鋼結構在建筑工程中的應用.doc

1、鋼結構在建筑工程中的應用各位領導、各位專家、各位朋友:今天我代表廣州MPC國際鋼構有限公司,就鋼結構在建筑工程中的應用與推廣等幾個方面,向大家做一簡單匯報。我公司是專門從事鋼結構工程的企業(yè),位于廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn)。近年來完成鋼結構工程項目約一百多項，總建筑面積約35萬平方米,工程項目遍及廣東、海南、云南、浙江、上海、湖北、河北、山東、北京等地。我公司目前擁有設備180臺套，可以完成輕鋼結構和普通鋼結構的多層及高層建筑的制作和安裝。已經建立了完善的質保體系，從開發(fā)、設計、制作、質檢到安裝,全部過程均遵守國家有關規(guī)范，各工序的質量能得到有效的控制.我們公司在鋼結構的開發(fā)與推廣方面做了一些工作，也取

2、得了不少經驗和教訓,現(xiàn)在我想就以下幾個問題向大家匯報：一、單層輕鋼廠房目前輕鋼結構還沒有嚴格的定義,按照上海輕鋼結構設計規(guī)程，由冷彎薄壁型鋼、熱軋和焊接輕型型鋼以及薄壁鋼管做成的結構都可以稱為輕鋼結構。我們公司將輕鋼結構用于單層工業(yè)廠房，取得了較好的經濟效果，具體做法是用冷彎薄壁型鋼做屋面檁條、小型氣樓骨架以及墻皮龍骨；用熱軋和焊接輕型型鋼做廠房框架的梁柱；用鋼管做廠房的柱間支撐；廠房中操作平臺的樓板一般都采用帶肋鋼板(圖1)，板肋用薄鋼板冷彎而成，不必受熱軋角鋼規(guī)格的限制.圖2是這種廠房的剖面?？蚣艿牧褐鶚嫾话愣急M量采用熱軋輕型型鋼，在供貨困難或用到國標產品以外的規(guī)格時，我們公司可以自己生

3、產等截面或變截面型鋼。（圖3)目前我們所用的板材可以分為兩大類：第一種是普通壓型鋼板，也可在板下帶有聚氨脂發(fā)泡;第二種是夾心隔熱板，板的上下兩面均為彩色鋼板，芯材有聚苯乙烯、聚氨脂發(fā)泡和巖棉多種材料。夾心隔熱板具有良好的保溫和隔熱性能，但造價要比普通壓型鋼板貴一些。由于很多行業(yè)的廠房中，吊車噸位都不大（一般在20t以下)，所以輕鋼結構用于單層工業(yè)廠房有很大的市場。幾年來，我們做過的輕鋼廠房有金屬加工廠、電線電纜廠、電子電器廠、摩托車制造廠、機械加工廠、制鞋廠、手袋廠、制衣廠、塑料廠、紙箱廠、工藝品廠等近百項工程，遍布十幾個 行業(yè)，使用效果都不錯，目前每年完成輕鋼廠房的建筑面積約為十萬平方米。在

4、單層輕鋼廠房中用得最普遍的結構型式是門式剛架(圖4)，人字梁與柱頂為剛接,柱底與基礎為鉸接,這種結構型式有很多優(yōu)點：1. 梁柱內力都不大，桿件截面比較小。2. 柱底幾乎沒有彎矩，因此基礎不大。在輕鋼結構中柱子軸力一般都很小，如果柱底彎矩太大，偏心距e=M/N就隨之增加，基礎就很難設計了。3。 這種門式剛架的構件都很簡單,易于加工制做，現(xiàn)場吊裝也十分方便，因而工期很短。文檔為個人收集整理，來源于網絡個人收集整理，勿做商業(yè)用途框架梁柱節(jié)點都采用高強螺栓連接，現(xiàn)場焊接量非常少（圖5）。柱底與基礎用地腳錨柱連接.98年7月上海市頒布了"輕型鋼結構設計規(guī)程”（為地方標準）,98年9月中國工程建

5、設標準化協(xié)會頒布了”門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程”,這兩本規(guī)程為輕鋼結構的設計提供了理論上的依據。建研院和同濟大學都編制了輕鋼結構的電算程序,為設計提供了必要的計算工具。我們輕鋼結構的設計越來越先進，也越來越規(guī)范化了。輕鋼廠房的建筑設計要特別注意屋面排水問題。在混凝土屋面上，內天溝里的水漲到屋面上，也不會出現(xiàn)漏水問題，因此"建筑給水、排水設計規(guī)范”規(guī)定雨水管道的設計重現(xiàn)期僅為一年.在出現(xiàn)特大暴雨時，立管排泄不完的雨水，允許漲出天溝通過屋面從廠房山墻上的安全溢流口排泄(圖6）。而輕鋼廠房的屋面板和天溝都是預制鋼構件,板縫的密封性能遠遠不如混凝土屋面,因此在設計屋面排水時,要非常慎重才

6、對，不宜套用混凝土屋面排水的傳統(tǒng)概念。我們目前的做法是盡量不用內天溝,多跨廠房也采用兩坡屋面,在特大暴雨時,立管排不完的雨水可從外天溝的外側排到地面,確保廠房內不漏水.輕鋼廠房的建筑造價比較便宜，例如18-24m跨度，邊柱為6m高的無吊車廠房，建筑造價約為300元/m2350元/m2（含地坪不含基礎）。二、多層鋼結構廠房在多層廠房中采用鋼結構，也能取得滿意的效果。我們的做法是廠房框架采用H型鋼,樓板采用現(xiàn)澆混凝土板，厚度為100120mm，次梁為組合梁.墻體可以用磚墻，也可以用壓型鋼板制作(圖7）。多層廠房的承重結構,我們采用框架支撐體系.即在廠房的橫向是純框架，在廠房的縱向布置適當數量的豎向

7、柱間支撐,用來加強廠房縱向的剛度,使H鋼柱在平面外的計算長度系數降低為1.0，從而減少了框架的用鋼量。樓面次梁是鋼梁與混凝土板共同工作的組合梁，由于樓板參加共同工作的有效寬度很大，所以組合梁具有很大的剛度和強度?？紤]樓板的作用后,次梁的用鋼量大約可降低一半左右。樓板與鋼次梁之間必須設置抗剪連接件才能抵抗接觸面上的剪應力，常用的連接件有栓釘,圓環(huán)筋和彎起鋼筋(圖8）。樓板的支模方式有兩種，一種是用壓型鋼板做為底模，壓型鋼板由栓釘焊接在次梁頂面，一次性使用,不可拆卸。次梁之間的樓板是肋形混凝土板（圖9）;另一種方式是用木板支模(圖10），板的下表面是平的，具有較好的外觀。這種做法由于木板底?？梢圆?/p>

8、卸重復使用，因而造價較低。我國目前還沒有專門的多層建筑鋼結構規(guī)范,我們只能用"鋼結構規(guī)范”和”高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程"作為設計的理論依據，建研院編制的TAT程序,同濟大學編制的MTS程序都能夠較好地計算多層和高層鋼結構，所以多層鋼結構在設計上，目前不應該有很大的困難。多層框架的梁柱節(jié)點有多種型式，我們常用的是柱子帶有短牛腿的形式（圖11）。這種形式可使接點位置避開負彎矩高峰,比較安全可靠，造價也比較便宜.框架柱的柱腳一般均為剛接，我們常用的型式有兩種（圖12），一種是插入式柱腳，基礎或樁承臺上設有杯口，這是混凝土結構中常用的傳統(tǒng)型式；另一種是外露式柱腳，鋼柱由地腳錨栓和

9、基礎連接.柱腳外露往往影響使用和美觀，要將柱腳降低到地坪以下才好。在多層廠房中采用鋼結構，可以縮短施工工期,在工地施工樁基和承臺時，鋼梁、鋼柱已經在工廠中開始制作，等基礎施工完成后，很快就可吊裝，吊裝的時間也很短。鋼結構多層廠房的施工周期與混凝土結構相比大約可縮短1/3，一般廠房的用鋼量約為4560kg/m2.三、 多層民用建筑在多層民用建筑中采用鋼結構,我們做過的工程有學校、辦公樓商場和汽車貿易市場.由我們公司施工的廣州白云學院，有教學樓兩幢、圖書樓一幢，總建筑面積約4萬平方米。教學樓的體形一般都比較規(guī)整，很適合采用鋼結構。教學樓中的階梯教室跨度都很大，如果采用混凝土結構，主梁的自重就很驚人

10、，采用鋼結構就不存在自重大的問題了。教學樓的承重結構采用框架體系,次梁采用組合梁，墻體采用煤矸石燒結磚。樓板厚度為100-120mm，采用C20混凝土。教學樓的用鋼量為58kg/m2(不包括樓板內的鋼筋）。一幢六層教學樓的建筑面積約12000平方米，鋼結構吊裝只需20天就可完成，澆搗各層混凝土樓面約需24天，在結構封頂以后許多工作都可以在各層樓面上同時進行，從而加快了施工進度。圖書樓的建筑平面是環(huán)形的，建筑上要求圓形的柱子，因而我們采用了鋼管混凝土柱、梁柱節(jié)點如圖13所示:采用鋼管混凝土柱以后,可以降低用鋼量，但增加了施工難度，施工工期也要比采用H鋼柱的建筑略長一些。圖書館的活載為400kg/

11、m2，比教學樓大。全樓用鋼量（不包樓板中鋼筋)為55 kg/m2。廣東省物資集團的汽車貿易市場,建在廣州市機場路,是我們公司98年底完成的工程,為五層框架結構,汽車可直接開到各層樓面，鋼結構吊裝只用了20天，該工程投產已有兩年多,使用效果還不錯.關于鋼結構住宅,我們還在不斷開發(fā)和研究.對于建筑平面為矩形的一梯兩戶和一梯三戶住宅都能充分發(fā)揮鋼結構的優(yōu)點.我們選用的建筑平面如圖14、圖15所示.建筑使用功能和技術經濟指標都很好,用鋼量約為45kg/m2（不包括樓板中的鋼筋）。 建筑外墻采用蒸壓輕質加氣混凝土板（簡稱ALC板），江蘇省已頒布這種板材的技術規(guī)程和標準圖（均為地方標準），可以用于多層及高

12、層建筑，板材的防水、耐火、抗風及抗震性能都通過了鑒定。建筑內墻可選擇的品種較多，廣州生產的”壁神"板、江蘇生產的ALC板以及常見的防火石膏板都可作為內墻板材。ALC板材的容重為500kg/m2，設計取為650 kg/m2，墻面不需要砂漿找平層，可以直接施工建筑面層（涂料或馬賽克）因而大大減輕了墻體重量.承重結構采用鋼框架支撐體系，框架的梁柱均采用國產H型鋼,在房屋縱橫兩個方向都布置了一定數量的豎向支撐,使框架的內力大為降低。樓板采用現(xiàn)澆砼板，板厚為100-120mm,主、次梁上都設有栓釘以保證鋼梁與樓板的連接。馬鞍山鋼鐵公司生產的熱軋H型鋼,品種非常齊全,供貨也很及時,為我們推廣鋼結

13、構提供了有力的支持。鋼結構防火采用耐火板材保護，耐火等級按二級考慮.由于采用了輕板體系，大大減輕了建筑的總重量，包括活載在內每平方米平均重量僅970kg ，遠遠比混凝土結構小。因而結構所受到的地震力也大為減少。以六層住宅為例，柱子最大軸力才100t，對地基承載力的要求很低。在廣東珠江三角洲很多地區(qū)都是淤泥地基，如采用鋼構輕板住宅,可大大節(jié)約基礎的造價。個人收集整理，勿做商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途四、鋼結構的制作及施工鋼結構制作的主要工藝流程為：根據建筑鋼結構工程的結構特點及制作工藝流程,我公司引進了全套H型鋼生產線。在下料切割階段選用了多頭全自動數控火焰切割機（附圖1）,可根據需要切割

14、出各種形狀的零件，并能同時切割多個零件,有利于控制切割變形，該設備能滿足等截面、變截面H型鋼及弧形梁的切割；采用全自動H型鋼組立機(附圖2）可進行等截面、變截面H型鋼的組裝，適用于150600×2001500H型鋼的組裝，通過上部壓輪施壓使腹板與翼緣板緊密接觸，以配合定位焊,組裝速度和壓輪壓力可實現(xiàn)無級調節(jié)；焊接采用門式埋弧自動焊機（附圖3），可同時對兩條H型鋼進行焊接，焊接電源穩(wěn)定且具有很強的自調節(jié)性,數字顯示焊接參數,焊接參數可實現(xiàn)無級調節(jié)；由焊接所產生的變形，本公司選用了全自動H型鋼校正機（附圖4），該設備可組裝、校正兩用，適用于150600×2001500H型鋼的校

15、正和組裝；H型鋼校正并經檢驗合格后，采用自動噴砂除銹生產線進行表面除銹（附圖5），除銹質量等級可達到Sa3級,完全能滿足鋼結構表面除銹的質量要求。另外，我公司為了滿足建筑鋼結構墻板、天面板、弧形板及檁條的生產需要，先后引進高速浪板成型生產線（附圖6），只要將數量和長度輸入電腦，便可連續(xù)生產，速度可達10m/min;可調數控C型鋼生產線(附圖7）,根據輸入的長度、數量及孔間距，自動生產，可加工125、150、200、250C型鋼；數控PU發(fā)泡隔熱板生產線（附圖8）,浪板成型后,可在該生產線上發(fā)泡，速度高達 13。5m/min；數控弧形板生產設備（附圖9),可根據建筑需要生產出各種弧度的彩板.我公司對單層和多層鋼結構的制作和施工具有較成熟的經驗,前面已經提到的幾個多層鋼結構工程我們已成功制作和施工.其中白云學院圖書館正在制作和施工，該工程采用鋼管混凝土柱，柱上牛腿較長、牛腿翼緣板為弧形及牛腿間夾角不是直角等（附圖10），與一般H型鋼柱的制作及施工相比，難度增加了不少。經工地現(xiàn)場順利施工驗證（附圖11），我公司已成功解決了該工程制作和施工中存在的技術難題，為公司今后承接鋼結構工程積累了寶貴經驗。自公司成立以來，我公司取得了一定的成績,但作為一名總