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    鋼結構材料材質與板材方面的未來發展方向

    2018-02-08瀏覽:
      鋼結構材料材質與板材方面的未來發展方向
      
      1.1鋼材材質方面
      
      我國在使用新材料方面,己取得不少成績,如已制定了耐侯鋼的技術標準,且寶鋼已有產品,如規范厚板的性能,規定了“厚度方向性能的鋼板”;在新修訂的鋼結構設計規范中增加了Q420級鋼等等。這些新材料的采用對節約鋼材有較大意義,如采用H型鋼和冷彎型鋼等高效鋼材就可節約用鋼量20%,這肯定會帶來明顯的經濟意義。
      鋼結構鋼材
      但隨著結構的高層化和大型化,所用鋼材的厚度逐漸增加,加以我國又是地震多發區,提高建筑鋼材的可焊性(焊接性能)和抗震性能,已是刻不容緩的事情了,從這個角度看我國建筑鋼材的品種、性能、規格和國外先進國家相比,差距仍較大。
      
      以日本為例,日本開發的以下鋼材在都是走在世界前列的:
      
      (1) 高強鋼。590N ( )和78oN( )的高強鋼。以22層的框架結構為例,采用590N鋼比SN490節約鋼材10%~20%。
      
      (2) 耐侯鋼(FR鋼),為在普通鋼中添加 等元素而成,其耐熱溫度為600℃(一般鋼材僅為350℃,此時強度下降不超過1/3,按長期荷載考慮仍能保持承載力)。使用這種鋼材對可燃物較少且空間較大的建筑物和體育館、博物館等有可能不用防火涂料,節約大量投資。
      
      (3) 極軟鋼。所謂極軟鋼,即屈服點 的軟鋼,其化學成分接近純鐵,合金元素極少,軋制后通過退火等熱處理措施使其軟化。這種鋼主要用于減震結構,據日本研究,用極軟鋼做的減震措施和各種阻尼法相比,具有價格低、性能穩定、耐火性好等優點。
      
      1.2熱軋型鋼方面
      
      熱軋型鋼截面除了傳統的角鋼、槽鋼、工字形鋼,熱軋H型鋼(平行寬翼緣工字鋼)也成為近年來常用的一種型鋼截面。熱軋H型鋼是一種經濟斷面鋼材,與普通工字鋼相比,翼緣要寬,側向剛度較大,一般繞弱軸的慣性矩要大一倍以上,抗壓、抗彎、抗扭、抗震能力強,翼緣內、外表面平行,便于機械加工便于結構連接和安裝,可使鋼結構構件用鋼量減少6%~17%,我國新的鋼結構設計規范已列入熱軋H型鋼?,F在我國馬鞍山鋼鐵股份有限公司和萊蕪鋼鐵集團有限公司等,己能軋制出截面高度為200~700m三種類型的優質熱軋H型鋼,符合國家標準《熱軋H型鋼和部分T型鋼》(GB/T11263—1998)規定的型號系列,填補了我國鋼材產品的空白,為我國工業與民用建筑提供了可選材料。
      鋼結構板材
      1.3薄壁板材方面
      
      壓型彩色鋼板是在20世紀50年代末引入,由厚度0.5~lmm的薄鋼板壓成鋸齒型。它具有一定的抗彎能力,作為非承重構件的壓型鋼板的模板使用,可兼作工作平臺而不需腳手架,其經濟性能和安全性顯而易見,還可大大縮短施工周期。保溫材料(聚氨脂塑料)與壓型鋼板組成的合成板,其使用范圍更廣,作為外墻板、屋面板在輕型廠房中使用的非常廣泛,其白重僅10kg/㎡。壓型鋼板上面澆灌混凝土后,可用作樓蓋層,壓型鋼板即是樓板的抗拉筋,又替代了模板,而且可以作為無耐火被覆的耐火構件。壓型鋼板與混凝十組成的合成板,是一種施工性好、經濟性好的樓板形式,目前己成為鋼結構建筑樓面的主流。
      
      目前國內廠家生產的產品與國外同類產品(如BHP、ABC和Butler等)比較起來,數量較多,但質量良莠不齊,在耐久性(耐久性指板材在一個合理的時期內不剝落、不開裂或不褪色)和抗褪色性(其對于陽光較強的地帶非常重要,因為那里紫外線輻射經常會損壞較深的色彩,如紅色和藍色)方面毫無優勢可言。我們急需自行研究生產出能和國外同類產品相競爭的板材,以滿足國內這個全球很大市場的需求。
      
      1.4保溫、隔熱材料方面
      
      隨著時代的發展,人們對建筑物的節能要求逐步提高。從過去的歷史看,保溫問題并不是鋼結構建筑行業中很頭疼的問題,但人們對保溫不足仍然抱怨不停。日前解決保溫問題的方法是采用保溫材料,其都是通過保溫介質截留靜止空氣以減緩熱傳導來起作用的。不同類型的保溫材料主要的差別就在于這種作用如何實現,其類型有:玻璃纖維保溫棉氈、硬質保溫材料(泡沫板)、夾心泡沫板和噴涂式保溫材料。保溫材料的厚度和類型對于房屋的熱工性能有極大的影響。在這一節,不得不提到“冷凝現象”這個概念。當熱空氣冷卻或遇上冷表面時,它將失去一部分水汽,就造成了冷凝現象,其會導致金屬表面腐蝕、霉斑,從而喪失保溫性能并毀壞面層。目前解決此問題的方法是在較暖面安裝防水汽貼面,其可以減緩水汽的運動速度,特別是對潮濕的地區或有潮氣散發的房屋是十分重要的。
      
      1.5防銹、防腐蝕材料方面
      
      鋼結構的缺點之一為耐腐蝕性能差。新建造的鋼結構一般要隔一定時間都要重新涂刷涂料,造成鋼結構建筑維修費用較高。目前解決防腐蝕問題的方法有:在鋼結構構件表面噴涂防銹涂料和采用不易銹蝕的耐候鋼。鋼結構防銹和防腐蝕采用的涂料、鋼材表面的除銹等級以及防腐蝕對鋼結構的構造要求等應符合現行國家標準《工業建筑防腐蝕設計規范》和《涂裝前鋼材表面銹蝕和防銹蝕等級》GB8923的規定。在設計文件中應注明所要求的鋼材防銹等級和所用的涂料(或涂層)及涂(鍍)層厚度。設計時應對構件的基材種類、表面除銹等級、涂層結構、涂層厚度、涂裝方法、使用狀況以及預期耐蝕壽命等綜合考慮合性能更好的新鋼種,努力改善和提高鋼材質量。
      
      1.6防火材料方面
      
      鋼結構的缺點之一為耐火性能差(耐熱不耐火),在火災中,未加防護的鋼結構一般只能維持20分鐘左右。這一點在“9.11”事件中世貿大廈的倒塌中得到了充分證明。目前解決防火問題的方法有:在鋼結構構件表面噴涂防火涂料,或在鋼結構外面包混凝土或其他防火材料。這也是鋼結構造價較高的原因之一,其部分原因阻礙了鋼結構的發展。鋼結構的防火應符合現行國家標準《建筑設計防火》的要求,結構構件的防火保護層應根據建筑物的防火等級對不同的構件所要求的耐火極限進行設計。防火涂料的性能、涂層厚度及質量要求應符合現行國家標準《鋼結構防火涂料通用技術條件》和現行標準《鋼結構防火涂料應用技術規范》CECS24:90的規定。

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