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        二級專業(yè)結(jié)構(gòu)輔導(dǎo):鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中H型鋼的應(yīng)用

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        一、型鋼的廣泛應(yīng)用與鋼結(jié)構(gòu)建筑形式的多元化發(fā)展
             H型鋼由于截面經(jīng)濟(jì)合理、性能優(yōu)越、加工制作和施工安裝工藝簡單、方便、快捷,成為建筑鋼結(jié)構(gòu)體系中重要的材料組成部分,從而被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域,工業(yè)廠房,特別是重工業(yè)廠房中的承重框架梁、柱構(gòu)件,如上海晶元芯片工廠兩個(gè)月就用了幾千噸;化工行業(yè)的大量管廊和罐體、塔體設(shè)備支架,冶金行業(yè)煉鋼平臺(tái)、高爐框架、廠房、軌道等,電廠的煤倉、汽機(jī)島、輸送長廊等等。陸地和海洋石油鉆井平臺(tái)、車輛、倉儲(chǔ)式大型超市、橋梁隧道等大型施工。僅深圳西部電廠基礎(chǔ)打樁414*405就用了5000多噸。地下工程的鋼樁及支護(hù)結(jié)構(gòu),SMW坑基施工法就使上海F1賽車場、上海南站地下700*300、488*300用了1萬多噸,錢塘江大橋施工輔橋、西湖隧道的坑道支護(hù);廈門、湖南會(huì)展中心等等都看到了H型鋼的身影。
             鋼結(jié)構(gòu)建筑形式的多元化、多樣化,促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)形式多種多樣。有普通鋼結(jié)構(gòu)、薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、壓型鋼板結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)焊接和高強(qiáng)度螺栓連接、鋼與混凝土結(jié)合樓蓋、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及鋼骨(型鋼)混凝土結(jié)構(gòu)等等。如:輕鋼結(jié)構(gòu),目前在國際上,特別是在我國,是被重點(diǎn)推薦的一種結(jié)構(gòu)形式。它具有重量輕、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn),目前在各種屋蓋結(jié)構(gòu)及單層房屋中得到廣泛應(yīng)用。在中、小跨度的屋蓋中,輕型鋼及輕型鋼管拱型結(jié)構(gòu)(平面曲線材架)也是較多采用的形式之一。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在大跨度空間結(jié)構(gòu)的建造中越來越多,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力性能與設(shè)計(jì)也得到了普遍關(guān)注。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式較多,有空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、單樁層面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、索承網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等。鋼管結(jié)構(gòu)因其形式多樣,結(jié)構(gòu)靈活多變,可與其他鋼結(jié)構(gòu)相互關(guān)連,更是城鎮(zhèn)建設(shè)中大型建筑常見的結(jié)構(gòu)形式。目前一些造型優(yōu)美的體育場館如“鳥巢”、機(jī)場候機(jī)樓和會(huì)展中心應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)等都采用了這些形式。不過,螺旋焊管在高層大廈、重工業(yè)廠房等重鋼結(jié)構(gòu)中新的應(yīng)用,都使熱軋H型鋼在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。
             二、鋼結(jié)構(gòu)住宅前景廣闊
             輕鋼結(jié)構(gòu)住宅也是近10年來發(fā)展最快的領(lǐng)域,在美國采用輕型鋼結(jié)構(gòu)占非住宅建筑投資的50%以上。這些結(jié)構(gòu)工業(yè)化、商品化程度高,施工快,綜合效益高,市場需求量很大,已引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)。輕鋼住宅的研究開發(fā)已在各地試點(diǎn),是輕鋼發(fā)展的一個(gè)重要方向,目前已經(jīng)有多種低層、多層和高層的設(shè)計(jì)方案和實(shí)例。
             鋼結(jié)構(gòu)住宅通用體系用于民用住宅,具有獨(dú)特的優(yōu)勢,與其它住宅通用體系相比,其主要特點(diǎn)是:
             1、自重輕,可減輕建筑物的重量約30%,有利于建設(shè)高層,特別是在地質(zhì)承載力低的地方和地震烈度較高的地方,其綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于一般住宅建筑體系。
             2、布置靈活,開間大,房型豐富,約可提高建筑面積3%~5%。具有充分的靈活性、可改性和安全性,有利于滿足現(xiàn)代人的居住需要,適應(yīng)現(xiàn)代住宅的市場需求。
             3、可以工廠化生產(chǎn),更易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、定型化、批量化生產(chǎn),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
             4、施工周期大大縮短。據(jù)研究,鋼結(jié)構(gòu)建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可縮短一半,減少作業(yè)量,且其節(jié)能指標(biāo)可達(dá)50%,屬環(huán)保型綠色建筑體系。
             鋼結(jié)構(gòu)住宅因其可做到大跨度、大空間,分隔使用靈活,而且施工速度快、抗震有利的特點(diǎn),必將對我國傳統(tǒng)的住宅結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大沖擊。但由于受到相關(guān)領(lǐng)域如墻體材料、消防驗(yàn)收的制約,特別是在工業(yè)化、城市化快遞進(jìn)程中,人們環(huán)保意識(shí)淡薄,勞動(dòng)力成本低等因素,導(dǎo)致住宅鋼結(jié)構(gòu)在我國短時(shí)間內(nèi)難以形成規(guī)模。一旦住宅鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)上取得突破性進(jìn)展,逐步取代傳統(tǒng)建筑形態(tài)進(jìn)入住宅建設(shè)市場,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)將引來爆發(fā)性的增長。
             三、我國立體停車產(chǎn)業(yè)方興未艾
             近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,特別是人均GDP突破1000美元,轎車大量涌入家庭,給交通、道路建設(shè)及停車帶來巨大壓力。據(jù)了解,2004年我國小汽車產(chǎn)量450萬輛,2005年有望突破1000萬輛。在目前我國汽車人均占有率仍然不高的情況下,就已出現(xiàn)約50%的汽車無序停放現(xiàn)象,停車難已成為困擾我國城市靜態(tài)交通及汽車工業(yè)快速發(fā)展的“頭痛事”。許多城市,停車難已成為困擾一些商業(yè)區(qū)發(fā)展的瓶頸因素。在黃金周期間,一些景區(qū)也明顯出現(xiàn)停車難題。在近日的中國城市智能停車國際論壇上,專家認(rèn)為對停車需要的增加,為我國立體停車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。
             由于城市土地有限,向空中和地下發(fā)展的城市立體停車成為解決當(dāng)前停車難題的有效途徑。如果按每年需20m2的停車位算,上海缺口85萬個(gè)車位,約需170萬m2,而實(shí)際上上海市內(nèi)根本工不出這樣大的一塊空地。目前在一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū),停車已成為年產(chǎn)值數(shù)十億美元的大產(chǎn)業(yè)。美國停車業(yè)每年大約收益260億美元,提供約100萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。雖然我國智能停車產(chǎn)業(yè)只有五六年的規(guī)?;瘹v史,但立體停車產(chǎn)業(yè)在我國具有廣闊的市場空間。
             四、拖掛車、造船、叉車生產(chǎn)等制造業(yè)是熱軋H型鋼應(yīng)用的潛在市場
             拖掛車主要分集裝箱專用車和半掛車,美國和歐洲的集裝箱專用車用量很大,周轉(zhuǎn)效率很高。該運(yùn)輸車的大梁基本上采用W12系列的熱軋H型鋼,美國市場年銷售車身約30萬輛,國內(nèi)生產(chǎn)出口在2~3萬輛。馬鋼近期W12系列的開發(fā),不僅會(huì)逐步替代進(jìn)口材料,而且有出口有能力。國內(nèi)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對運(yùn)輸業(yè)的要求也越來越高,大型載貨車重型化、箱式化是貨車制造業(yè)的發(fā)展方向。其大梁由槽鋼過度到工字鋼,目前已大量使用特殊的焊接“H型鋼”。但由于競爭激烈,許多廠家利用價(jià)格較低的翼緣板和開平板來降低成本,加上尺寸特殊,短期內(nèi)采用熱軋H型鋼的難度比較大。大型船舶的龍骨,叉車門架、城市高架的隔音護(hù)欄、施工隧道和礦井的支護(hù)、大型機(jī)械設(shè)備的底座軌道等等都是H型鋼的潛在市場。
             五、高性能要求以及與中板的比價(jià)關(guān)系是影響H型鋼消費(fèi)的重要因素
             2005年頒布的鋼鐵新政確立一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)政策是注重鋼材節(jié)約使用,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),是實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展,對材料的要求是越來越高。面對激烈競爭的全球鋼結(jié)構(gòu)市場,國外的一些鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)在采用先進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)制作工藝技術(shù)的同時(shí),在鋼結(jié)構(gòu)用材上加大研發(fā)力度,不斷開發(fā)新型材料及其應(yīng)用技術(shù)。比如日本在耐震設(shè)計(jì)法中,要求通過塑性變形,吸收地震產(chǎn)生的能量。要求梁材所用鋼材的屈服強(qiáng)度具有一定的穩(wěn)定性。為了提高鋼結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度,對鋼材的磷、硫等雜質(zhì)進(jìn)行控制,保證其較高的韌性。此外,還要求具有防火、耐腐蝕等多種性能,因而開發(fā)出耐火鋼、耐候鋼、低屈服點(diǎn)鋼、高強(qiáng)度鋼等等。具有良好焊接性的超厚H型鋼作為梁柱會(huì)廣泛用作高層建筑鋼結(jié)構(gòu)件。
             合理理解與中板的比價(jià)關(guān)系,對于市場的消費(fèi)起著至關(guān)重要的作用,2002年下半年到2004年國家基建迅猛,熱軋H型鋼的消費(fèi)承襲慣性需求旺盛,供應(yīng)產(chǎn)生缺口、市場規(guī)律的作用,加之國外價(jià)格的拉動(dòng)作用,5%的缺口帶動(dòng)50%的上漲,熱軋H型鋼已經(jīng)開始脫離與中板250元/t的價(jià)差,以比中板更大的斜率上漲,當(dāng)接近價(jià)差600元/t的時(shí)候,供應(yīng)缺口實(shí)際上就被中板(焊接H型鋼)堵上了。負(fù)公差常達(dá)6%~8%的開平板,生產(chǎn)成本更低的翼緣板對H型鋼消費(fèi)在很大程度上也起到了制約作用。
             熱軋H型鋼價(jià)格與中板(10mm)的價(jià)差≤250元/t左右時(shí),(250元/t為除管理費(fèi)、設(shè)備折舊外,焊接H型鋼的制造成本)比價(jià)關(guān)系將對熱軋H型鋼消費(fèi)有大大促進(jìn)作用。差值越小甚至負(fù)值,促進(jìn)作用越大。前幾年H型鋼能大幅度增長,除消費(fèi)理念和認(rèn)知程度的提升外,另一個(gè)重要因素就是熱軋H型鋼的價(jià)格基本上采用貼著中板走甚至持平的銷售政策。
             熱軋H型鋼價(jià)格與中板(10mm)的價(jià)格≥500元/t左右時(shí),熱軋H型鋼的消費(fèi)將受到很大的抑制作用。去年上半年由于H型鋼價(jià)格略高于中板,H型鋼需求十分旺盛,比如承擔(dān)國家大劇院、北京電視臺(tái)等重大項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程的江蘇滬寧一公司每個(gè)月的軋制H型鋼需求都在2000t以上。但到了5月份以后,特別是中板價(jià)格大幅度下跌與H型鋼的價(jià)差達(dá)到500元/t以后,幾乎沒有了軋制H型鋼訂單。很多鋼結(jié)構(gòu)廠甚至業(yè)主要求設(shè)計(jì)院更改設(shè)計(jì),使H型鋼供求關(guān)系發(fā)生根本變化。如果這種比價(jià)再維持下去,熱軋H型鋼的消費(fèi)上漲趨勢將會(huì)受到大大的限制,短時(shí)間內(nèi)甚至有負(fù)增長的可能,加上其它鋼廠新生產(chǎn)線的投產(chǎn),明年將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的供大于求的局面。
             六、利用資源優(yōu)勢大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)
             目前馬鋼有腹板高100~800mm的熱軋H型鋼,中型及大型角、槽鋼,熱軋卷板和中厚板的資源。在房屋鋼結(jié)構(gòu)方面,馬鋼起步比較早,從設(shè)計(jì)施工到安裝裝修一套完整的體系建成兩棟鋼結(jié)構(gòu)住宅樓,加工配送中心承擔(dān)過福建師范大學(xué)青年公寓、武漢光谷公寓鋼結(jié)構(gòu)的加工制作和安裝。已研發(fā)出具有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐火鋼,應(yīng)用在上海中富城的鋼結(jié)構(gòu)住宅樓。萊鋼雖然起步稍晚一點(diǎn),但已形成了自己的產(chǎn)業(yè),在青島、濟(jì)南、泰安、成都等地都有以鋼結(jié)構(gòu)房屋為主的房地產(chǎn)開發(fā)公司。國內(nèi)很多大的房地產(chǎn)開發(fā)商已在積極準(zhǔn)備進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)市場,如中國內(nèi)陸首家在中國香港上市的純建筑業(yè)公司:浙江寶業(yè)集團(tuán)股份有限公司,是一家大型建筑工程總承包企業(yè),主要經(jīng)營包括為房地產(chǎn)開發(fā)和住宅產(chǎn)業(yè)化服務(wù)的一系列相關(guān)行業(yè),如住宅鋼結(jié)構(gòu)系列、建筑樓面及圍護(hù)結(jié)構(gòu)系列、建筑(塑鋼、木業(yè))門窗系列等等,已建成使用的鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)品包括別墅式和多層宿舍,主要采用冷彎型鋼和高頻焊接系列產(chǎn)品建造,部分采用熱軋型鋼產(chǎn)品,隨著后續(xù)小H型鋼產(chǎn)品特別是輕型薄壁產(chǎn)品的開發(fā)和規(guī)格完善,應(yīng)用軋制H型鋼的比例將大幅度提高。
             在重鋼結(jié)構(gòu)方面,除寶冶、二十冶等之外,武鋼、首鋼鋼結(jié)構(gòu)也走在前面,承擔(dān)的大部分都是公司自己開發(fā)的項(xiàng)目。在輕鋼結(jié)構(gòu)方面,萊鋼等單位發(fā)展早、規(guī)模大,馬鋼小H型鋼緊隨其后。鋼廠內(nèi)部除了廠房、設(shè)備平臺(tái)之外,很多場合都可以用H型鋼,比如用小H型鋼制作的圍墻,而且使用壽命低,成本低。型鋼生產(chǎn)過程中由于多種因素會(huì)產(chǎn)生一些非定尺和可利用材,比如軌道、管廊支架,基礎(chǔ)打樁等能用一些通過分檢之后的可利用材,在萊鋼就看到幾乎所有新建的支架、廠房都使用H型鋼,在濟(jì)鋼、長鋼等也都是大量使用H型鋼。