为什么说神奇外衣的钢结构"骨架"是设计，施工单位面临的头号难题

2025-03-12 14:42:50

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钢结构"骨架"是设计建筑评职论文发表九品论文网查找：
按承重材料的不同，结构可分成钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结构、钢-混组合结构等。钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、便于工业化生产、节能环保、可循环使用等特点。钢结构建筑主要采用H型钢、冷弯型钢等材料为骨架制作受力构件，特种螺栓等进行栓(焊)接，彩涂板或具有隔热、防水、隔音等功能的其它材料作为屋面、楼层及墙体围护结构，工厂模块化构筑而成。钢结构建筑可大致分为高层和重型钢结构、大跨度空间钢结构、轻钢结构、钢-混组合结构、住宅钢结构等多种结构体系。
　　钢结构对钢材有强度、塑性、韧性、可焊性等基本性能要求；较重要结构的关键节点部位，还要求厚度方向性能；从抗震角度出发，要求一定屈强比(≤0.85)；为延长建筑的寿命，提高建筑抗火灾能力，还可要求钢材耐蚀和耐火。
　　钢结构中主要采用钢材品种
　　1、高层和重型钢结构
　　中、厚板(特厚)、H型钢、型方矩管、圆管、镀锌板、彩涂板等
　　2、大跨、空间结构
　　圆管(无缝、焊接)、中板、大型方矩管、H型钢、厚板、镀锌板、彩涂板、钢绞线、高强钢丝、钢棒等
　　3、轻钢结构
　　中板、H型钢(中、小)、镀锌板、彩涂板、冷弯型钢、圆管、方矩管等
　　4、组合结构
　　大型圆管(焊接)、H型钢、中板、方矩管、镀锌板、彩涂板等
　　5、钢结构住宅
　　H型钢、圆管(焊接)、中板、方矩管、镀锌板、彩涂板、冷弯型钢等
　　还包括铸钢连接件、高强螺栓、栓钉、各类焊材(焊丝、焊条)等配套焊接材料
　　一、国外钢结构市场与技术现状
　　20世纪初诞生了轻钢结构房屋，二战期间因高施工速度的需要，轻钢房屋得到快速发展；40年代出现了门式刚架结构；50年代，出现工业化程度较高的钢结构住宅，形成了工厂化的钢结构住宅建筑体系并延续至今；60年代住宅建筑工业化高潮遍及欧洲并发展到美、加、日等发达国家，彩色压型板及冷弯薄壁檩条组成的轻质围护体系开始大量应用。轻钢结构是发达国家目前主要的建筑结构形式。
　　国外钢结构业迅速发展的主要原因：
　　第一，钢铁工业提供了丰富的建筑用钢物资基础。
　　第二，钢结构具有安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染小等优势。
　　第三，环保的严格要求和资源的充分利用，促使业主、建筑师和结构工程师选择钢结构。
　　第四，成熟、配套的技术和产品推动了钢结构业发展。
　　发达国家先进的钢铁工业，使钢铁材料品种和质量可充分满足钢结构需求，充裕的钢材资源提供了物资保障，钢铁新材料的不断开发推动了钢结构的技术进步，造就了钢结构业的普及与现代建筑业的发展。近年国外建筑用钢量约占钢材总消耗量的30%，并仍呈明显上升趋势。
　　JFE公司开发的部分建筑用钢新产品：
　　1、超厚H型钢，翼缘厚度可达100～120mm
　　2、复合不锈钢板，SS400或SM400基材复合SUS304
　　3、低屈强比高强钢，600MPa级甚至800MPa级高强度钢，屈强比小于0.8
　　4、桥梁用材，800MPa级高强度钢得到广泛应用，低预热型800MPa级高强钢可做到预热温度低于50℃
　　5、新型彩涂板,如：高耐蚀性(用于室外装置)、高加工性(成形性好，用于建筑屋顶材料)以及内装修用的“Skeleton Colour”彩板(色彩感、耐锈蚀和化学腐蚀、润滑性都大大提高)
　　二、国内钢结构市场与技术现状
　　高层钢结构建筑：自上世纪80年代初截至2003年3月，我国已建和在建高层钢结构建筑计59幢，高层建筑钢结构已跨入国际行列，获得了较大成功。代表作品有：高420.5米的上海金茂大厦，高291米全部采用钢管混凝土柱、达到国际领先水平的深圳赛格大厦，采用国产钢材、国内设计、制造及施工的高200米的大连世贸中心等。最初我国钢结构高层建筑主要钢材为进口的A572、SM490B等型材或板材。近年由于钢材品种增加、性能满足要求、价格便宜，普遍采用了国产钢材，但高要求的重点工程，仍进口Q420和Q460板材。
　　重型工业厂房：近几年建设增加较快，钢结构用量较大。主要分布在钢铁、火电、造船、电子、汽车、机械制造及水利建设等行业。典型例子是近年各钢铁企业兴建的大型炼钢、轧钢厂房。2004年冶金厂房等重型工业厂房竣工面积约800万㎡，用钢量达到80万吨。其用钢技术要求与高层钢结构相同。
　　空间结构：近年以网架和网壳为代表的空间结构既用于民用建筑，也用在烟草行业厂房、汽车装配车间等工业厂房、机库、候机楼、体育馆、展览中心、大剧院、博物馆等。近年建成的飞机航站楼、会展中心、体育场馆、大剧院、音乐厅等大跨度空间结构，采用圆钢管、矩型钢管制作空间桁架、拱架及斜拉网架结构，加上波浪形屋面成为各地新颖和富有现代特色的标志性建筑物。悬索和膜结构目前用量还不大，处于发展阶段，但如国家体育场(鸟巢)、国家游泳中心(水立方)等2008奥运场馆等已选用ETFE、PTFE膜材作屋面和墙面。
　　轻型钢结构：轻钢结构用钢量一般40㎏/㎡左右(不含钢筋用量)，结构类型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等。近年在我国发展很快、应用广泛。主要用于轻型工业厂房、棉粮仓库、码头和保税区仓库、农产品、建材、家具等各类交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。
　　钢—混组合结构：充分合理组合了钢材和混凝土两种材料的优点，具有优异的静、动力工作性能，且大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同的情况下，可以取代钢筋混凝土结构，也可取代钢结构，对环境污染较少，是符合中国建筑结构发展方向、可以广泛推广的一种比较新颖的结构。自上世纪80年代开始，已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门。并进入了桥梁工程和高层与超高层建筑中。
　　钢结构住宅：我国钢结构住宅建筑产业化正在起步发展。各地建了大量低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程，体现了钢结构住宅发展的良好势头。近几年钢结构住宅建筑已完成近300万平方米的试点工程建筑，用钢约15万吨。
　　我国各类钢结构钢材用量统计(2004年)：
　　特种构筑物钢结构6.1%；水电建设2.3%；锅炉钢结构4.6%；塔桅结构11.4%；海洋平台1.5%；铁路、公路桥梁3.8%；模板、脚手架19.8%；重型工业厂房6.1%；网架和网壳0.8%；空间桁架0.5%；门式刚架、轻型厂房3.4%；拱型波纹钢、屋盖结构0.3%；住宅钢结构1.1%；城市建设用钢材38.1%。
　　国内钢结构消费各类钢材比例：
　　高频焊接H型钢0.3%；热轧H型钢16.6%；特厚板2.2%；彩色钢板11.8%；镀锌钢板1.5%；无缝、直缝钢管3.7%；冷弯型钢6.3%；其他(型钢等)13.3%；中厚板44.3%。
　　2004年我国钢结构用钢材约1350万吨，占全年钢材总产量29266万吨的4.6%。国产钢材基本可以满足钢结构加工需要，但在具体品种规格和性能方面与国外比还有差距，如高强度大规格超厚H型钢、高强度超厚板等，高档产品差距仍较大。
　　三、国内钢结构企业现状
　　我国钢结构业近年发展极为迅速，已涌现出一批具有相当规模的钢结构加工企业。钢构企业总数已发展到上千家。其中年产能力在5～15万吨之间的有10多家；装备水平、生产技术、经营管理能力接近国际水平的也有10多家。这些企业设计、制图、放样基本上是由计算机用各种专门软件完成，能承担我国国家级工程的钢结构制造。如大跨度桥梁、巨型水坝闸门、高层和大跨度房屋结构等。在市场机制下，一大批中小规模的加工企业应运而生，虽然年产能力不足1万吨，但这些企业有着自己的优势和特长，可弥补大企业的不足。此外，随着国外资本和技术设备进入中国，出现了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等，我国钢结构行业发展在体制、规模、加工方向等方面形成了多样化。2005年我国钢结构产量已达1500万吨，产值约1200亿元。但当前钢结构行业面临着：钢结构产能远大于实际产量，很多企业任务不足，生产能力不能发挥，造成较大的供需差距，导致恶性竞争，相互压价等混乱局面。
　　国内重要钢结构企业(2004年)：
　　中铁山桥集团；中国二十二冶金属结构公司；上海宝冶建设有限公司；中远川崎重工钢结构有限公司；上海冠达尔钢结构股份有限公司；江苏沪宁钢机股份有限公司；浙江东南网架集团；中铁宝桥股份有限公司；长江精工钢结构(集团)股份有限公司；山东莱钢建设有限公司；杭州大地网架制造有限公司。
　我国钢结构业与国外差距：一是观念落后，对钢结构产业符合可持续性发展的认识有待于提高；二是设计理念落后，不能适应市场需要；三是钢材价格变化过快，涨跌幅度过大，市场竞争无序，企业利润波动很大；四是科研资金投入不足，钢构标准及规范编修期长；五是钢结构加工制作、施工安装装备相对落后，管理、劳动生产率还需进一步提高。
　　四、国内钢构企业运作模式分析
　　外资钢结构公司：国外全资钢结构公司具有知名度高、资金雄厚、技术先进、品牌较响、质量优异、收费较贵等特点，这些企业(如上海美建钢结构公司、上海巴特勒钢结构公司)在钢结构技术方面积累较多，具有较大的综合优势，具有企业独特的业务、设计软件支撑系统。市场范围覆盖全国。
　　经营模式：设计、加工、施工一体化，其中重钢方面以设计与工程总包为主。
　　市场定位：大面积厂房项目、多高层项目、大型展馆等特种建筑。
　　大型民营钢结构公司：资金较充足、品牌较响、设计制作施工力量较强，质量较好，市场范围遍及全国，一般在各地分区域设立分公司，大都具有特定的钢结构体系优势(如浙江杭萧、浙江精工在高层钢结构方面、东南网架在网架方面)。
　　经营模式：设计、加工、施工一体化。
　　市场定位：各种厂房项目、多高层项目、展馆等特种建筑。
　　中小型民营钢结构公司：企业运作灵活、整体实力较弱、质量一般，市场范围集中在所属特定区域，依靠与企业周边区域业主建立的一定业务关系介入市场，生产运营成本较低。经营模式有以下三种类型：
　　经营模式之一：提供材料与加工为主。市场定位：构件加工。
　　经营模式之二：设计、加工、施工一体化。市场定位：厂房、多层项目。
　　经营模式之三：工程总包与设计。市场定位：各种厂房、多层项目等。
　　国有钢结构公司：一般为大、中型钢构企业，市场范围覆盖面较广(如宝冶、中建系统等)
　　经营模式：以提供材料与加工、工程施工为主，内部工程比重较大。
　　市场定位：重钢为主，以各种厂房、建筑结构项目居多。
　　五、国内钢构企业发展的要素：
　　一是必须市场化高效运作。在钢结构领域，良好的品牌、建立一定的业主、设计院的关系网是获得项目的源头。同时企业必须具备较强且反应快速的设计能力、报价能力、准确估计成本与利润能力(熟悉构件加工、材料供应、施工安装情况，能够把握成本与工期)。
　　二是技术与产品质量应有优势。优秀的人才与精良的软硬件设备是钢构企业的核心技术优势，依靠技术优势保证方案设计、构件制作、施工安装质量是钢构企业生存发展的主要法宝(以浙江杭萧为例，专门建立了研发中心大楼，解决外地人才住房等问题，具有先进的重钢特殊加工设备；外资钢结构公司更是具有企业独特的业务软件支撑系统)。
　　三是资金流的控制要重视。目前我国钢结构企业普遍工程垫资较严重，工程款最终的回笼是个难题，实际运做资金流易出问题。国有钢结构企业对垫资既有体制上的问题，也有程序上的问题。
　　四是需建立良好的公司运作机制。国有钢结构企业大都运作机制不活、产权结构单一、经营管理粗放、从业人员众多，极大制约了企业的生存与发展。只有实行市场化的运作体系，才能使僵化而发展缓慢、裹足不前的国有企业走出困境。
　　钢结构产业的发展与我国的经济发展水平和速度相关。钢铁新技术、新材料不断出现，为钢构产业的快速发展奠定了物质和技术基础。国家的政策导向从节约用钢、合理用钢向鼓励用钢转变，为钢构产业的发展提供了有力的保证。钢结构产业逐步成为国民经济的重要产业。2005年全国钢构总量为1500万吨，从现在起到2020年我国钢构将以每年6～7%的速度增长。钢结构产业处在发展壮大阶段，属于成长型朝阳行业，发展前景很好。
　　对钢铁产品进行深加工，延伸产业链，提高产品附加值，是国外大公司通行的做法。如蒂森利用自身原料发展汽车零部件产业；纽柯专门设置建筑系统事业部，生产金属房屋用零部件；浦项以钢铁为主导，还涉及民用建筑、电子、通讯、半导体晶片制作、工厂自动化、能源和环境保护等；新日铁，涉及领域扩大到电子、工程制造、信息等，其工程建设业务已在世界范围内取得了广泛的认可。因此，国内大钢厂利用自身建材产品的优势，发展钢结构产业，很有必要。

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