钢结构在建筑工程中的应用.docx
- 文档编号:15283493
- 上传时间:2023-07-03
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:237.20KB
钢结构在建筑工程中的应用.docx
《钢结构在建筑工程中的应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢结构在建筑工程中的应用.docx(11页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
钢结构在建筑工程中的应用
钢结构在建筑工程中的应用
各位领导、各位专家、各位朋友:
今天我代表广州MPC国际钢构有限公司,就钢结构在建筑工程中的应用与推广等几个方面,向大家做一简单汇报。
我公司是专门从事钢结构工程的企业,位于广州市白云区人和镇。
近年来完成钢结构工程项目约一百多项,总建筑面积约35万平方米,工程项目遍及广东、海南、云南、浙江、上海、湖北、河北、山东、北京等地。
我公司目前拥有设备180台套,可以完成轻钢结构和普通钢结构的多层及高层建筑的制作和安装。
已经建立了完善的质保体系,从开发、设计、制作、质检到安装,全部过程均遵守国家有关规范,各工序的质量能得到有效的控制。
我们公司在钢结构的开发与推广方面做了一些工作,也取得了不少经验和教训,现在我想就以下几个问题向大家汇报:
一、单层轻钢厂房
目前轻钢结构还没有严格的定义,按照上海轻钢结构设计规程,由冷弯薄壁型钢、热轧和焊接轻型型钢以及薄壁钢管做成的结构都可以称为轻钢结构。
我们公司将轻钢结构用于单层工业厂房,取得了较好的经济效果,具体做法是用冷弯薄壁型钢做屋面檩条、小型气楼骨架以及墙皮龙骨;用热轧和焊接轻型型钢做厂房框架的梁柱;用钢管做厂房的柱间支撑;厂房中操作平台的楼板一般都采用带肋钢板(图1),板肋用薄钢板冷弯而成,不必受热轧角钢规格的限制。
图2是这种厂房的剖面。
框架的梁柱构件一般都尽量采用热轧轻型型钢,在供货困难或用到国标产品以外的规格时,我们公司可以自己生产等截面或变截面型钢。
(图3)
目前我们所用的板材可以分为两大类:
第一种是普通压型钢板,也可在板下带有聚氨脂发泡;第二种是夹心隔热板,板的上下两面均为彩色钢板,芯材有聚苯乙烯、聚氨脂发泡和岩棉多种材料。
夹心隔热板具有良好的保温和隔热性能,但造价要比普通压型钢板贵一些。
由于很多行业的厂房中,吊车吨位都不大(一般在20t以下),所以轻钢结构用于单层工业厂房有很大的市场。
几年来,我们做过的轻钢厂房有金属加工厂、电线电缆厂、电子电器厂、摩托车制造厂、机械加工厂、制鞋厂、手袋厂、制衣厂、塑料厂、纸箱厂、工艺品厂等近百项工程,遍布十几个行业,使用效果都不错,目前每年完成轻钢厂房的建筑面积约为十万平方米。
在单层轻钢厂房中用得最普遍的结构型式是门式刚架(图4),人字梁与柱顶为刚接,柱底与基础为铰接,这种结构型式有很多优点:
1.梁柱内力都不大,杆件截面比较小。
2.柱底几乎没有弯矩,因此基础不大。
在轻钢结构中柱子轴力一般都很小,如果柱底弯矩太大,偏心距e=M/N就随之增加,基础就很难设计了。
3.这种门式刚架的构件都很简单,易于加工制做,现场吊装也十分方便,因而工期很短。
框架梁柱节点都采用高强螺栓连接,现场焊接量非常少(图5)。
柱底与基础用地脚锚柱连接。
98年7月上海市颁布了"轻型钢结构设计规程"(为地方标准),98年9月中国工程建设标准化协会颁布了"门式刚架轻型房屋钢结构技术规程",这两本规程为轻钢结构的设计提供了理论上的依据。
建研院和同济大学都编制了轻钢结构的电算程序,为设计提供了必要的计算工具。
我们轻钢结构的设计越来越先进,也越来越规范化了。
轻钢厂房的建筑设计要特别注意屋面排水问题。
在混凝土屋面上,内天沟里的水涨到屋面上,也不会出现漏水问题,因此"建筑给水、排水设计规范"规定雨水管道的设计重现期仅为一年。
在出现特大暴雨时,立管排泄不完的雨水,允许涨出天沟通过屋面从厂房山墙上的安全溢流口排泄(图6)。
而轻钢厂房的屋面板和天沟都是预制钢构件,板缝的密封性能远远不如混凝土屋面,因此在设计屋面排水时,要非常慎重才对,不宜套用混凝土屋面排水的传统概念。
我们目前的做法是尽量不用内天沟,多跨厂房也采用两坡屋面,在特大暴雨时,立管排不完的雨水可从外天沟的外侧排到地面,确保厂房内不漏水。
轻钢厂房的建筑造价比较便宜,例如18-24m跨度,边柱为6m高的无吊车厂房,建筑造价约为300元/m2~350元/m2(含地坪不含基础)。
二、多层钢结构厂房
在多层厂房中采用钢结构,也能取得满意的效果。
我们的做法是厂房框架采用H型钢,楼板采用现浇混凝土板,厚度为100~120mm,次梁为组合梁。
墙体可以用砖墙,也可以用压型钢板制作(图7)。
多层厂房的承重结构,我们采用框架支撑体系。
即在厂房的横向是纯框架,在厂房的纵向布置适当数量的竖向柱间支撑,用来加强厂房纵向的刚度,使H钢柱在平面外的计算长度系数降低为1.0,从而减少了框架的用钢量。
楼面次梁是钢梁与混凝土板共同工作的组合梁,由于楼板参加共同工作的有效宽度很大,所以组合梁具有很大的刚度和强度。
考虑楼板的作用后,次梁的用钢量大约可降低一半左右。
楼板与钢次梁之间必须设置抗剪连接件才能抵抗接触面上的剪应力,常用的连接件有栓钉,圆环筋和弯起钢筋(图8)。
楼板的支模方式有两种,一种是用压型钢板做为底模,压型钢板由栓钉焊接在次梁顶面,一次性使用,不可拆卸。
次梁之间的楼板是肋形混凝土板(图9);另一种方式是用木板支模(图10),板的下表面是平的,具有较好的外观。
这种做法由于木板底模可以拆卸重复使用,因而造价较低。
我国目前还没有专门的多层建筑钢结构规范,我们只能用"钢结构规范"和"高层民用建筑钢结构技术规程"作为设计的理论依据,建研院编制的TAT程序,同济大学编制的MTS程序都能够较好地计算多层和高层钢结构,所以多层钢结构在设计上,目前不应该有很大的困难。
多层框架的梁柱节点有多种型式,我们常用的是柱子带有短牛腿的形式(图11)。
这种形式可使接点位置避开负弯矩高峰,比较安全可靠,造价也比较便宜。
框架柱的柱脚一般均为刚接,我们常用的型式有两种(图12),一种是插入式柱脚,基础或桩承台上设有杯口,这是混凝土结构中常用的传统型式;另一种是外露式柱脚,钢柱由地脚锚栓和基础连接。
柱脚外露往往影响使用和美观,要将柱脚降低到地坪以下才好。
在多层厂房中采用钢结构,可以缩短施工工期,在工地施工桩基和承台时,钢梁、钢柱已经在工厂中开始制作,等基础施工完成后,很快就可吊装,吊装的时间也很短。
钢结构多层厂房的施工周期与混凝土结构相比大约可缩短1/3,一般厂房的用钢量约为45~60kg/m2。
三、多层民用建筑
在多层民用建筑中采用钢结构,我们做过的工程有学校、办公楼商场和汽车贸易市场。
由我们公司施工的广州白云学院,有教学楼两幢、图书楼一幢,总建筑面积约4万平方米。
教学楼的体形一般都比较规整,很适合采用钢结构。
教学楼中的阶梯教室跨度都很大,如果采用混凝土结构,主梁的自重就很惊人,采用钢结构就不存在自重大的问题了。
教学楼的承重结构采用框架体系,次梁采用组合梁,墙体采用煤矸石烧结砖。
楼板厚度为100-120mm,采用C20混凝土。
教学楼的用钢量为58kg/m2(不包括楼板内的钢筋)。
一幢六层教学楼的建筑面积约12000平方米,钢结构吊装只需20天就可完成,浇捣各层混凝土楼面约需24天,在结构封顶以后许多工作都可以在各层楼面上同时进行,从而加快了施工进度。
图书楼的建筑平面是环形的,建筑上要求圆形的柱子,因而我们采用了钢管混凝土柱、梁柱节点如图13所示:
采用钢管混凝土柱以后,可以降低用钢量,但增加了施工难度,施工工期也要比采用H钢柱的建筑略长一些。
图书馆的活载为400kg/m2,比教学楼大。
全楼用钢量(不包楼板中钢筋)为55kg/m2。
广东省物资集团的汽车贸易市场,建在广州市机场路,是我们公司98年底完成的工程,为五层框架结构,汽车可直接开到各层楼面,钢结构吊装只用了20天,该工程投产已有两年多,使用效果还不错。
关于钢结构住宅,我们还在不断开发和研究。
对于建筑平面为矩形的一梯两户和一梯三户住宅都能充分发挥钢结构的优点。
我们选用的建筑平面如图14、图15所示。
建筑使用功能和技术经济指标都很好,用钢量约为45kg/m2(不包括楼板中的钢筋)。
建筑外墙采用蒸压轻质加气混凝土板(简称ALC板),江苏省已颁布这种板材的技术规程和标准图(均为地方标准),可以用于多层及高层建筑,板材的防水、耐火、抗风及抗震性能都通过了鉴定。
建筑内墙可选择的品种较多,广州生产的"壁神"板、江苏生产的ALC板以及常见的防火石膏板都可作为内墙板材。
ALC板材的容重为500kg/m2,设计取为650kg/m2,墙面不需要砂浆找平层,可以直接施工建筑面层(涂料或马赛克)因而大大减轻了墙体重量。
承重结构采用钢框架支撑体系,框架的梁柱均采用国产H型钢,在房屋纵横两个方向都布置了一定数量的竖向支撑,使框架的内力大为降低。
楼板采用现浇砼板,板厚为100-120mm,主、次梁上都设有栓钉以保证钢梁与楼板的连接。
马鞍山钢铁公司生产的热轧H型钢,品种非常齐全,供货也很及时,为我们推广钢结构提供了有力的支持。
钢结构防火采用耐火板材保护,耐火等级按二级考虑。
由于采用了轻板体系,大大减轻了建筑的总重量,包括活载在内每平方米平均重量仅970kg,远远比混凝土结构小。
因而结构所受到的地震力也大为减少。
以六层住宅为例,柱子最大轴力才100t,对地基承载力的要求很低。
在广东珠江三角洲很多地区都是淤泥地基,如采用钢构轻板住宅,可大大节约基础的造价。
四、钢结构的制作及施工
钢结构制作的主要工艺流程为:
根据建筑钢结构工程的结构特点及制作工艺流程,我公司引进了全套H型钢生产线。
在下料切割阶段选用了多头全自动数控火焰切割机(附图1),可根据需要切割出各种形状的零件,并能同时切割多个零件,有利于控制切割变形,该设备能满足等截面、变截面H型钢及弧形梁的切割;采用全自动H型钢组立机(附图2)可进行等截面、变截面H型钢的组装,适用于150~600×200~1500H型钢的组装,通过上部压轮施压使腹板与翼缘板紧密接触,以配合定位焊,组装速度和压轮压力可实现无级调节;焊接采用门式埋弧自动焊机(附图3),可同时对两条H型钢进行焊接,焊接电源稳定且具有很强的自调节性,数字显示焊接参数,焊接参数可实现无级调节;由焊接所产生的变形,本公司选用了全自动H型钢校正机(附图4),该设备可组装、校正两用,适用于150~600×200~1500H型钢的校正和组装;H型钢校正并经检验合格后,采用自动喷砂除锈生产线进行表面除锈(附图5),除锈质量等级可达到Sa3级,完全能满足钢结构表面除锈的质量要求。
另外,我公司为了满足建筑钢结构墙板、天面板、弧形板及檩条的生产需要,先后引进高速浪板成型生产线(附图6),只要将数量和长度输入电脑,便可连续生产,速度可达10m/min;可调数控C型钢生产线(附图7),根据输入的长度、数量及孔间距,自动生产,可加工125、150、200、250C型钢;数控PU发泡隔热板生产线(附图8),浪板成型后,可在该生产线上发泡,速度高达13.5m/min;数控弧形板生产设备(附图9),可根据建筑需要生产出各种弧度的彩板。
我公司对单层和多层钢结构的制作和施工具有较成熟的经验,前面已经提到的几个多层钢结构工程我们已成功制作和施工。
其中白云学院图书馆正在制作和施工,该工程采用钢管混凝土柱,柱上牛腿较长、牛腿翼缘板为弧形及牛腿间夹角不是直角等(附图10),与一般H型钢柱的制作及施工相比,难度增加了不少。
经工地现场顺利施工验证(附图11),我公司已成功解决了该工程制作和施工中存在的技术难题,为公司今后承接钢结构工程积累了宝贵经验。
自公司成立以来,我公司取得了一定的成绩,但作为一名总经理,我深感还有许多地方做得不够,尤其是在业务的拓展、技术的开发研究方面,还有巨大的潜力没有挖掘出来。
随着行业竞争的激烈,随着各项技术的日益更新和成熟,尤其是在中国即将加入世贸组织的环境下,如何面对同行业的竞争与挑战,对我公司来说是一个全新的课题,但我相信小平同志的一句话:
"发展才是硬道理"。
在此,我也希望以后能有更多的机会与各位同行交流,同时也希望得到大家的支持和帮助。
谢谢大家!
广州MPC国际钢构有限公司
朱灿镳
2001年5月24日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢结构 建筑工程 中的 应用