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序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇建筑鋼結(jié)構(gòu)論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
1建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重
近數(shù)十年來,前蘇聯(lián)、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國家,其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此,這幾個國家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時期,我國在這方面的發(fā)展則比較緩慢,水平也相對落后。近幾年來,隨著我國改革開放政策的實行和推進,我國的經(jīng)濟建設(shè)工作取得了突飛猛進的進展。在此期間,我國的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年,我國鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān);1998年我國鋼產(chǎn)量已達11434萬t,而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時機。但目前,我國與發(fā)達國家相比在許多方面還存在著明顯的差距,因此,為了推動我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展和應(yīng)用,我們急需了解國外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。
中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%~25%,而工業(yè)發(fā)達的國家則占30%以上。如美國和日本,該項指標均已超過50%.在我國,鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土用鋼筋,鋼絞線,鋼絲,門窗等,而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右,在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中,真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200~300萬噸。
根據(jù)1998年中期美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù),美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是:在20世紀50、60、70、80和90年代,以百萬美元計的年銷售額/以萬噸計的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190,如以50年代為例相應(yīng)的增長倍數(shù)分別達到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出,美國的建筑用金屬年銷售額增長很快,估計目前已經(jīng)超過25億美元,年加工量也已經(jīng)達到200萬噸以上。
2低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)
美國金屬建筑的主要市場分布:工業(yè)(生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)施等)、商業(yè)(商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等)、社區(qū)(私有及公有社區(qū)活動中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書館、教堂等)、綜合等方面,分別占到46%、31%、14%和9%的份額。
在美國,低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會和金屬房屋制造協(xié)會(AISC和MBMA)聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m,層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等,其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.
輕鋼建筑在一些發(fā)達國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面,以薄壁型鋼作檁條和圈梁,以焊接“H”型截面做主與梁,現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑,再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系,即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作,現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕,建設(shè)周期短,適應(yīng)性強,外表美觀,造價低,易維護等特點。由于自重輕,也降低了基礎(chǔ)的造價。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進入了中國市場,我國企業(yè)應(yīng)奮起直追,創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系,以適應(yīng)今后我國建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。
3高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)
由于人類文化生活不斷提高,對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕,強度高,施工快等獨特優(yōu)點,因此對高層、大跨度,尤其是超高層、超大跨度,采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高,最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu),而歷屆奧運會的場館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑,它們是:
1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈(1969年以前一直是最高的);
1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿(mào)易中心(南北兩座);
1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈;
1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈(KLCC,號稱目前世界最高,但美國的西爾斯大廈有異議);
我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層,建筑高度421m,結(jié)構(gòu)高度395m,也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環(huán)球金融中心大廈(95層460m)建成,則堪稱世界最高,實為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m,為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑,這又是我國的一大光榮。
巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系,它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能,是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓,該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院,其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經(jīng)分析,這種體系具有極強的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓,63層、高298.74m,也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形,其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”,通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系,具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度,其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。第三例是日本擬建的動力智能大廈(DIB-200),高800m,地上200層,地下7層,總建筑面積150萬m2,由12個巨型單元體組成。每個單元體是一個直徑50m、高50層(200m)的框筒柱,1~100層設(shè)4個柱,101~150層設(shè)3個柱,151~200層設(shè)1個柱,每50層設(shè)置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)上設(shè)有主動控制系統(tǒng),進一步削弱地震反應(yīng)。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結(jié)構(gòu)大廈,是諾爾曼。福爾特設(shè)計的。
4大跨度鋼結(jié)構(gòu)
大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu),當(dāng)然也有用“膜”完成的,但充氣膜由于一些缺點近年來很少用,張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場館,會議展覽中心,博覽館,候機廳,飛機庫等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館91m×122m(正放四角錐)。最大的雙層網(wǎng)殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂(Astrodome,直徑196m)及新奧爾良超級穹頂(Superdome,直徑207m)。90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼,建筑直徑229.6m,結(jié)構(gòu)直徑187.2m,采用三向網(wǎng)格,節(jié)點為能承受軸力和彎矩的剛性節(jié)點。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國1996年奧運會的主體育館棗亞特蘭大體育館(擬橢圓形平面,186m×235m),采用的是張拉整體體系的屋蓋,主要由索、桿、膜組成,是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。1993年日本建成的福岡體育館,直徑222m,是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂,而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂(Skydome,直徑203m),降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu)。超過300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成,并不是最優(yōu)方案,近年來研究較為成功的是雜交(混合)結(jié)構(gòu),即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀之交的千年穹頂(TheMilleniumDome),1997年6月開始擬建,僅用一年時間施工,1998年6月舉行升頂儀式,該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治,是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋,穹頂酷像飛碟,直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱(柱本身90m)通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的,桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對徑向索和7根環(huán)向索做成。穹頂高50m,中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán),上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福?。═eflon)的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2,總預(yù)算7.58億英鎊。館內(nèi)將以“標新立異時代”為主題舉行展覽會以迎接21世紀的到來。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘”、“時光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個展區(qū)。當(dāng)然,從理論角度講,跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實現(xiàn)的,為此,日本、美國學(xué)者和研究單位都在進行研究。如1959年富勒曾提出建造一個直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼,覆蓋紐約市第23-59號街區(qū),網(wǎng)殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網(wǎng)殼藍圖,其中500m為全天候多功能體育娛樂活動廳,1000m為創(chuàng)造理想未來城市,體現(xiàn)工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實當(dāng)中能否實現(xiàn)還有待于深入研究,但在橋梁方面,1000m左右跨度已經(jīng)實現(xiàn),世界上跨度最大的斜拉索橋為日本的多多羅大橋全長為890m;最大的懸索橋為日本的名石大橋(1991m),公路鐵路兩用最大跨度橋為香港的青馬大橋(懸索橋1377m)。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運會、博覽會等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國慕尼黑(覆蓋7.48萬m2體育場的索網(wǎng)建筑群),1976年加拿大蒙特利爾,1980年莫斯科,1984年美國洛杉磯,1988年韓國漢城(120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂),1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館(128m),1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂(186m×235m索穹頂)。2000年澳大利亞悉尼主體育場(11萬人,兩個220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼)。機場和機庫都屬于大跨度結(jié)構(gòu),在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機庫(一、二期)應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機庫(2-153m×90m)采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點平板網(wǎng)架,其跨度規(guī)模之大,在國際上是數(shù)一數(shù)二的,這是我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高,更是絢麗多彩。香港機場、馬來西亞機場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。目前,國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面,樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點的立體桁架體系??雌饋硇蹓讯烙^。我國深圳機場、首都機場、上海浦東機場就是典型的例子。
5我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距
從美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家的經(jīng)驗看,建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口,特別是大于50mm的厚鋼板,國產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大,而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板,具有以下類型:
①有高強度低預(yù)熱型(以前預(yù)熱75℃,現(xiàn)在預(yù)熱50℃)的厚鋼板590N/mm2級(HT590級);
②抗地震的厚鋼板,主要有低屈服比高強度鋼材(HT590~HT780級)和低屈服點鋼板,這種鋼材日本重點生產(chǎn),用于次要結(jié)構(gòu)上,當(dāng)?shù)卣饡r這種材料先屈服,保證主要結(jié)構(gòu)減少地震損失;
在建筑施工中鋼結(jié)構(gòu)具有其嚴重性。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)如果在施工中出現(xiàn)了問題,就會產(chǎn)生了一系列相關(guān)問題,包括:增加項目成本、延誤項目工程影響施工進度,甚至可能出現(xiàn)建筑倒塌,這樣就對人身安全及財產(chǎn)安全造成了威脅,也會產(chǎn)生不好的社會影響。綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)建筑施工具有一定的嚴重性。鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的施工相比雖然具有抗震性較強、施工工期較短、自重較輕以及裝配簡單等優(yōu)勢,如果在建筑施工中出現(xiàn)了問題,也會產(chǎn)生很嚴重的后果。
1.2鋼結(jié)構(gòu)施工的復(fù)雜性
在建筑施工中,鋼結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性。與鋼筋混凝土建筑相比,影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的因素更多且更復(fù)雜,所以,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的原因就更多更復(fù)雜。相同性質(zhì)的質(zhì)量問題也會因為不同的原因?qū)е?,這樣更加加大了質(zhì)量問題的分析、判斷以及判斷的復(fù)雜性。例如:在鋼結(jié)構(gòu)施工中,焊接裂縫的問題,在對其產(chǎn)生原因的分析中發(fā)現(xiàn)可能是發(fā)生于焊縫金屬中,也可能是母材熱影響。這種現(xiàn)象可能出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部也可能出現(xiàn)在焊縫表面,因為焊縫的冷熱性不相同,所以導(dǎo)致裂縫的走向也有差別。
2建筑鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制方法與應(yīng)用
2.1加強施工原材料質(zhì)量的控制
無論是任何建筑施工,原材料的質(zhì)量都是非常關(guān)鍵的,鋼結(jié)構(gòu)建筑施工也不例外,所以,建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的原材料質(zhì)量的控制至關(guān)重要。原材料對工程整體的質(zhì)量都起著非常關(guān)鍵的作用。我國鋼結(jié)構(gòu)建筑對原材料的要求如下:鋼材應(yīng)有屈服強度、抗拉強度、延伸率以及磷含量、碳含量和硫的合格保證。我國建筑行業(yè)在進行施工時的剛才必須附有鋼材的質(zhì)量證明書,鋼材的規(guī)格、品種以及性能都必須與現(xiàn)行的國家產(chǎn)品設(shè)計文件以及標準相符合,也達到化學(xué)成分的要求。此外,剛才表面的質(zhì)量在符合國家現(xiàn)行的標準外還需要與其他相關(guān)規(guī)定相符合,比如:如果剛才表面有劃痕、麻點以及銹蝕等缺陷的時候,深度必須小與該鋼材厚度的負偏差值的1/2;現(xiàn)行國家標準涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級GB8923規(guī)定的C級及C級以上,剛才的表面銹蝕的等級必須與之相符合。所以對施工原材料的控制是必要的也是必須的。
2.2做好施工組織設(shè)計,及時與設(shè)計單位溝通,施工注重細部節(jié)點
鋼結(jié)構(gòu)建筑施工時,必須按照施工圖進行施工及安裝。施工單位在確定施工圖之后,必須要組織相關(guān)的經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員對圖紙進行會審,對應(yīng)用范圍進行仔細核對,仔細檢查有沒有問題,并且仔細檢查節(jié)點圖的表述。仔細檢查設(shè)計總說明中有沒有強制性條文要求內(nèi)容的體現(xiàn),以及各類材料的型號、等級、規(guī)格、性能、施工質(zhì)量要求以及工程安全等級是否明確;節(jié)點設(shè)計的合理性;施工中的主要措施和施工難點,針對施工難點設(shè)計單位應(yīng)該預(yù)先提出完善方案。完善鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量。梁、柱安裝的時候,主要對查柱底板下的墊鐵是否墊平、墊實進行檢查,也要對柱的位移和垂直進行檢查,梁的側(cè)向彎曲、垂直、平直進行檢查,螺栓摩擦面清理和擰緊程度進行檢查,以前全部驗收合格之后才可以起吊。鋼結(jié)構(gòu)安裝形成了空間空間固定單元同時驗收合格之后,施工單位必須將基礎(chǔ)頂面的空間用膨脹混凝土以及柱底板進行二次澆筑密實。
2.3安裝階段的質(zhì)量控制
①安裝之前要標志構(gòu)件供應(yīng)計劃以及安裝計劃,對土建基礎(chǔ)施工的柱腳定位軸線進行復(fù)核,之后進行埋設(shè)地腳螺栓。一般先進行軌道安裝,在完成軌道橫梁基礎(chǔ)后,再在橫梁指定的位置進行打孔,按照相關(guān)規(guī)范在孔中放入預(yù)留的螺栓,之后灌入硫磺水泥砂漿,最后用吊車將軌道放在橫梁上、裝上裝上軌件之后擰緊螺栓。②如果工程的結(jié)構(gòu)跨度較大,最好的方法是首先安裝立柱,然后再進行吊裝組。立柱安裝的前提是保證基礎(chǔ)面和柱底面接觸緊密、平整,在此基礎(chǔ)上擰緊螺絲,焊牢之后再進行基礎(chǔ)二次澆注混凝土。③對鋼屋梁首先要用平拼法進行拼裝,按照圖紙的尺寸根據(jù)圖紙尺寸放出拼裝大樣圖,按照圖紙的要求來對鋼結(jié)構(gòu)的拼裝尺寸及外形進行制造,之后才可以擰緊螺栓。在拼裝工作結(jié)束后,應(yīng)該用木桿對鋼屋架進行牢固處理,堆放時保持立起翻身,如此可以有效的預(yù)防形變。④第一榀屋面梁吊裝到位后首先用1~2根檁條和梁連接固定,然后吊裝第二榀時用1~2根檁條與第一榀連接,同時把其他的檁條用吊車放置在兩梁智商,其他也按照此步驟進行操作。⑤在安裝屋面檁條的同時即可安裝墻面檁條。安裝檁條時應(yīng)保證其與角鋼及梁焊接部位焊接牢固,墻面檁條要注意各檁條的位置、標高。預(yù)留門窗口尺寸要比實際尺寸大5~7mm,檁條的橫平豎直要用水準儀和磁力線墜測量。⑥檁條安裝結(jié)束之后,就可以對開始面板進行安裝,安裝屋面板的時候一定要屋脊和第1塊板垂直,保證墻面彩板沒有缺陷。與此同時,安裝人員應(yīng)該與其保持距離,這樣才能更好的保證施工人員的安全,也是我國以人為本的體現(xiàn)。安裝結(jié)束之后,屋面不允許被人踩踏,并且對其他工作人員的負重行走進行嚴格的控制,尤其是其他作業(yè)絕對不可以在已經(jīng)安裝的面板上進行。⑦最后進行門窗洞口的安裝,門口的兩側(cè)都需要設(shè)置通長槽鋼龍骨,門框與槽鋼龍骨連接,外包彩板連接扣件,窗框四周需提前安裝槽形彩板連接件,在窗口找正之后再用鉚釘把槽形連接件固定在彩板上。
2.4鋼結(jié)構(gòu)油漆階段質(zhì)量控制
鋼結(jié)構(gòu)施工的工序流程:
1.鋼柱安裝
鋼柱在運輸?shù)轿恢?,它的擺放安裝過程需要注意以下五點要求:(1)定位軸線在鋼柱擺放的基礎(chǔ)混凝土平面上用水墨線標記出鋼柱所在位置的十字線,并且在鋼柱柱身上相應(yīng)地標記出定線。(2)鋼柱吊裝進行鋼柱吊裝采用臨時吊裝耳板,在鋼柱吊裝就位后再做切割磨平的一些工作。然后考慮到鋼柱的長度,吊裝過程中應(yīng)采用斜拉起吊,同時將柱腳用木板墊高。(3)柱就位軸線調(diào)整運用專用角尺檢查鋼柱就位的情況并進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整工程中需要三個人同時操作,一個人移動鋼柱,另外一個人協(xié)助穩(wěn)定,最后一個人進行檢測。那么鋼柱就位的標準就是:鋼柱柱身的定位線與基礎(chǔ)平面上標記好的定位線相一致,而且誤差必須必須小于2毫米。(4)柱頂標高調(diào)整鋼柱就位軸線調(diào)整完畢后,需要進行鋼柱標高的調(diào)整。其操作方法為:首先在柱身上標記標高基準點,然后利用水準儀測定其差值,適當(dāng)?shù)脑黾訅|片(注意墊片最多不能超過2片)進行調(diào)整鋼柱的柱頂標高。(5)鋼柱垂直度校正1)初步校正:對鋼柱的垂直角度作出初步的調(diào)整和校正,還可以利用水平尺完成這一項工作。2)精確校正:同時利用兩臺經(jīng)緯儀進而從鋼柱的兩個側(cè)面來觀測,利用纜風(fēng)繩的擺動來進行精確的調(diào)整和校正,并且注意要在柱腳下墊鐵。等精確校正完畢之后,就緊固鋼柱的腳螺絲,并將其柱腳和墊鐵牢固焊接。
2.鋼梁安裝
(1)起吊準備對鋼梁吊裝之前,需要仔細的檢查它的編號、型號、幾何尺寸、承剪板的位置和方向以及螺栓連接面和焊縫質(zhì)量。另外在起吊鋼梁之前,要提前對鋼梁身上的污物和浮銹進行清除摩擦,并且將梁和柱對接的定位線標記在梁身。(2)吊裝過程運用兩點綁匝吊裝法對鋼梁進行吊裝。當(dāng)?shù)跹b基本就位的時候,仔細的調(diào)整鋼梁的位置以使得梁身上的定位線和鋼柱身上的定位線基本上達到吻合,隨即進行點焊操作加固。(3)鋼梁的焊接(4)次梁的安裝一部分次梁的安裝可使用人工用棕繩吊到就位點實施焊接安裝。
3.焊接的操作標準
(1)待焊接的部位的表面及邊緣應(yīng)該保持清潔、整齊,不能有裂紋、油污、毛刺、氧化皮等其他雜質(zhì)。(2)焊縫區(qū)之外的母材上,應(yīng)該避免電弧擊痕。如有電弧擊痕遺留下的裂紋或者傷斑,要打磨并做好檢查。(3)完工焊縫應(yīng)要清除熔渣,焊縫和附近母材用鋼絲刷來清除干凈,焊接結(jié)束和驗收前,施焊的接頭不能油漆。(4)用角焊縫連的工件,要盡可能密貼,如果間隙超過了1.6mm,要增加焊縫焊角,增加的值等于它根部的間隙值。嚴禁用填充物填充間隙。(5)在正式焊接過程中,如果查出定位焊有裂紋必須將它鏟除以防止形成隱患。(6)制作使用的焊條要符合焊接工藝規(guī)定使用的經(jīng)過設(shè)計批準的焊條。(7)從事焊接操作人員是選用合格的焊接人員。(8)機械、工具、焊接材料和其他輔助的材料必須有產(chǎn)品合格證,且按照技術(shù)的要求使用。(9)焊接之前必須檢查焊口的尺寸和清理情況,合格后才能施焊。
4.防火噴涂
(1)噴涂工藝的流程先利用攪拌機拌料,其次對拌料振動篩過濾,然后把過濾后的料倒進料斗,接著用噴涂工具把料噴涂在結(jié)構(gòu)的表面,最后加覆防火涂料進行固化。需注意流程中,要重點重復(fù)最后兩道工序,以達到標準要求的厚度。(2)注意事項1)拌料過程配料時要嚴格按照涂料的配比。攪拌時間不能夠少于20分鐘,攪拌合格標準,涂料內(nèi)沒有結(jié)塊、稠度均勻,還要求流動性達到施工要求,涂料以用手抓起掌心向下,涂料不落下。2)噴涂過程中,第一遍為防止涂料在固化過程中產(chǎn)生裂紋,厚度達到4到8mm之間。噴槍操作時,距工作墻面的距離必須小于0.3m。3)噴涂完成后,需檢查噴涂效果,尤其是角落和縫隙處。厚度不夠處進行補涂。
鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量管理
建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量管理分為施工前的前期質(zhì)量管理、施工中的過程質(zhì)量管理和完工后的質(zhì)量監(jiān)督管理三個方面,這也是實現(xiàn)全面質(zhì)量管理的具體體現(xiàn):
1.前期質(zhì)量管理
前期質(zhì)量管理,即施工準備階段,此項工作將貫穿整個施工過程,有計劃有步驟的實施工程,為工程質(zhì)量管理提供了保障和依據(jù)。前期質(zhì)量管理包括采購階段的質(zhì)量把關(guān)和鋼結(jié)構(gòu)工程的拼裝管理。不論是材料選購的質(zhì)量還是焊工技術(shù)和焊接材料,都必須嚴格按照質(zhì)量要求進行,對進場的構(gòu)件、材料要及時報檢,保證其質(zhì)量。施工現(xiàn)場必須對現(xiàn)場施工人員、機械設(shè)備及用電等進行嚴格管理,進入施工現(xiàn)場人員需戴安全帽,電工應(yīng)穿絕緣鞋,高空作業(yè)必須系好安全帶等。
2.安裝過程質(zhì)量管理
鋼結(jié)構(gòu)安裝階段必須要有監(jiān)督人員在現(xiàn)場對工程質(zhì)量進行監(jiān)督管理。具體實施過程如下:(1)熟悉圖紙與原設(shè)計的一致性、合理性和適用性。(2)檢查安裝運輸設(shè)備、起重、場地的安全性,工地焊接設(shè)備的適用性。(3)復(fù)查建筑物的定位軸線、標高、位置等。(4)抽查成品件的外形尺寸和表面質(zhì)量,抽查的數(shù)量為同類構(gòu)件的10%。(5)設(shè)計圖樣規(guī)定貼緊的節(jié)點接觸面不少于70%,且邊緣間隙不大于0.8mm,用0.3的塞尺抽查10%且不少于3件。(6)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝工程及金屬壓型板工程的控制和檢驗。
3.后期質(zhì)量管理
1.2鋼柱吊裝技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)中,鋼柱吊裝技術(shù)是一項非常重要的施工技術(shù)手段,它在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中占有非常重要的地位。鋼柱是鋼結(jié)構(gòu)建筑中所需要的重要部件。鋼柱在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中主要應(yīng)用于高層建筑總高度以及高層建筑層高的決定性豎向構(gòu)件。在對鋼柱元件進行加工制造的過程中,應(yīng)該嚴格的要求它的規(guī)格,嚴格的按照有關(guān)規(guī)定的標準對其進行合理有效地加工,確保鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工程中的需求量。鋼柱在翻樣下料的操作工藝流程中,必須要充分全面地考慮到所存在的負面因素,如由于焊接縫隙而產(chǎn)生鋼柱收縮變形的現(xiàn)象,另外,鋼柱還可能會產(chǎn)生豎向荷載的現(xiàn)象。因此,對于鋼柱的實際操作中的長度不能等同于設(shè)計當(dāng)中的長度。在實際的造作中不能對其有分毫之差,一旦出現(xiàn)一點差錯,就很可能影響到整個工程的正常運行。
2鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工中的質(zhì)量控制
在進行鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工過程中,施工圖紙在建筑施工中占有主導(dǎo)的作用,施工圖紙是保證施工正常進行的前提,同時也是保證施工質(zhì)量的前提條件。因此,必須重視鋼結(jié)構(gòu)在施工前圖紙的繪制環(huán)節(jié),一定要確保圖紙繪制的準確性??梢圆捎脙煞N方法來確保鋼結(jié)構(gòu)建筑圖紙的準確性。一是建筑施工單位應(yīng)該聯(lián)合設(shè)計單位共同對圖紙的繪制進行監(jiān)工,以確保圖紙的設(shè)計以及繪制的質(zhì)量。二是在圖紙審查的過程中,檢查的人員應(yīng)該認真仔細的對其進行詳細的解讀,確保其他工作人員能夠?qū)ㄖD紙所表達的內(nèi)容都了然于胸。另外,在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的工程中,應(yīng)該確保施工人員擁有一定的建筑技術(shù)。有一個良好的施工團隊,可以確保建筑的施工質(zhì)量。
2關(guān)鍵技術(shù)實施
1)鋼椽裝飾方案及二次深化設(shè)計。鋼椽包裝選用強度、耐久性好的鋁單板為裝飾材料,經(jīng)過裁剪、折邊、彎弧、焊接、打磨等工序,由工廠化加工成所需的形狀和尺寸,最后在構(gòu)件上進行符合古建筑風(fēng)格特征的氟碳面漆噴涂。在構(gòu)件制作前先對現(xiàn)場已安裝完成的鋼椽構(gòu)件及椽檔間距進行復(fù)測,按實測結(jié)果應(yīng)用計算機對鋼椽之間的檔距進行統(tǒng)籌調(diào)整、均分和排版設(shè)計,對正身椽及翼角部位等裝飾椽分塊編號,然后繪制鋁板加工圖。正身椽、正面、側(cè)面大樣圖見圖1,圖2。2)鋼正身椽包裝固定。鋁單板裝飾構(gòu)件制作成型后,先在椽頭以椽的出挑和起翹確定鋼連檐(傳統(tǒng)仿古建筑中連檐是指固定檐椽頭和飛椽頭的連接橫木)的位置,保證連檐的空間曲線自然、順暢、優(yōu)美,本工程由于構(gòu)造要求鋼連檐采用50×50×5的角鋼,底面與鋼椽、屋架頂面焊接牢固,位置距椽頭80mm;后用小線翻出第一根正身椽以及翼角椽的位置再進行安裝。安裝時采用單個安裝,先根據(jù)放線位置安正身椽,整塊板通過四周鋁角碼采用3.2鉆尾絲及鋁板固定件與鋼椽上的木望板連接固定,鋁角碼型材統(tǒng)一,嚴格按設(shè)計間距安裝;正身椽安裝完畢后椽檔采用寬度為120mm的鋁單板平板補檔,并通過四周鋁角碼與上部木望板連接固定。鋁單板包椽反折邊固定節(jié)點圖見圖3。3)翼角部位的特殊控制。a.傳統(tǒng)建筑中翼角部分從立面上看是檐口的一條由飛身椽子開始,逐漸向上翹的曲線;從平面上看,又是一條向45°斜角方向逐漸伸出的自然和緩的曲線,似展翅的鳥翼,從而形象稱之為翼角。在本工程翼角部分的鋁單板制作是個難點,此部分鋼椽從正身椽到老角梁是每隔一椽設(shè)置,間距較大,中間用鋁單板均勻填補并要反映出仿古建筑翼角的曲線。這就使鋁單板裝飾的斷面形式為變截面矩形,所設(shè)鋁單板椽頭和椽尾尺寸差異較大,與此同時,椽身和椽尾的長度也在變化。為解決這些復(fù)雜的變化,此部分測尺時先在現(xiàn)場用三合板做1∶1木質(zhì)節(jié)點實體模型,排列出翼角椽的次序位置,椽身斷面由正方形變?yōu)榱庑?,由椽頭的菱形直接過渡成椽尾處薄厚不等的楔形,并呈散射狀排列,以此確定翼角部位的空間曲線;然后按照模型的尺寸試樣進行加工,以保證成型后角度及尺寸位置的準確,體現(xiàn)仿古翼角的曲線和造型。b.本工程四個廡殿頂,每個廡殿頂有四個翼角,必須要求同一屋面的四個翼角椽斷面形狀、尺寸應(yīng)統(tǒng)一,長度均按照實體模型尺寸,椽身斜形、翹曲部分應(yīng)逐根加大至實際需要尺度。需要注意的是翼角處鋁單板尾部與鋼結(jié)構(gòu)柱子連接不采用角碼安裝,而是對與鋼柱結(jié)合處的鋁單板進行反折邊,然后打孔用鉆尾絲上于木基層底面,反折邊一方面是為了保護柱子使之安裝時不變形,另一方面起角碼固定作用。此處鉆尾絲固定時嚴禁扭曲、變形、碰傷,嚴格控制安裝精度,確保立面垂直度2mm;表面平整度2mm;接縫平直0.5mm。翼角鋼椽外包鋁單板效果圖見圖4。4)構(gòu)件連接接口、接縫的細部處理。a.鋁單板安裝時,鋁角碼固定處留有15mm的分隔縫,為保證仿古建筑檐椽的整體效果銜接自然、統(tǒng)一,采用泡沫棒填縫,硅酮耐候膠密封的方式進行銜接處理;正身椽、翼角鋁單板包椽安裝完成后,椽頭雀臺處與鋼連檐、瓦口木連接處的20mm接縫處,必須用耐候膠嵌縫予以密封,防止氣體滲透和雨水滲漏。b.接縫處理除考慮立面的裝飾效果外,更要考慮受熱膨脹后的熱伸縮量,嵌縫耐候膠注膠時應(yīng)注意:第一,充分清潔板間縫隙,保證粘結(jié)面清潔,并加以干燥;第二,為調(diào)整縫的深度,先在縫內(nèi)填充聚氯乙烯發(fā)泡材料(泡沫棒)再注膠;第三,注膠后應(yīng)將膠縫表面抹平,去掉多余的膠;第四,注意注膠后應(yīng)養(yǎng)護,膠在未完全硬化前,不要沾染灰塵和劃傷。c.鋁單板安裝完工后,從上到下逐層將鋁單板表面的保護膠紙撕掉,同時逐層同步拆架,拆架時應(yīng)注意保護鋁單板,不要碰傷、劃傷,最后完成整個鋁單板包椽工程的施工。正身椽外包鋁單板裝飾效果見圖5。
1輕鋼結(jié)構(gòu)建筑及輕鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展現(xiàn)狀
1.1輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
改革開放以來,中國的鋼產(chǎn)量有了很大的提高,特別是從1997年以后,中國的鋼產(chǎn)量突破1億t,但中國的鋼結(jié)構(gòu)用鋼量占總鋼產(chǎn)量的比例僅為3%左右,而在鋼結(jié)構(gòu)用鋼量中,建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量又僅占10%,(大部分為工業(yè)車間、汽車展廳等)這與中國作為產(chǎn)鋼大國的地位是很不相稱的,為此,國家外經(jīng)貿(mào)委會同冶金部制定了在建筑工程中推廣使用鋼結(jié)構(gòu)的一系列政策措施,鼓勵建筑工程采用鋼結(jié)構(gòu)形式,爭取在2010年建筑鋼結(jié)構(gòu)的用量達到總鋼產(chǎn)量的6%。
1.2輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展現(xiàn)狀
中國輕鋼結(jié)構(gòu)住宅起步很晚,只是改革開放后,從國外引進了一些低層和多層鋼結(jié)構(gòu)住宅,才使我們有了學(xué)習(xí)與借鑒的機會。1986年意大利鋼鐵公司和冶金部建筑研究總院合作,介紹了一種低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系-Bsis,并在冶金部建筑研究總院院內(nèi)建造一棟二層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅樣板房;1988年日本積水株式會社贈送上海同濟大學(xué)兩棟輕鋼結(jié)構(gòu)住宅(二層),建在同濟新村中;20世紀90年代個別國外公司為推廣其產(chǎn)品在北京、上海等地建立多層輕鋼結(jié)構(gòu)辦公、住宅樓。
大規(guī)模研究開發(fā)、設(shè)計制造、施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅還是近幾年才發(fā)展起來。目前,在北京、天津、山東萊蕪、安徽馬鞍山、上海、廣州和深圳等地開展低層、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點工程,目前已經(jīng)建成幾十萬平方米,這說明了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展勢頭良好。
近年來,隨著城市建設(shè)的發(fā)展和高層建筑的增多,中國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展十分迅速,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種綠色環(huán)保建筑,已被建設(shè)部列為重點推廣項目。特別是在中國大中城市中,人多、土地資源少,而人們對住宅密度、環(huán)境綠地等要求越來越高的情況下,較大范圍應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)住宅,這是中國生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物,它是符合國家產(chǎn)業(yè)政策的推廣項目。
2輕鋼結(jié)構(gòu)住宅相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式住宅的優(yōu)勢分析
2.1鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢
2.1.1能合理布置功能區(qū)間
利用鋼材強度高的特點,設(shè)計可采用大開間布置,使建筑平面能夠合理分隔、靈活方便,創(chuàng)造開放式住宅。而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(磚混結(jié)構(gòu)、砼結(jié)構(gòu))由于材料性質(zhì)限制了空間布置的自由,如果開間過大,就會造成板厚、梁高、柱大,出現(xiàn)“肥梁胖柱”現(xiàn)象,不但影響美觀,而且自重增大,增加造價,購房者在二次裝飾時,經(jīng)常由于自行改變墻置,增加隱患。
2.1.2輕鋼結(jié)構(gòu)住宅空間利用率高
在空間使用率上。鋼結(jié)構(gòu)的斷面小,與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比可增加建筑有效面積8%左右。在建筑風(fēng)格上,鋼結(jié)構(gòu)建筑也更顯靈活豐富,戶內(nèi)空間可多方案分割,可以滿足不同用戶的需求。
2.1.3自重輕、抗震性能好
相同建筑面積的建筑樓層,輕鋼結(jié)構(gòu)自重輕,根據(jù)比較,6層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的重量,僅相當(dāng)于4層磚混結(jié)構(gòu)住宅的重量。而且鋼材具有延性,能比較好地消耗地震帶來的能量,所以抗震性能好,結(jié)構(gòu)安全度高。
2.2鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟性占優(yōu)勢
2.2.1施工方便、工期短
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,可以實行工廣化生產(chǎn),現(xiàn)場安裝。由于現(xiàn)場作業(yè)量小,對周圍環(huán)境污染少,同時,施工機械化程度高,加快了施工速度。根據(jù)統(tǒng)計,同樣面積建筑物,鋼結(jié)構(gòu)比砼結(jié)構(gòu)工期可縮短1/3,而且可節(jié)省支模材料。
2.2.2綜合造價低
由于自重輕,基礎(chǔ)費用降低,總體用料減少,直接成本降低,建設(shè)工期短,間接費又可減少,所以綜合造價低。
2.2.3符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求
輕鋼結(jié)構(gòu)適宜工廠大批量生產(chǎn),工業(yè)化程度高,并且能將節(jié)能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合于一體,成套應(yīng)用,將設(shè)計、生產(chǎn)、施工—體化,提高住宅產(chǎn)業(yè)化的水平。
另外,鋼材報廢后可實現(xiàn)100%廢品再回收利用,所以稱“鋼結(jié)構(gòu)建筑”為“綠色建筑”毫不為過,它是適應(yīng)我們?nèi)祟惪沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的新型建筑形式。
3輕鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展阻力(頸瓶)分析
3.1社會認可度
輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展面臨的首要問題是整個社會對這種新住宅體系的接受需要一個過程。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系是在國外尤其是北美地區(qū)木結(jié)構(gòu)住宅的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,這兩種體系雖然在國外已經(jīng)十分成熟和完善,但是對于中國來說卻完全是新東西。,因而各種困難幾乎無處不在。中國的消費者由于長期以來住慣了磚混或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的住宅,從慢慢開始接受到逐步喜歡輕鋼結(jié)構(gòu)住宅,也需要—個漸進的過程。
3.2發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)上還不夠成熟
鋼結(jié)構(gòu)體系住宅成套技術(shù),由于過去缺乏技術(shù)引導(dǎo),市場需求沒有達到產(chǎn)業(yè)化程度,因此,中國的相關(guān)產(chǎn)品功能性單一。工業(yè)化程度不高,產(chǎn)品質(zhì)量還不能滿足住宅產(chǎn)業(yè)化標準的要求。目前,該技術(shù)零散而不系統(tǒng),技術(shù)水平及標準參差不齊,不配套,需進一步研究創(chuàng)新并進行整合。
此外,在建材和部品方面,目前建造輕鋼結(jié)構(gòu)試驗工程所需材料許多要從國外運來,甚至有些由外商在中國大陸委托加工的部件,往往也只能到國外去采購,在國內(nèi)市場上一時還找不到。這也制約了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展和推廣。
3.3專業(yè)技術(shù)人才缺乏
在人員方面,由于國內(nèi)無論中等或是高等專業(yè)學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容中均少涉及輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系,因此中國建筑類專業(yè)的工程技術(shù)人員對這一體系知之甚少,而更加缺乏的是熟練技術(shù)工人,所以雖然這一體系單純從技術(shù)層面上講并無多少難度,但真正推行起來卻往往缺乏得力的骨干。
3.4工程造價問題
目前,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅在中國大陸的報價大約是同條件傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)住宅的1.5倍左右,國內(nèi)消費者近期還難以接受。然而這種價格在國外比起其他結(jié)構(gòu)形式住宅的造價來說,卻具有很強的競爭力,這也就是為什么輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在國外能夠蓬勃發(fā)展的原因。任何新技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展都是與所處社會的技術(shù)經(jīng)濟背景相聯(lián)系、相適應(yīng)的,目前,美、日、歐等發(fā)達國家和地區(qū),人均GDP約為中國的40~50倍,勞動力價格約為中國的20~30倍,因此,符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅在發(fā)達國家遠比中國更易被市場接受。而中國由于科技和生產(chǎn)力發(fā)展水平較低,勞動力價格便宜,盡管輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的性能和舒適度較高,但其對下傳統(tǒng)建筑形式住宅的競爭優(yōu)勢反倒不夠明娃,因而市場接受起來比較緩慢。
3.5缺乏有針對性的鋼結(jié)構(gòu)住宅規(guī)范及相應(yīng)標準
中國的標準規(guī)范是針對兒十年來大量使用的結(jié)構(gòu)體系編制的,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系此前在中國屬于技術(shù)空白,所以不能滿足
中國現(xiàn)行強制性規(guī)范的某些條文。例如中國建國以后建造的建筑物,多采用磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料,由此導(dǎo)致中國的《建筑設(shè)汁防火規(guī)范》在材料選用方面似乎較國外苛刻,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅難以滿足其要求。這種與國內(nèi)規(guī)范不銜接的狀況,使輕鋼結(jié)構(gòu)住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段,都會遇到數(shù)不盡的障礙與麻煩。
3.6鋼結(jié)構(gòu)住宅本身缺陷
鋼結(jié)構(gòu)防火能力差。經(jīng)過防火處理的鋼結(jié)構(gòu)的耐火時間也只有2h~3h,遠遠遜色于磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。
3.7缺乏相適應(yīng)的建筑管理模式
在建筑管理方面,中國現(xiàn)行的建筑管理模式與輕鋼結(jié)構(gòu)住宅這種工業(yè)化生產(chǎn)方式也不適應(yīng),中國加入WTO以后,國外許多住宅生產(chǎn)企業(yè)希望進入中國大陸市場,但是他們搞不清自己來到中國后應(yīng)當(dāng)申領(lǐng)什么資質(zhì),屬于什么身份——設(shè)計單位?施工單位?集成商?還是制造商?
4鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展前景展望
按發(fā)達國家的最低水平推算,中國鋼結(jié)構(gòu)用鋼量至少有3600萬t的發(fā)展空間。在近期內(nèi),國家將大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑,力爭每年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼將占全國鋼材總產(chǎn)量的3%以上,年均鋼材消費量為350萬t~400萬t;到2015年,將再翻一番,全國建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材占鋼材總產(chǎn)量的6%以上,由此可見,鋼結(jié)構(gòu)住宅市場前景十分廣闊。
4.1適合建筑用的特種鋼將不斷涌現(xiàn)
隨著中國鋼鐵企業(yè)冶煉技術(shù)的提高,為適應(yīng)市場的需求,適合建筑用的特種鋼必將不斷地涌現(xiàn),例如寶鋼、武鋼等鋼鐵企業(yè)成功開發(fā)的耐火耐候鋼,它是通過合適的技術(shù),使鋼材含有特定的成分(如加鉬等),使鋼材的表觀結(jié)構(gòu)及金相組織發(fā)生變化,從而使鋼材本身生成所需的耐火性和耐候性,多種新型建筑用鋼的出現(xiàn)將大力推動鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。
4.2國家將重點支持輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)
輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)在中國才剛剛涉入,中國現(xiàn)在是一個產(chǎn)鋼大國,年產(chǎn)量3億多t,發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅有很大的潛力。20世紀90年代,國家建設(shè)部和國家經(jīng)貿(mào)委一致通過,將“輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開發(fā)和應(yīng)用”作為中國建筑業(yè)用鋼的突破點,并正式列入國家重點技術(shù)創(chuàng)新項目。這一舉措為中國的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如今,由于國家的宏觀調(diào)控作用,房市出現(xiàn)了前所未有的低迷,在這個時機推出鋼結(jié)構(gòu)住宅,利用鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢來吸引市民目光,刺激消費,增加市場的購買力,起著事半功倍的作用。
4.3鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)將不斷發(fā)展
隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)也必將不斷的成熟,大量的適合輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的新材料也將不斷的涌現(xiàn),同時,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)建筑規(guī)范、建筑標準也將隨之逐漸完善。相信不久的將來,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅必然會給住宅產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)帶來一場深層次的革命。
4.4發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)住宅是中國住宅產(chǎn)業(yè)化的必由之路
住宅產(chǎn)業(yè)化是中國住宅業(yè)發(fā)展的必由之路,因為這將成為推動中國經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),標準化制作,而與之相配套的墻體材料可以采用節(jié)能、環(huán)保的新型材料,它屬綠色環(huán)保性建筑,可再生重復(fù)利用,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略,因此輕鋼結(jié)構(gòu)體系住宅成套技術(shù)的研究成果必將大大促進住宅產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展,直接影響著中國住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和前途。
建筑比較
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要材料是鋼結(jié)構(gòu)框架輔以彩色金屬壓型鋼板,由于其框架結(jié)構(gòu)以門式剛架為主,因此,其建筑表現(xiàn)是以門式剛架為基礎(chǔ)進行衍化。從總體上說,輕鋼結(jié)構(gòu)建筑以簡捷明快的特點得到各界認可。按的情況,國內(nèi)外企業(yè)所承建的建筑在建筑表現(xiàn)上其差距主要有以下三個方面:
(一)建筑設(shè)計理念上的差距
從本質(zhì)上講,輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計仍然執(zhí)行現(xiàn)行的各種建筑規(guī)范,與混凝土建筑沒有本質(zhì)的區(qū)別。但其建筑理念由于使用材料的特殊性,確有與混凝土不同的地方,進而使其建筑表現(xiàn)出多種差別。
1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化
混凝土建筑的設(shè)計都是按著先建筑設(shè)計后結(jié)構(gòu)設(shè)計的理念進行設(shè)計,而輕鋼結(jié)構(gòu)建筑由于其特殊的材料和先進的設(shè)計軟件,得以使設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計,即建筑設(shè)計完成與結(jié)構(gòu)設(shè)計同時完成。目前,國外輕鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)都是遵循這樣一條理念,而國內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)仍執(zhí)行混凝土建設(shè)設(shè)計的原則。建筑設(shè)計按混凝土建筑的設(shè)計方式進行設(shè)計,在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候一方面很難完整地表現(xiàn)其建筑風(fēng)格,另一方面也破壞了輕鋼結(jié)構(gòu)建筑特有的建筑特色。比如,輕鋼結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)大跨度,而混凝土結(jié)構(gòu)很難實現(xiàn)。由于建筑設(shè)計工程師不了解這一情況,因此,其設(shè)計的建筑可能都是小跨度的建筑,這就有可能失去建設(shè)具有恢弘氣勢的大跨度建筑的機會。這主要由于目前國內(nèi)眾多設(shè)計院沒有先進的設(shè)計軟件的原因造成的。今后隨著各種先進的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的普及,這一會得到圓滿的解決。
2、圍護系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化
在這方面我國企業(yè)的基本做法是,主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、維護系統(tǒng)的設(shè)計分開來進行,而國外普遍的做法是統(tǒng)一進行設(shè)計,甚至有些企業(yè)仍然執(zhí)行建筑模數(shù)制以保證建筑整體安裝的精確度。比如,在兩個立柱之間安裝內(nèi)墻板,按前者的做法,內(nèi)墻板從左柱開始排板是高肋,到右柱都是高肋。實際上這表明按前者的做法不能保證安裝的精確度,而后者能保證安裝的精確度。
3、配件系統(tǒng)與整體建筑系統(tǒng)設(shè)計一體化
國外企業(yè)設(shè)計的建筑在安裝時,基本保證安裝結(jié)束的時候,地面上沒有多余的配件,建筑上也沒有缺少的配件。而國內(nèi)多數(shù)企業(yè)的情況卻是或者少配件,或者多配件。這是因為配件系統(tǒng)的設(shè)計與整個建筑系統(tǒng)的設(shè)計不統(tǒng)一的結(jié)果。而建筑表現(xiàn)也因此受到。當(dāng)然,這里也有一個配件標準化的問題。
(二)建筑表現(xiàn)形式的差距
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑表現(xiàn)主要有以下四個方面的特征,即規(guī)模、線條、色彩和變化。在這四個方面,我們都不同程度的存在差距。
1、建筑規(guī)模:國外企業(yè)設(shè)計的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑在建筑規(guī)模的表現(xiàn)上,表現(xiàn)得相當(dāng)出色,特別是一脊雙?;驇畠簤Φ拇罂缍容p鋼結(jié)構(gòu)建筑,具有恢弘的建筑氣勢。這種用建筑規(guī)模表現(xiàn)建筑風(fēng)格的作品,出自國內(nèi)企業(yè)之手的,目前還不多見。
2、金屬壓型鋼板的線條:線條是表現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的風(fēng)格最獨特的特征,這種勻稱的線條,或橫或縱,使得輕鋼結(jié)構(gòu)建筑富有流暢的金屬質(zhì)感,與傳統(tǒng)的混凝土建筑相比較形成極大的反差,體現(xiàn)了強烈的的氣息。但國內(nèi)企業(yè)建筑往往在不經(jīng)意間破壞了這種線條,而使得建筑物整體形象呆板、呆滯。
墻面采光窗的不合理設(shè)置,是破壞這種線條的主要原因。如前所述,國內(nèi)設(shè)計多是采用先建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的方式。建筑設(shè)計時,為了考慮建筑采光,在墻面設(shè)置了大量的采光窗。這種采光窗雖然滿足了采光的需要,但在建筑上卻破壞了墻面的線條造型。其實,輕鋼結(jié)構(gòu)建筑,由于可以大量使用屋面采光板采光,從而減少墻面開窗的數(shù)量,這樣就可以非常有效地既保證建筑采光又不破壞墻板的線條。
另外,墻板的線條在板型方面,我們也有差距,這也是線條造型的又一個重要因素。
3、建筑色彩:多種色彩的金屬壓型鋼板使得輕鋼結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)得豐富多彩,特別是大膽使用跳躍性色彩和冷色調(diào),可以給人一種明顯區(qū)別于傳統(tǒng)建筑的耳目一新的感覺。色彩的表現(xiàn)包括兩個部分,一部分是屋面、墻面板的色彩表現(xiàn),另一部分是收邊泛水等飾件的色彩表現(xiàn)。國內(nèi)多選擇白色、蘭色、紅色,很少選擇褐色黑色、以及多種色彩組合。這既有群體審美意識的趨向,也有國內(nèi)自己生產(chǎn)的板材色彩單調(diào)的問題,還有設(shè)計工程師建筑審美問題,更有業(yè)主主觀武斷的問題。
4、建筑變化:國外企業(yè)設(shè)計的規(guī)模較小的建筑在追求建筑風(fēng)格方面,多借鑒小規(guī)?;炷两ㄖ慕ㄖL(fēng)格,包括混凝土建筑的裝修裝飾表現(xiàn)。雖然規(guī)模小,但多富變化,使得小規(guī)模建筑表現(xiàn)出靈動的建筑風(fēng)格。而國內(nèi)企業(yè),基本是方形建筑,確實缺少變化。
(三)建筑裝飾表現(xiàn)的差距
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑由于使用材料的原因,其裝飾效果遠比混凝土建筑豐富,這也是輕鋼結(jié)構(gòu)建筑更具表現(xiàn)力的主要原因之一輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的裝飾物一般具有雙重功能的特點,既有使用功能,又有裝飾功能。比如外天溝,它既是天溝有組織排水的功能,又是建筑屋檐重要的裝飾物。其他如雨蓬、落水管、收邊、泛水等,都是如此。
1、外天溝:國外的外天溝由于裝飾功能的要求都設(shè)計有多種形式,而國內(nèi)設(shè)計的基本就是一種直角形。
2、山墻檐口收邊:因檐口收邊必須與天溝一致,所以情況與外天溝相同。
3、落水管(含落水斗):國外企業(yè)設(shè)計的落水管都是用較薄的彩板壓型而成,表面有2-5毫米高的肋,斷面呈方橢圓形,這種肋條既提高落水管的強度,又起到裝飾效果的作用。多種色彩選擇的細小肋條與墻板比相映成趣,尤其是雨蓬處的兩個轉(zhuǎn)彎的落水管優(yōu)美的弧形變化,堪稱輕鋼結(jié)構(gòu)建筑一道亮麗的風(fēng)景線。而國內(nèi)的落水管多數(shù)是PVC落水管,也有一部分采用方形彩板落水管,裝飾效果不強。
4、門窗洞口收邊:這是表現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑裝飾效果非常重要的因素,也是建筑表現(xiàn)差距較大之一。許多國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)看到這一問題存在,正在不斷地改進。這種差距表現(xiàn)在兩個方面,一是加工工藝方面,一是收邊造型方面。加工工藝方面,國外企業(yè)在收邊的外側(cè),都做約5毫米的130度回轉(zhuǎn)卷邊,既提高收邊的強度,使得收邊安裝后平挺,又使收邊外側(cè)彩板斷口得以掩飾。而國內(nèi)企業(yè)基本沒有這道工序,所以,收邊安裝后既不平挺(收邊起波浪),也不美觀。在收邊造型方面,國外各大企業(yè)都有各具特色的漂亮的收邊造型,比如ABC(上海美建)、(巴特勒)METALLIC(馬泰力克)、ZAMIL(科威特匝米爾)等,都有與別人不同的美觀的收邊造型,而國內(nèi)企業(yè)基本是一種簡單的槽形邊,顯得很單調(diào)。當(dāng)然,收邊的選擇也有色彩的問題。
5、門窗:門窗既有重要的功能,也是重要裝飾物。國外企業(yè)門窗是統(tǒng)一設(shè)計、標準樣式、專業(yè)配套因此,門窗與整體建筑是統(tǒng)一的,不會出現(xiàn)因安裝門窗而破壞建筑收邊、結(jié)構(gòu)的情況。而我們的情況卻存在大量問題。門的問題:輕鋼結(jié)構(gòu)建筑門的方式主要有卷簾門、推拉門和平開門。國內(nèi)企業(yè)門都是由門的制造商提供,由于沒有統(tǒng)一設(shè)計、標準樣式和專業(yè)配套,所以,往往在安裝門的過程中,較大地破壞原建筑門洞口收邊或結(jié)構(gòu),損壞整體建筑效果。窗的問題:目前國內(nèi)設(shè)計的窗多為推拉窗。在窗的方面有三個問題:
2鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋錨栓的整體施工流程
2.1預(yù)埋錨栓
鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋錨栓技術(shù)在具體的施工流程中首先要做的一點就是要將錨栓固定好,并且要確保標準高度和錨栓的預(yù)埋要求相符合,二者保持在一個水平的狀態(tài)當(dāng)中。其次,一線工作人員應(yīng)該用專業(yè)的測量儀器檢查錨栓定位控制線在定位模版支撐上的位置是否符合工程建設(shè)的具體標準。再次就是沿著管道的兩個方向?qū)﹀^栓進行加固處理,并且準確的定位好錨栓模板的標準高度,確保沒有問題之后使用電焊將錨栓焊絲在定位模板的鋼管架上,這樣做的目的是為了防止在串錨的過程中定位板出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
2.2錨栓模板的確定
其次,高層建筑鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋錨栓工程的施工過程中還需要注意錨栓定位模版的相關(guān)安防工作。在進行錨栓定位模板的安防工作的時候一定要使用專業(yè)的測量儀器來進行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量工作,包括全站儀、水平儀等設(shè)備。在充分的完成了相關(guān)數(shù)據(jù)的校對工作之后,要另外使用鋼管和型鋼將錨栓牢牢地固定在應(yīng)有的位置,防止因為二次施工導(dǎo)致的錨栓活動現(xiàn)象。與此同時,在定位模板上做好投測縱橫向軸線的標記工作也是十分重要的一個工作環(huán)節(jié)。只有充分的完成了錨栓定位模板的放置工作,才能夠為我國高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)錨栓預(yù)埋的整體施工打下一個堅實的基礎(chǔ)。
2.3穿錨栓及矯正錨栓
在進行高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋錨栓的施工過程中,還有一個十分值得重視的環(huán)節(jié),就是依照施工圖表對相關(guān)的錨栓進行規(guī)格檢測和安防工作。在這一個施工環(huán)節(jié)當(dāng)中,一定要充分的發(fā)揮施工圖的作用,按照施工圖上所標注的錨栓位置進行相關(guān)錨栓的對號入座。之后,再利用螺帽將錨栓上升或者是下降到準確的位置,最大可能上接近標準高度的地方,只有這樣在進行后期校對的時候才能夠省時省力提升效率。而在后期錨栓的校對工作中,主要的校對方向大致可以分為以下幾個部分,包括錨栓的相關(guān)定位、錨栓的標準高度、錨栓的垂直度等部分,通過對于這幾個部分的校對可以在最大程度上提高工程施工的質(zhì)量,進而滿足我國社會對于建筑行業(yè)的要求。
1、引言
由于國家政策、鋼材生產(chǎn)、構(gòu)件制作、設(shè)計研發(fā)、標準規(guī)范修訂等方面的有利因素,近幾年我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)進入了一個全新的發(fā)展時期。新材料、新部品、新結(jié)構(gòu)體系不斷出現(xiàn),鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計研發(fā)、制作安裝能力日益強大,建筑鋼結(jié)構(gòu)向多樣性、適用性、經(jīng)濟性方向發(fā)展。
建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性能一直是大家最為關(guān)注的一個問題。如何控制工程造價,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)經(jīng)濟上的綜合優(yōu)勢,工程設(shè)計階段是關(guān)鍵階段。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計分析,在初步設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為75%-95%;在技術(shù)設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為35%-75%;在施工圖設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為5%-35%。因此設(shè)計質(zhì)量的好壞、設(shè)計是否優(yōu)化對工程造價將產(chǎn)生直接的影響。下面以門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房和多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計為例,在材料選用、結(jié)構(gòu)體系等方面進行簡要分析,探討在設(shè)計階段控制工程造價,提高建筑經(jīng)濟性能的可行性。
2、材料選用方面工程造價控制
由于我國鋼產(chǎn)量已經(jīng)突破兩億噸,鋼材品種更趨于多樣化。各種新型建材,如輕質(zhì)保溫墻板、彩涂壓型鋼板、樓承板等不斷開發(fā)出來并推廣應(yīng)用。建筑鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段材料的選擇上有了更大的空間。材料選擇不同,工程直接費不同,總造價不同。設(shè)計階段合理選擇建筑材料,控制材料單價或工程量,是控制工程造價的有效途徑。試舉例如下:
(1)彩涂鋼板:彩涂鋼板一般用于輕鋼廠房屋面板和墻面板,有不同板型、不同基板厚度和鋼號、不同鍍鋅板類別和鍍鋅層厚度以及不同的彩涂層類別,在形式上又可選用單板、保溫復(fù)合板、單板加內(nèi)保溫層等,其中保溫層又有超細玻璃絲棉、硬質(zhì)巖棉、聚苯乙烯等類別及厚度的不同,這些不同都造成單方材料價格的差異,從而影響廠房工程總造價。所以設(shè)計時要根據(jù)廠房性質(zhì)、大氣環(huán)境等因素綜合考慮,合理選用板材,控制工程造價。
(2)多、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的墻體材料:墻體材料造價一般占土建工程造價的15%-25%。對于多、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系來說,選用配套、經(jīng)濟、節(jié)能的墻體材料至關(guān)重要。目前,設(shè)計選用的外墻材料主要有水泥保溫外墻板、輕質(zhì)加氣混凝土砌塊、NALC板等;內(nèi)墻材料主要有改性石膏板、GRC內(nèi)墻板、水泥保溫復(fù)合板等。萊鋼集團自主研發(fā)的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板也已應(yīng)用于在建鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅工程中,逐步使鋼結(jié)構(gòu)住宅體系走向標準化、定型化和工業(yè)化,為降低綜合造價創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。
(3)多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑樓(屋)面的樓承板:設(shè)計時,根據(jù)在樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)體系中的作用,樓承板可采用兩種形式,即①樓承板只作為永久性模板,一般采用普通鍍鋅壓型鋼板即可,對最小鍍鋅量和耐火時間要求較低,價格較便宜;②施工時作為模板,在使用階段則替代受拉鋼筋,即組合樓板。由于在設(shè)計中考慮樓承板作為受拉筋,其使用壽命必須與主鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命保持一致,所以對其最小鍍鋅量和耐火時間要求較高,單方價格相對較高。
(4)鋼材規(guī)格及材質(zhì):由于鋼材品種的增多,結(jié)構(gòu)設(shè)計時可選擇的構(gòu)件形式也多了。比如框架柱,可采用熱軋H型鋼、焊接H型鋼、螺旋焊接圓鋼管、焊接方鋼管以及組合截面等形式,鋼梁可采用等截面、變截面等形式。材質(zhì)可采用Q235普碳鋼,也可采用Q345低合金鋼。設(shè)計時應(yīng)盡可能采用高強度等級的材料,比如采用Q345鋼比采用Q235鋼就可節(jié)約鋼材15%-25%,用于受拉或受彎構(gòu)件節(jié)約比例較大。設(shè)計時要選用經(jīng)濟截面型材,比如熱軋H型鋼、T型鋼等。在某些情況下,采用熱軋H型鋼柱、梁可能比采用焊接H型鋼用鋼量稍多,但從加工成本、施工進度等方面綜合考慮,其造價可能更有優(yōu)勢。
3、結(jié)構(gòu)體系方面工程造價控制
不同的結(jié)構(gòu)體系和平、立面布置對工程造價的影響較明顯。在設(shè)計階段只有根據(jù)建筑物的使用功能要求,確定合理的平、立面布置和結(jié)構(gòu)體系,才能有效控制工程造價,做到經(jīng)濟適用。列舉如下:
(1)根據(jù)有關(guān)資料測算分析,對于多層建筑,不同層數(shù)對土建工程造價的影響為10%-25%;不同層高對土建工程造價的影響為1.5%-12%。
(2)門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計,同樣存在經(jīng)濟跨度和剛架最優(yōu)間距。在工藝要求允許的情況下,盡量選擇小跨度的門式剛架較為經(jīng)濟。一般情況下,門式剛架的最優(yōu)間距為6m-9m,當(dāng)設(shè)有大噸位吊車時,經(jīng)濟柱距一般為7m-9m,不宜超過9m,超過9m時,屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應(yīng)增加,造價并不經(jīng)濟。下表(表3.3)是按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:98)進行設(shè)計的廠房主鋼用鋼量,通過橫向、縱向比較,可以看出各影響因素在設(shè)計階段合理確定的意義。設(shè)計荷載取值:恒載0.3KN/m2、活載0.5KN/m2、基本風(fēng)壓0.55KN/m2、不考慮吊車及懸掛荷載。
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
(kg/m2)
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
(kg/m2)
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
(kg/m2)
跨度
Q345
Q235
跨度
Q345
Q235
跨度
Q345
Q235
1×18.0m
7.20
8.72
2×18.0m
7.16
8.92
3×18.0m
7.38
8.95
1×21.0m
8.41
9.90
2×21.0m
8.45
10.28
3×21.0m
8.43
10.12
1×24.0m
9.22
11.43
2×24.0m
9.68
11.75
3×24.0m
9.29
11.36
1×27.0m
10.54
12.72
2×27.0m
10.86
13.12
3×27.0m
10.35
12.96
1×30.0m
11.57
13.95
2×30.0m
11.92
14.53
3×30.0m
11.35
13.54
1×33.0m
12.86
15.10
2×33.0m
13.21
16.58
3×33.0m
12.46
15.61
(3)在多、高層鋼結(jié)構(gòu)中,樓板結(jié)構(gòu)體系的工程量占有較大比重,對結(jié)構(gòu)的工作性能、造價都有重要影響。在確定樓板結(jié)構(gòu)方案時,主要考慮要保證樓板有足夠的平面整體剛度,能減輕結(jié)構(gòu)的自重及減小結(jié)構(gòu)層的高度,有利于現(xiàn)場安裝方便及快速施工,還要有較好的防火、隔音性能,并便于管線的敷設(shè)。常用樓板做法有:壓型鋼板組合樓板、預(yù)制樓板、疊合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。目前最常用的做法為壓型鋼板組合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。當(dāng)采用這兩種做法時,考慮現(xiàn)澆板與鋼梁組合成為共同受力的組合梁,能有效降低鋼梁高度,較多地節(jié)約鋼材。
(4)在高層鋼結(jié)構(gòu)中,框架柱采用圓形鋼管混凝土柱,梁、板采用鋼-砼組合結(jié)構(gòu),總用鋼量比普通鋼結(jié)構(gòu)用鋼量有大幅度減小,能有效降低工程造價。
4、結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)建筑所具有的優(yōu)點決定其必將具有強大的生命力。設(shè)計階段技術(shù)創(chuàng)新、選材配套、設(shè)計優(yōu)化是控制造價、促進建筑鋼結(jié)構(gòu)走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵階段。為此,強調(diào)以下幾點:
2工業(yè)建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析
2.1適用性
輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的適用性是指在室內(nèi)物理環(huán)境上滿足職業(yè)規(guī)范和生產(chǎn)人員的勞動安全的要求,在空間上要滿足生產(chǎn)工藝的需求。在實際的工程設(shè)計中,室內(nèi)物理環(huán)境設(shè)計往往被人們忽略,它的質(zhì)量沒有得到充分的保證。相反空間設(shè)計得到了設(shè)計人員的重視??臻g設(shè)計一般體現(xiàn)在聲環(huán)境、熱環(huán)境、光環(huán)境等幾個方面。
2.1.1聲環(huán)境
工業(yè)建筑中取消鋼結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)噪聲的來源主要為三類:振動噪聲、雨水撞擊聲及空氣噪聲。由于噪音的來源不同,采取的阻斷方式也就不同。對于振動噪聲,一般采取的辦法是采取阻斷振源。主要是兩種方法:(1)設(shè)備自身采取一定的措施,減少震動。(2)在主體鋼結(jié)構(gòu)與振源間設(shè)隔振溝,可以大幅度提高隔震效果。對于雨水撞擊聲,一般采用采用具一定的有隔斷聲音性能的材料來達到減少雨水噪音的目的。為了減少空氣帶來的噪聲,輕鋼結(jié)構(gòu)建筑一般采用的是50mm厚的巖棉夾芯板。采用巖棉夾芯板可隔聲降噪,使廠房外的噪音達到30分貝以內(nèi)。
2.1.2熱環(huán)境
熱環(huán)境是指由太陽輻射、氣溫、周圍物體表面溫度、相對濕度與氣流速度等物理因素組成的作用于人、影響人的冷熱感和健康的環(huán)境。輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑主要是通過采用通風(fēng)和保溫隔熱來調(diào)節(jié)室內(nèi)的熱量。在靠屋脊的位置安裝通風(fēng)器可以起到通風(fēng)效果,采用特殊的隔熱材料可以滿足要保溫隔熱的要求。
2.1.3光環(huán)境
輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑對于室內(nèi)的采光要求較高,一方面可以節(jié)約室內(nèi)照明,一方面可以保證生產(chǎn)的安全。采光材料的選擇應(yīng)與采光要求和其他圍護構(gòu)件的耐久年限相適應(yīng),常用的采光材料為玻璃纖維聚酯(FRP)采光板和聚碳酸酯(PC)采光板。
2.2安全性
輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑安全一般指的是防腐、防火、抗風(fēng)、抗震、防爆及防雷等,文章主要結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)的經(jīng)驗,對輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑防火設(shè)計進行簡要的分析。安全設(shè)計是輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計中較為重要的設(shè)計內(nèi)容。工業(yè)建筑的火災(zāi)危險性等級是根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)特點、原料在整體中所占面積比例和生產(chǎn)工藝及其原料來確定的。而工業(yè)建筑的耐火等級還需要結(jié)合實際工程的規(guī)模來確定。通常,戊類廠(庫)、多(單)層廠房在設(shè)計中采用輕鋼結(jié)構(gòu)時是可以不做防火保護的,這可節(jié)約工程造價。對于那些需要做防火處理的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,可以在其表面刷薄涂型防火涂料,以達到防火隔熱目的。另外,在建筑中所采用的防火涂料的各項性能指標都需要滿足《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范CECS24:90》中的相關(guān)要求。其施工技術(shù)也需要嚴格按照相關(guān)規(guī)范實施,并且所有鋼構(gòu)構(gòu)件的耐火極限都需要滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2006》的要求。在設(shè)計中,可以根據(jù)輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的規(guī)模大小,來確定防火等級,采用相關(guān)的防火措施。規(guī)模較大的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房一般為綜合性廠房,需按照相關(guān)規(guī)范分成多個防火分區(qū),采取有效的防火隔斷措施。
2.3經(jīng)濟性
采用合理的建筑方案的是控制輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑造價的最有效手段。這需要設(shè)計師不斷的優(yōu)化方案,使其滿足輕型鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)特點和企業(yè)的要求。優(yōu)化方案設(shè)計就包括項目的選址、規(guī)劃總圖位置、劃分防火分區(qū)、選擇建筑材料、確定建筑耐火等級和耐久年限、控制單體規(guī)模和設(shè)計建筑造型等方面。除了需要滿足結(jié)構(gòu)上多方案的比較、得出最優(yōu)的柱距和斷面之外,還需要結(jié)合建筑美觀、保溫隔熱等要求選擇強度較高的夾心板。為了降低用鋼量,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需配合建筑、電、水、工藝、暖通等專業(yè)的要求適當(dāng)增加吊掛荷載(盡可能均布)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中減少異型構(gòu)件引起的造價增加,盡可能的采用定型的產(chǎn)品。盡可能的使用建筑模數(shù),以壓型鋼板等構(gòu)件的模數(shù)尺寸基準設(shè)計的結(jié)構(gòu),材料損耗最少。總之,在滿足規(guī)范要求的前提下,需要滿足建筑功能的和業(yè)主的相關(guān)要求,在此基礎(chǔ)上,盡可能采用最經(jīng)濟、可行的方案來構(gòu)造材料。
2.4美觀與立面
輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的特點是形體簡潔、規(guī)格統(tǒng)一、體量較大、構(gòu)建的類型較少,因此輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)其自身的特點,盡可能的采用較少的構(gòu)架。它對避雷針、點支玻璃雨棚、企業(yè)名稱等可起到畫龍點睛的作用;對外墻板,如弧形彩鋼板、大型氟碳涂層水平安裝夾芯平板、高(低)波壓型彩鋼板、小型彩鋼豎直安裝平板等材質(zhì)的變化、光影效果和線條對比也會形成韻律感。
3工業(yè)建筑設(shè)計中輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法
3.1工業(yè)建筑設(shè)計中輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計方法
在輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計中,首先是建筑材料與坡度選擇,現(xiàn)今我國工業(yè)建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)中的屋面材料主要有太空鋼板以及壓型鋼板等,目前我國工業(yè)建筑中應(yīng)用較為廣泛的是金屬壓型復(fù)合保溫板、夾心板以及金屬壓型板,這三種材料各有其不同之處,它們之間的用途也存在一定的差異性。就一般工業(yè)建筑而言,建筑屋面坡度越大,那么對屋面排水則越有利,然而若坡度過大也存在一定的弊端,坡度過大會提升排水速度,易產(chǎn)生濺水現(xiàn)象。相應(yīng)的若坡度過小,排水速度也會相應(yīng)變小,水流速度過于緩慢易造成積水狀況,因此在輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中一定要合理控制屋面坡度。另外,輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面材料也是影響工業(yè)建筑整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素,在屋面材料選擇中相關(guān)工作人員應(yīng)明確工業(yè)建筑對材料的實際需求,以此為基礎(chǔ)選擇價格適中且質(zhì)量較好的屋面材料,為后期工業(yè)建筑奠定基礎(chǔ)。本還應(yīng)該對金屬壓型鋼板屋面構(gòu)造設(shè)計進行合理把控,金屬壓型鋼板屋面構(gòu)造設(shè)計中主要包含板型選擇、屋面開洞方式、采光帶設(shè)置以及壓型金屬板選擇等等,一般情況下大多采用輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑,為使建筑具備良好的采光與通風(fēng)效果,會在屋面上部位置合理設(shè)置通風(fēng)孔與采光帶。
3.2工業(yè)建筑設(shè)計中輕型鋼結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計方法
工業(yè)建筑中的墻置一般可分為兩種,分別是外墻和內(nèi)墻,根據(jù)其不同的受力特點可以將工業(yè)建筑墻體分為自承重式輕型墻體以及非承重式輕型墻體,通常情況下我國工業(yè)建筑墻體設(shè)計中所運用的墻體材料大多數(shù)以輕質(zhì)材料為主,例如彩涂金屬壓型板夾心板、彩涂金屬壓型板以及PC板等等,在應(yīng)用中設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑要求、設(shè)計標準及不同板型材料的優(yōu)缺點進行合理選擇墻體材料。金屬壓型板墻面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的重點在于壓型板具體的長度選擇以及鋼板墻面系統(tǒng)細部構(gòu)造設(shè)計,在墻體金屬板選擇過程中應(yīng)全面考慮板塊單位面積的覆蓋率以及板塊承載力水平,在使用中應(yīng)盡可能的減少或者不出現(xiàn)壓型板長向搭接,這樣在很大程度上可以節(jié)約施工材料。另外在夾心板墻板構(gòu)造設(shè)計中需要對夾心板的節(jié)點做法以及及結(jié)構(gòu)布置進行綜合考慮,從而科學(xué)選擇板塊的放置方式,在設(shè)計中要懂得把握重點,需要對墻體的轉(zhuǎn)角處、窗洞口以及踢腳處進行重點設(shè)計,以此來提高輕型鋼結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計整體水平。
3.3工業(yè)建筑設(shè)計中輕型鋼結(jié)構(gòu)加層構(gòu)造設(shè)計方法
輕型鋼結(jié)構(gòu)加層設(shè)計與建筑中的普通加層存在一定的區(qū)別,其不僅具有普通加層的功能,同時還兼具了輕型鋼結(jié)構(gòu)本身的特點,在輕型鋼結(jié)構(gòu)加層構(gòu)造設(shè)計過程中要考慮輕型鋼結(jié)構(gòu)加層的個性特點。輕型鋼結(jié)構(gòu)加強的主要方式是在原有建筑主體結(jié)構(gòu)上進行直接性加高,在原有建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上得到加固以及優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)的目的。當(dāng)然要實現(xiàn)此目的需要一個經(jīng)濟完整并且合理的設(shè)計方案,所以做好輕型鋼結(jié)構(gòu)加層構(gòu)造設(shè)計十分重要。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)的剛度比較小、重量輕,因此在加層構(gòu)造設(shè)計中應(yīng)科學(xué)設(shè)置足夠的橫向與縱向支撐,以此來保證輕型鋼結(jié)構(gòu)原有的剛度與穩(wěn)定性。與此同時,在加層構(gòu)造設(shè)計中還要充分考慮輕型鋼結(jié)構(gòu)加層構(gòu)造的地震效應(yīng),使板塊剛度均勻分布在結(jié)構(gòu)之中。
4輕型鋼結(jié)構(gòu)維護結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造措施
現(xiàn)以某沿路廠房車間為例,介紹輕型鋼結(jié)構(gòu)維護結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造措施。此車間東臨次干道,在建筑方案創(chuàng)作中,立面設(shè)計成為建筑外觀的主要因素。在主體構(gòu)思中主要借助于護體系的設(shè)計而體現(xiàn)。車間立面主要是通過四角柱的T字造型、壓型鋼板表面的凹凸變化、梯形窗、以及色彩的變化(選擇了象牙白、瓷蘭色、將軍紅等較為醒H的顏色應(yīng)用于墻而)等形成建筑外觀的韻律,彰顯出工業(yè)建筑的卓越品質(zhì),并產(chǎn)生較好的效果。
4.1墻體護構(gòu)造
墻體護表面凹凸變化明顯,這在護構(gòu)造上就提出了與常見廠房不同的構(gòu)造措施。瓷蘭色壓型鋼板墻體突出象牙白墻體200mm,該處的解決辦法是通過在墻內(nèi)檁條邊緣增加附加構(gòu)件與壓型鋼板形成特別的連接構(gòu)造形式,同時做好凹凸部位壓型鋼板折件的收邊處理。
4.2墻面轉(zhuǎn)角處構(gòu)造
立面墻面轉(zhuǎn)角處采用專門的包角折件進行包邊處理,力求達到比例協(xié)調(diào)、防止?jié)B漏、經(jīng)濟性等設(shè)計要求。設(shè)計師根據(jù)立面高度、壓型鋼板板型為包角折件設(shè)計了合適的收邊形式及尺寸,避免收邊過大或過小。而且還預(yù)留出多的延展寬度,確保折件收邊在遭遇環(huán)境的冷、熱變化時不遭受破壞。
4.2.1窗上、下口
本工程窗口凹凸部分的設(shè)計采用兩個截面相同的檁條并列焊接在一起,再配合彩鋼板板折件包邊,從而達到較好的凹凸效果。其他部位的窗上口與墻體的連接處設(shè)計了獨特的彩鋼板折件,并用防水自攻螺絲釘與墻板固定,在窗框處采用密封膠密封,防水效果良好。窗下口與墻體的連接和窗戶上口的連接相似,在有些部位也需根據(jù)立面效果設(shè)計彩鋼板折件。
4.2.2窗側(cè)口
窗口與側(cè)墻體的連接和窗戶上下口的連接相似,此處不重復(fù)表達。
4.2.3檐口構(gòu)造
檐口的主要作用是匯聚并排出屋面雨水,檐口的構(gòu)造措施應(yīng)滿足相關(guān)要求。本工程采用了女兒墻內(nèi)置鋼天溝的做法,此處處理的重點是鋼天溝與屋面板及女兒墻內(nèi)墻板的連接構(gòu)造。鋼天溝與內(nèi)墻板之間采用鉚釘連接,連接處需加設(shè)通常的密封條,為了防止雨水溢出,預(yù)制天溝側(cè)板與內(nèi)墻板搭接要較長一些;在屋面板與鋼天溝的連接處應(yīng)設(shè)置與屋面板型號相適應(yīng)的堵頭封填,需將屋面板伸入天溝內(nèi)不得小于100mm,并在屋面板上面安裝滴水擋板。