鋼結構技術畢業(yè)論文

2-鋼結構技術畢業(yè)論文論文題目鋼結構建筑的施工工藝及其發(fā)展前景部（系）船舶工程系專業(yè)鋼結構設計與制造姓名陳思杭 學號12G13122指導教師高鴻燕2015年6月3日輕鋼結構建筑的施工工藝及其發(fā)展前景【摘要】本文所稱輕鋼結構住宅主要是指以鍍鋅輕鋼龍骨為結構件建造的住宅，這種結構在國外多為一、二層的獨戶式小住宅，也有用其建造六層以下集合式住宅的。我國是最早用鐵制造承重結構的國家，遠在秦始皇時代(公元前246-219年)，就已經用鐵做簡單的承重結構，而西方國家在17世紀才開始使用金屬承重結構。公元3-6世紀，我國人民就用鐵鏈修建鐵索懸橋，著名的四川瀘定大渡河鐵索橋，云南的元江橋和貴州的盤江橋等都是我國早期鐵體承重結構的例子。由于其明顯區(qū)別于采用H型鋼等厚壁鋼材（因表面涂有防銹漆，俗稱"紅鋼"）的結構，因而稱為輕鋼結構。鋼結構住宅是十五期間我國將重點推廣的項目，其具有強度高、結構尺寸小、自重輕、施工速度快，抗震性能好及工業(yè)化程度高的特點。本文首先介紹了鋼結構住宅的發(fā)展現(xiàn)狀及它的特點，然后對鋼結構住宅的發(fā)展前景進行了分析和展望?！綼bstract】Referredtointhispaper,lightsteelstructurehousingmainlyreferstothegalvanizedlightsteelkeelstructurebuildingofhousing,thiskindofstructuremoreabroadforasingle-familyhouse,onthesecondfloorisalsousefultothebuildingunder6layer,collectivehousingIsthefirstcountrytomakebearingstructureofironinourcountry,asfarawayasera(246-219BC),qinhadmadesimpleironbearingstructure,andthewest一．輕鋼結構建筑的施工工藝與建筑理念（一）鋼結構的初步認識鋼結構是指用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結構形式。鋼結構體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢，與鋼筋混凝土結構相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發(fā)展的獨特優(yōu)勢，在全球范圍內，特別是發(fā)達國家和地區(qū)，鋼結構在建筑工程領域中得到合理、廣泛的應用。鋼結構行業(yè)通常分為輕型鋼結構、高層鋼結構、住宅鋼結構、空間鋼結構和橋梁鋼結構5大子類，公司現(xiàn)階段業(yè)務主要集中于前兩類。（二）輕鋼結構的優(yōu)點輕鋼結構住宅相比于傳統(tǒng)住宅，有其突出的優(yōu)點：（1）輕鋼結構配件制作工廠化和機械化程度高，商品化程度高。（2）現(xiàn)場施工速度快，主要為干作業(yè)，有利于文明施工。（3）鋼結構建筑是環(huán)保型的可持續(xù)發(fā)展產品。（4）自重輕，抗震性能好。（5）綜合經濟指標不高于鋼筋混凝土結構。（三）輕鋼結構建筑的施工（1）輕鋼結構住宅具有性能好、自重輕、工廠化程度高、建造速度快、勞動強度小等優(yōu)點，因而近三十年來在歐美國家逐步發(fā)展起來，已經形成了一整套十分成熟的技術。在我國大力推進住宅產業(yè)現(xiàn)代化的今天，國內外許多企業(yè)不約而同地想把輕鋼結構住宅技術移植到中國來。雖經努力，但效果卻不象人們事先想象的那樣樂觀。問題何在，又應當如何解決呢？首先遇到的是標準和規(guī)范問題。我國的標準規(guī)范是針對幾十年來大量使用的結構體系編制的，輕鋼結構住宅體系此前在我國屬于技術空白，所以不能滿足我國現(xiàn)行強制性規(guī)范的某些條文不足為奇。例如我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，由此導致我國的《建筑設計防火規(guī)范》在材料選用方面似乎較國外苛刻，輕鋼結構住宅難以滿足其要求。再如長期以來鍍鋅輕鋼龍骨在我國僅用于隔斷、吊頂等非主要承重結構，我國《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)程》基本上不考慮用厚度2毫米以下的鋼材制作主要承重構件，對于國外大量采用的壁厚0.8-1.6毫米的鍍鋅輕鋼龍骨承重體系，我們既缺乏對其受力狀況和結構安全性、耐久性的理論分析，也缺乏相關的實驗數據，這就使得輕鋼住宅的結構設計在我國尋找不到有針對性的規(guī)范作為依據。這種與國內規(guī)范不銜接的狀況，使輕鋼結構住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段，都會遇到數不盡的障礙與麻煩。（2）面臨的另一類問題是整個社會對這種新住宅體系的接受需要一個過程。輕鋼結構住宅體系是在國外尤其是北美地區(qū)木結構住宅的基礎上發(fā)展起來的，這兩種體系雖然在國外已經十分成熟和完善，但是對于我國來說卻完全是新東西，因而各種困難幾乎無處不在。在建材和部品方面，目前建造輕鋼結構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，在國內市場上一時還找不到。在人員方面，由于國內無論中等或是高等專業(yè)學校的教學內容中均未涉及輕鋼結構住宅體系，因此我國建筑類專業(yè)的工程技術人員對這一體系知之甚少，而更加缺乏的是熟練技術工人，所以雖然這一體系單純從技術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。在建筑管理方面，我國現(xiàn)行的建筑管理模式與輕鋼結構住宅這種工業(yè)化生產方式也不適應，我國加入WTO以后，國外許多住宅生產企業(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當申領什么資質，屬于什么身份--設計單位？施工單位？集成商？還是制造商？此外，在中國的消費者方面，由于長期以來住慣了磚混或鋼筋混凝土結構的住宅，從慢慢開始接受到逐步喜歡輕鋼結構住宅，也需要一個漸進的過程。（3）再就是工程造價問題。目前輕鋼結構住宅體系在我國大陸的報價大約在每平方米4000元左右，交工標準包括了室內精裝修、高檔廚衛(wèi)設備、室內熱水系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、中央吸塵系統(tǒng)、直接飲用水系統(tǒng)、家庭智能化系統(tǒng)、車庫自動門，以及冰箱、洗衣機、烘干機等白色家電，但不包括地價、室內家具、電視機、音響等黑色家電，室外管線、綠化和其它各種戶外配套工程的費用。有人認為這一價位偏高，國內消費者近期還難以接受。然而這種價格在國外比起其它結構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構住宅體系在國外能夠蓬勃發(fā)展的原因。任何新技術的產生與發(fā)展都是與所處社會的技術經濟背景相聯(lián)系、相適應的，目前美、日、歐等發(fā)達國家和地區(qū)，人均GDP約為我國的40至50倍，勞動力價格約為我國的20至30倍，因此，符合產業(yè)化生產方式的輕鋼結構住宅在發(fā)達國家遠比我國更易被市場接受。而我國由于科技和生產力發(fā)展水平較低，勞動力價格便宜，盡管輕鋼結構住宅的性能和舒適度較高，但其對于傳統(tǒng)建筑形式住宅的競爭優(yōu)勢反倒不夠明顯。因而市場接受起來比較緩慢。（四）輕鋼結構建筑的現(xiàn)代發(fā)展理念對上述情況，在中國推廣輕鋼結構住宅，目前需要從以下幾個方面入手：首先應有計劃地建造一批試驗工程，以便引進該項生產技術。如果沒有一定的建造量，就不可能編制完成我們自己的輕鋼結構技術規(guī)范，在中國使這項技術成熟起來就成為一句空話。雖然一般情況下我們強調必須執(zhí)行強制性規(guī)范，但是技術標準和規(guī)范就其性質來說，永遠都是落后于技術自身的發(fā)展的。因此，在國內規(guī)范不完善時，建造試驗工程不僅是應當的，而且是必須的。目前北新建材等國內大型建材企業(yè)已經開始進軍這一領域，投資建立了輕鋼結構住宅生產線，對此國家應適當予以扶持。在建造試驗工程并取得經驗的基礎上，就應不失時機地編制相應的輕鋼結構住宅技術標準和規(guī)范。由于與國外標準體系、技術環(huán)境的差異，甚至標準管理方式和部門分工的不同，都使這項工作在我國具有相當的難度，并非像有些同志設想的那樣，把國外標準直接翻譯過來就萬事大吉了。把國外輕鋼結構住宅嫁接到中國的技術標準體系中來，還有許多深入細致的研究和協(xié)調工作要做。根據建設部技術標準編制工作計劃，目前建設部住宅產業(yè)化促進中心正在組織各有關科研設計單位、大專院校、生產企業(yè)共同編制行業(yè)技術標準《低層輕鋼結構住宅技術要求》，這項標準發(fā)布后，將結束輕鋼結構住宅在我國無技術標準可依的局面。由于輕鋼結構住宅是國外許多發(fā)達國家普遍采用的成熟技術，其優(yōu)良的技術性能和產業(yè)化生產方式，在一定程度上體現(xiàn)了住宅產業(yè)現(xiàn)代化的方向。因此，一旦有了技術標準，就應將這種技術體系納入專業(yè)學校的教學內容中，并對在職工程技術人員和技術工人進行培訓，企業(yè)和社會的建筑科研院所也應投入力量進行深入研究和開發(fā)，使這一體系在我國日臻完善，并使我國企業(yè)由此獲得反過來進軍國際市場的實力與資格。最后想說明的是，輕鋼結構住宅并非僅有冷彎鍍鋅輕鋼龍骨體系一種，其它各種冷彎或熱軋薄壁型鋼形成的工業(yè)化住宅體系也都應屬于輕鋼結構住宅體系，如日本積水化學工業(yè)株式會社、大和住宅工業(yè)株式會社的鋼結構住宅體系等。本文的觀點同樣適合這些體系，所不同的是，它們是擁有企業(yè)自身知識產權和特點的工業(yè)化住宅體系，其優(yōu)點也值得我們逐步學習、引進、消化和吸收，以進一步推進中國的住宅產業(yè)現(xiàn)代化。二．輕鋼結構建筑發(fā)展環(huán)境和前景（一）高層鋼結構建筑（1）輕型鋼結構主要是采用輕型H型鋼（焊接或軋制；變截面或等截面）做成門形剛架，C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁，壓型鋼板或輕質夾芯板作屋面、墻面圍護結構，采用高強螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的低層和多層預制裝配式鋼結構房屋體系。（2）高層鋼結構主要是采用型鋼、鋼板連接或焊接成構件，再經連接而成的結構體系。高層鋼結構常采用鋼框架結構、鋼框架—支撐結構、鋼框架—混凝土核心筒（剪力墻）結構等形式，后者在現(xiàn)代高層、超高層建筑中應用較為廣泛，屬于鋼—混凝土混合結構，使鋼材和混凝土優(yōu)勢互補、充分發(fā)揮材料效能。（二）鋼結構建筑及鋼結構住宅發(fā)展環(huán)境（1）鋼結構建筑的發(fā)展現(xiàn)狀改革開放以來，我國的鋼產量有了很大的提高，特別是從1997年以后，我國的鋼產量突破1億噸，但我國的鋼結構用鋼量占總鋼產量的比例僅為3%左右，而在鋼結構用鋼量中，建筑鋼結構用鋼量又僅占10%，這與我國作為產鋼大國的地位是很不相稱的，為此，國家外經貿委會同冶金部制定了在建筑工程中推廣使用鋼結構的一系列政策措施，鼓勵建筑工程采用鋼結構形式，爭取在2010年建筑鋼結構的用量達到總鋼產量的6%。（2）鋼結構住宅的發(fā)展現(xiàn)狀我國鋼結構住宅起步很晚，只是改革開放后，從國外引進了一些低層和多層鋼結構住宅，才使我們有了學習與借鑒的機會。1986年意大利鋼鐵公司和冶金部建筑研究總院合作介紹一種低層鋼結構住宅建筑體系－Bsis，并在冶金部建筑研究總院院內建造一棟二層鋼結構住宅樣板房；1988年日本積水株式會社贈送上海同濟大學二棟鋼結構住宅（二層），建在同濟新村中；90年代個別國外公司為推廣其產品在北京、上海等地建立多層鋼結構辦公、住宅樓。大規(guī)模研究開發(fā)、設計制造、施工安裝鋼結構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、多層和高層鋼結構住宅試點工程，目前已經建成幾十萬平方米，這說明了鋼結構住宅的發(fā)展勢頭良好。近年來，隨著城市建設的發(fā)展和高層建筑的增多，我國鋼結構發(fā)展十分迅速，鋼結構住宅作為一種綠色環(huán)保建筑，已被建設部列為重點推廣項目。特別是在我國大中城市中，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，較大范圍應用鋼結構住宅，是我國生產力發(fā)展到一定階段的必然產物，它是符合國家產業(yè)政策的推廣項目。（三）鋼結構建筑先進住宅的優(yōu)勢分析（1）鋼結構住宅結構上的優(yōu)勢1、能合理布置功能區(qū)間利用鋼材強度高的特點，設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)結構（磚混結構、砼結構）由于材料性質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，經常由于自行改變墻體位置，增加隱患。2、鋼結構住宅空間利用率高在空間使用率上，鋼結構的斷面小，與鋼筋混凝土結構相比可增加建筑有效面積8%左右。在建筑風格上，鋼結構建筑也更顯靈活豐富，戶內空間可多方案分割，可以滿足不同用戶的需求。3、自重輕、抗震性能好相同建筑面積的建筑樓層，鋼結構自重輕，根據比較，六層輕鋼結構住宅的重量，僅相當于四層磚混結構住宅的重量。而且鋼材具有延性，能比較好的消耗地震帶來的能量，所以抗震性能好，結構安全度高。（2）鋼結構住宅經濟性優(yōu)勢1、施工方便、工期短鋼結構構件，可以實行工廠化生產，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。根據統(tǒng)計，同樣面積建筑物，鋼結構比砼結構工期可縮短1/3，而且可節(jié)省支模材料。2、綜合造價低由于自重輕，基礎費用降低，總體用料減少，直接成本降低，建設工期短，間接費又可減少，所以綜合造價低。3、符合住宅產業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求鋼結構適宜工廠大批量生產，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，成套應用，將設計、生產、施工一體化，提高住宅產業(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“鋼結構建筑”為“綠色建筑”毫不為過，它是適應我們人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的新型建筑形式。（四）鋼結構建筑發(fā)展難題分析（1）社會認可度鋼結構住宅的發(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。輕鋼結構住宅體系是在國外尤其是北美地區(qū)木結構住宅的基礎上發(fā)展起來的，這兩種體系雖然在國外已經十分成熟和完善，但是對于我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構的住宅，從慢慢開始接受到逐步喜歡輕鋼結構住宅，也需要一個漸進的過程。（2）發(fā)展鋼結構住宅技術上還不夠成熟鋼結構體系住宅成套技術，由于過去缺乏技術引導，市場需求沒有達到產業(yè)化程度，因此，我國的相關產品功能性單一，工業(yè)化程度不高，產品質量還不能滿足住宅產業(yè)化標準的要求。目前，該技術零散而不系統(tǒng)，技術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，目前建造輕鋼結構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，在國內市場上一時還找不到。這也制約了鋼結構住宅的發(fā)展和推廣。（3）專業(yè)技術人才缺乏在人員方面，由于國內無論中等或是高等專業(yè)學校的教學內容中均少涉及輕鋼結構住宅體系，因此我國建筑類專業(yè)的工程技術人員對這一體系知之甚少，而更加缺乏的是熟練技術工人，所以雖然這一體系單純從技術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。（4）工程造價問題目前輕鋼結構住宅在我國大陸的報價大約是同條件傳統(tǒng)混凝土結構住宅的1.5倍左右，國內消費者近期還難以接受。然而這種價格在國外比起其它結構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構住宅體系在國外能夠蓬勃發(fā)展的原因。任何新技術的產生與發(fā)展都是與所處社會的技術經濟背景相聯(lián)系、相適應的，目前美、日、歐等發(fā)達國家和地區(qū)，人均GDP約為我國的40至50倍，勞動力價格約為我國的20至30倍，因此，符合產業(yè)化生產方式的輕鋼結構住宅在發(fā)達國家遠比我國更易被市場接受。而我國由于科技和生產力發(fā)展水平較低，勞動力價格便宜，盡管輕鋼結構住宅的性能和舒適度較高，但其對于傳統(tǒng)建筑形式住宅的競爭優(yōu)勢反倒不夠明顯。因而市場接受起來比較緩慢。（5）缺乏有針對性的鋼結構住宅規(guī)范及相應標準我國的標準規(guī)范是針對幾十年來大量使用的結構體系編制的，輕鋼結構住宅體系此前在我國屬于技術空白，所以不能滿足我國現(xiàn)行強制性規(guī)范的某些條文。例如我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，由此導致我國的《建筑設計防火規(guī)范》在材料選用方面似乎較國外苛刻，輕鋼結構住宅難以滿足其要求。這種與國內規(guī)范不銜接的狀況，使輕鋼結構住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段，都會遇到數不盡的障礙與麻煩。（6）鋼結構住宅本身缺陷鋼結構防火能力差。經過防火處理的鋼結構的耐火時間也只有2～3個小時，遠遠遜色于磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。（7）缺乏相適應的建筑管理模式在建筑管理方面，我國現(xiàn)行的建筑管理模式與輕鋼結構住宅這種工業(yè)化生產方式也不適應，我國加入WTO以后，國外許多住宅生產企業(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當申領什么資質，屬于什么身份--設計單位？施工單位？集成商？還是制造商？（五）鋼結構建筑發(fā)展未來預見按發(fā)達國家的最低水平推算，我國鋼結構用鋼量至少有3600萬噸的發(fā)展空間。在近期內，國家將大力發(fā)展鋼結構建筑，力爭每年建筑鋼結構用鋼將占全國鋼材總產量的3％以上，年均鋼材消費量為350萬噸至400萬噸；到2015年，將再翻一番，全國建筑鋼結構用鋼材占鋼材總產量的6％以上，由此可見，鋼結構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)隨著我國鋼鐵企業(yè)冶煉技術的提高，為適應市場的需求，適合建筑用的特種鋼必將不斷的涌現(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，使鋼材含有特定的成分（如加鉬等），使鋼材的表觀結構及金相組織發(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)將大力推動鋼結構住宅的發(fā)展。4.2國家將重點支持輕鋼結構住宅的建設輕鋼結構住宅建設在我國才剛剛涉入，我國現(xiàn)在是一個產鋼大國，年產量3億多噸，發(fā)展鋼結構住宅有很大的潛力。上世紀90年代，國家建設部和國家經貿委一致通過，將“輕型鋼結構住宅建筑通用體系的開發(fā)和應用”作為我國建筑業(yè)用鋼的突破點，并正式列入國家重點技術創(chuàng)新項目。這一舉措為我國的鋼結構發(fā)展奠定了基礎。如今，由于國家的宏觀調控作用，房市出現(xiàn)了前所未有的低迷，在這個時機推出鋼結構住宅，利用鋼結構住宅的優(yōu)勢來吸引市民目光，刺激消費，增加市場的購買力，有著事半功倍的作用?，F(xiàn)在發(fā)展輕鋼結構住宅正逢其時。4.3鋼結構住宅建筑技術將不斷發(fā)展隨著鋼結構建筑的發(fā)展，鋼結構住宅建筑技術也必將不斷的成熟，大量的適合鋼結構住宅的新材料也將不斷的涌現(xiàn)，同時，鋼結構行業(yè)建筑規(guī)范、建筑標準也將隨之逐漸完善。相信