我国钢结构发展现状与产业化趋势

我国钢结构发展现状与产业化趋势

在建筑工程领域，钢结构具有独特的优越性，尤其是在高层、高层、小型钢结构和大型走廊空间结构。由于施工速度快、节能环保、综合技术标准好、建筑造型美观、抗疲劳防滑性能好等，引起了人们的广泛关注和应用。1钢结构发展的历史机遇1.1万t和1999年年的中国钢材市场改革开放以来,我国的钢铁工业持续快速发展,钢产量从1978年的3178万t增加到1999年的1.3亿t,成为世界第一钢铁大国,钢材产量从1978年的2208万t增长到1999年的1.2亿t,国内的钢材市场已从过去的卖方市场转变成买方市场,这为大力推广应用钢结构创造了坚实的物质基础。1.2树立技术协调组,进一步推动钢结构的发展我国政府提出了要从“节约钢材”转变成“合理使用钢材”,从“限制使用钢结构”到“大力发展钢结构”的政策转变。建设部、国家冶金工业局联合成立了建筑用钢技术协调组,协调国家的相关部门在建筑用钢的生产和推广应用方面的工作,大力推动钢结构的发展。建设部在修订我国“建筑业推广应用10项新技术”中,首次列入了钢结构新技术,充分说明我国钢结构发展已经具备了非常好的大环境。1.3轻钢结构体系随着国外的钢结构新技术、新产品不断地被引进和应用,人们对钢结构旧的观念逐渐转化。以单层工业厂房为例,采用轻钢结构体系的工程总造价低于钢筋混凝土结构或砖混结构体系,且工期缩短50%以上,目前在经济发达地区新建工业厂房已基本采用钢结构取代钢筋混凝土结构或砖混结构。随着人们对钢结构认识的加深和观念的转变,钢结构的市场需求会越来越大,从而极大地推动钢结构发展。住宅钢结构体系产业化极具潜力,是今后推广应用钢结构的一个重要领域。2工业节能技术2.1钢结构材料可再生利用,大气污染物少钢结构的废弃料可回炉,再生利用。对同样规模的建筑物,钢结构建造过程中有害气体(CO2)排放量只相当于混凝土结构的65%。2.2工厂化生产,现场施工周期短,最大限度地减少了施工工地对环境的影响钢结构工程一半以上的工期是工厂加工制作,现场工期可以缩短50%以上,同时工地很少使用砂、石、土和水泥等散料,从根本上避免了尘土飞扬、污染环境的问题。2.3钢结构体系可以带动其他“节能环保”型建筑材料的推广应用钢结构体系由于连接的灵活性,各种“节能环保”型的围护材料都可以采用。3新技术的主要内容是新技术的主要内容3.1劲性钢筋混凝土根据建筑高度和设计要求分别采用框架、框架-支撑、筒体和巨型框架结构,其构件可采用钢、劲性钢筋混凝土或钢管混凝土,钢构件质轻、延性好,可采用焊接型钢或轧制型钢,适用于超高层建筑;劲性钢筋混凝土构件刚度大、防火性能好,适用于中高层建筑或底部结构;钢管混凝土施工简便,仅用于柱结构。3.2多层变截面网架结构的设计、施工及网壳空间钢结构自重轻、刚度大、造型美观、施工速度快。以钢管为杆件的球节点平板网架、多层变截面网架及网壳等是我国空间钢结构用量最大的结构形式,在设计、施工方面均达到国际先进水平,有专门的设计、施工和检验规程,并可提供完备的CAD软件。除网架结构外,空间结构尚有大跨悬索结构、索-膜结构、大跨空间钢管桁架结构等。3.3h型钢墙梁伴随着轻型彩色钢板制成墙体和屋面围护结构组成的新结构形式,由厚4mm以上钢板焊接或轧制的大断面薄壁H型钢墙梁和屋面檩条,圆钢制成柔性支撑系统和高强螺栓连接构成的轻钢结构体系,柱距6～9m,跨度可达30m或更大,高度可达10多m,并可设轻型吊车。用钢量20～30kg/m2。现已有标准化的设计程序和专业化生产企业,产品质量好、安装速度快、重量轻、投资少,施工不受季节限制,适用于各种轻型工业厂房。3.4钢-混凝土组合结构以轻钢或钢管与混凝土构件组成的梁、柱承重结构为钢-混凝土组合结构,近年来应用范围日益扩大,适用于承受较大荷载的多层或高层建筑的框架梁、柱及楼盖,工业建筑柱和楼盖等。3.5钢结构的制作高强螺栓通过摩擦力来传递应力,由螺栓、螺母和垫圈3部分组成。高强螺栓连接具有施工简便、拆除灵活、承载力高、抗疲劳性能和自锁性好、安全性高等优点,工程中已取代了铆接和部分焊接,成为钢结构制作及安装中的主要连接手段。在车间内制作的钢构件,厚板应采用自动多丝埋弧焊、箱形柱隔板应采用熔嘴电渣焊等技术。现场安装施工中应采用半自动焊技术和气体保护焊药芯焊丝及自保护药芯焊丝技术。3.6mc-10等情况钢结构防护包括防火、防腐、防锈,一般在防火涂料处理后无需再做防锈处理,但在有腐蚀气体的建筑中尚需做防腐处理。国内防火涂料种类较多,如TN系列、MC-10等,其中MC-10防火涂料具有防火、防腐功能。防腐防锈涂料有醇酸磁漆、氯化橡胶漆、氟橡胶涂料及氯磺化涂料等。在施工中应根据钢结构形式、耐火等级要求及环境要求选用合适的涂料及涂层厚度。随着经济和科学技术的迅猛发展,钢结构技术日新月异,一些新型结构体系如住宅钢结构体系、预应力结构体系、张弦穹顶结构、膜结构等处于研究开发和推广应用阶段;一些新型高效材料如轧制H型钢、冷弯型钢、压型钢板、耐候钢、耐火钢、不锈钢等正在积极推广。4当前问题及对策4.1加强技术队伍的培养从全国范围来看,制约我国钢结构发展和推广应用的最大问题是设计力量薄弱。目前我国绝大部分设计院没有专业化的钢结构设计人员,绝大多数结构设计工程师对钢结构设计不熟悉,主观上不接受钢结构方案,即使进行一些钢结构设计,也由于设计水平不高,体现不出钢结构的优越性,客观上也阻碍了钢结构的推广应用。鉴于这种不利情况,政府主管部门、行业协会、设计院、科研院所及高等院校应加强钢结构技术人才的培养,一方面对现有的结构设计人员进行钢结构设计的技术培训,提高整体素质,逐步在甲级设计院(所)配备一定数量的钢结构专业设计人员;另一方面对在校结构专业的学生强化钢结构专业学习和培养,造就一批高级工程技术专门人才。4.2建筑钢板的性能与规格不匹配目前,我国普通钢材的生产能力大于市场需求,但具有竞争力的真正能够满足市场各种要求的生产能力不足一半。钢结构用钢的品种选择面小,常用品种(Q235)与国外大多数国家的常用品种相比,设计参数相差很大,无法接轨;高效、经济断面钢材,如H型钢、冷弯型钢、钢管等规格不齐全,不配套,使用率较低;一些特效钢材,如耐大气腐蚀钢、不锈钢、耐火钢及低合金高强度钢还没有进入实质应用阶段;超厚钢板还存在着严重的质量问题。总之我国建筑钢材在品种、规格和质量方面还存在不足,在一定程度上制约了钢结构的发展和推广。一定要积极开发新的品种和规格,提高产品质量,学习国外的先进技术,缩小与国外发达国家的差距,逐渐与国际接轨,更好地推动我国钢结构的发展。4.3质量差,导致不正当竞争改革开放以来,我国从事钢结构加工制作、安装的厂家和施工队伍如雨后春笋,但真正具有技术实力,能够承接大型、复杂钢结构工程的单位很少,大部分都是设备简陋、技术水平低、小作坊作业的小单位,其工程质量低劣,甚至造成不少结构安全隐患,同时采取低价竞争等不正当手段,扰乱了钢结构市场,影响钢结构的发展和推广。钢结构技术在我国建筑技术领域是一项新技术,目前国内已经形成了完整的成套技术,如构件加工制作技术、焊接技术、高强螺栓技术、现场安装技术等,每项技术都应有专门的技术人员和操作人员来实施,这些专门人员必须通过培训、考核,持证上岗;对钢结构加工制作厂家和安装企业实行资质审核,项目经理和技术负责人持证上岗,规范投、招标制度,整顿钢结构市场,鼓励和支持条件比较好的企业进行技术创新,提高技术水平,组成专业化的钢结构制造、安装队伍,淘汰一些不合格的企业。4.4企业数量将进一步整合国内市场,给中国钢结构产业带来巨大的冲击对我国的钢结构产业来说,加入世界贸易组织(WTO),机遇和挑战同在。发达国家的钢结构企业,特别是进入国际市场的企业,一般资金雄厚、人才素质较高,设计、技术和装备实力雄厚,产品质量优良,一旦这些企业大批量地进入国内市场,势必将给中国的钢结构产业带来前所未有