鋼結構建筑,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、變截面輕鋼門式剛架、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筑也在不少城市拔地而起;適合我國國情的鋼 混凝土組合結構和混合結構也有了廣泛應用?梢院敛豢鋸埖卣f,我國已成了各種鋼結構體系的展覽館和試驗場。各種不同的結構體系各有所長,但生命力較強的鋼結構建筑體系均需具有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,避免并克服其短處,使鋼結構材料的強度得到充分利用,使建筑物自重趨于合理最低。

      三是能使結構空間和建筑空間互相協調、統一。

      四是能適合本國情況,制作、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,許多大型復雜的鋼結構建筑工程,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筑設計和施工經驗。選擇先進合理的結構體系,既能滿足建筑藝術需要,又能做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保鋼結構建筑設計和施工質量就顯得非常重要。目前有一種為追求建筑造型新奇、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:超潔凈度、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。建筑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 自回火控制軋制(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筑、橋梁和大型公共建筑,超高層和大跨度、大空間和超大空間建筑物的需求十分旺盛,以及更先進科學的新的鋼結構設計軟件施工技術的出現,將為鋼結構建筑的發展提供更多的機會,鋼結構產業興旺發展的新局面就在眼前。讓我們在政府指導下,推動鋼結構建筑開發、設計、施工、管理同步發展,改革創新,與時俱進,迎接我國鋼結構建筑發展的春天。

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