钢结构10项新技术

厚板Z向指标的选择
节点构造+板厚→层状撕裂危险性系数→板厚 方向断面收缩率→硫的含量→钢板Z向指标 40mm以下，应力（9:1）小于屈服 Z15---40mm~70mm Z25---70mm~100mm Z35---100mm以上 T型---L型---+型
防止层状撕裂的构造措施
尽量小的坡口角度及间隙 角接接头—偏向侧板或对称开坡口 尽量双面对称坡口 板厚受焊接应力的板端头伸出焊缝t以上 采用过渡段，以对接取代角接接头
140 120 比上年同期增长 比上年同期增长％ 100 80 60 40 20 0
1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12 2002 2003 2004
膜材性能的比较
ETFE 0.1~0.25 50/45 N/mm2 ≥20年 ≥30~60% 阻燃 自洁
2500~3000双 元/mm2
厚度mm 纵向/横向 抗拉强度 设计年限 透光率 耐火性能 自洁性 经济性
PTFE ≥0.5 180/160 N/mm2 ≥25年 8~18% 不然 自洁
400~700 1500~3000
钢和混凝土组合结构技术
组合楼板 组合梁 钢管混凝土 钢骨混凝土 钢—混混合结构
组合楼板和组合梁
压型钢板 抗剪栓钉 混凝土及钢筋网 排版图设计 栓钉焊接 临时支撑 安全储备
钢管混凝土
类型:圆钢管;方钢管;多边形钢管 优点:截面小;材料少;免支模;改善防火 泵送顶升浇灌法 立式手工浇捣法 高位抛落无振捣法 自密实混凝土 超声波检验
高增长行业对钢材市场的拉动
成品钢材
空调
汽车
轿车
商品房竣工面积
三组图表明：2004年供求关系的新变化：需求增速变缓
中国钢铁工业协会
3000
万吨
1999-2005 粗钢消费＝粗钢产量＋钢材、钢坯净进口折合成粗钢消费
2.2 粗钢消费的变化合粗钢消费 钢产量
1500
1000
钢结构防腐的几个概念
钢材腐蚀及防腐的措施 正确对待和加强防腐涂装的工作 影响防腐效果的四大因素 表面处理 防腐涂料 涂装工艺 缺陷处理
钢材表面处理
钢材表面的锈蚀等级--A、B、C、D级 喷砂（丸）处理—Sa1 Sa2 Sa2.5 Sa3 手工机械除锈—St2 St3 火焰除锈—F 化学除绣—P 特殊处理 涂第一道底漆的时间间隔
钢结构10项新技术
侯兆欣
中冶集团建筑研究总院 北京市远达建设监理有限责任公司
钢结构发展的现状
结构的优越性 坚实的物质基础 良好的技术经济政策环境 广阔的市场环境 为什么把钢结构作为新技术 与上版在内容上的区别 技术依托单位和咨询专家
272798
1996-2004中国钢产量与日美俄钢产量比较
300000 250000 200000 275951 300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0
钢骨(劲性)混凝土
类型:柱;梁;剪力墙;核心筒 变形能力强,抗震性能好 混凝土与钢结构上下过渡 与钢筋比施工速度快 防火防腐性能好 现场协调管理要求高
钢-混凝土混合结构
钢框架-混凝土核心筒 钢框架-混凝土剪力墙 钢框筒-混凝土核心筒 钢结构-混凝土支撑体系 斜拉悬索-混凝土支撑体系 施工时间差问题 刚度差及退化问题
住宅钢结构体系
轻钢龙骨体系 钢框架体系 钢框架—支撑体系 列错桁架体系 钢框架—剪力墙体系 钢框架—核心筒体系 组合结构体系
结构体系
冷弯薄壁型 钢密排柱（ 钢密排柱（龙 骨）体系
结构体系
钢排架钢排架-支撑体系
结构体系
钢框架体系
结构体系
钢框架钢框架-混凝土 剪力墙(核心筒) 剪力墙(核心筒) 混合结构体系
防腐涂装方案
油脂、酚醛、醇酸等树脂类—5~10年 环氧树脂、氯磺化橡胶类—10~15年 富锌/中间漆/面漆—15~20年 富锌（锌加）/环氧/聚氨脂—20~30年 富锌（锌加） /环氧/氟碳—30~40年 镀锌/锌黄/面漆—30年以上
涂装工艺
环境温度--5℃~38℃，户外涂装：晴天 钢材表面温度—高于空气露点温度3℃ 相对湿度--≤85%，结露 间隔时间—表干，≥4h，4h内不雨淋 涂料及稀释剂的配制，当天 涂装的方法 喷嘴的规格、压力、移动速度
结构用钢的种类
碳素结构钢--Q235 低合金高强度结构钢—Q345 Q390 Q420 一般工程用铸造碳钢件—ZG系列 厚度方向性能钢板—Z15 Z25 Z35 焊接结构用耐候钢 可靠根据时，可采用其他牌号的钢材 进口钢材
钢材的性能
足够的强度—σy 、 σb、 σb/ σy ≥1.2 良好的塑性—伸长率（≥20%） 可靠的韧性—冲击功(≥34J) 好的可加工性—冷弯性能(180度) 可焊性--Ceq、Pcm 钢质纯净--S、P含量低 抗层状撕裂能力—Z向性能 耐候耐火性能—微量元素
1000t
150000 100000 50000 0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
俄罗斯
美国
日本
中国
系列4
2. 按月统计钢铁行业与几个用户行业增长速度 3 2004年9月开始，汽车（轿车）月增速结束三年增速高于钢铁的势头， 商品房竣工面积的这种变化，开始时间还要早几个月。
-500
钢结构10项新技术
钢结构详图设计CAD与CAM制造技术 钢结构施工安装技术—厚板焊接、仿真施工、滑移 施工、整体吊装 钢与混凝土组合结构技术 预应力钢结构及索膜结构技术 住宅钢结构技术 钢结构防火、防腐技术 高效高强钢材
CAD &CAM技术
CAD—Computer Aided Design CAM—Computer Aided Manufacturing 详图设计—Shopdrawing—CAD—Computer –设备—CAM—型钢 放样下料 相贯线切割 钻孔与开坡口
防火涂装及质量检验
厚涂型—12~24h一遍—5~10mm 薄涂型—4~24h一遍—1~3mm 超薄型—6~12h一遍—0.2~0.5mm 表面除锈及防锈底漆 资料及开桶检验 涂料粘结强度和抗压强度复验 涂层厚度及表面质量检验
住宅钢结构体系的优点
符合节能环保的基本国策 符合住宅产业化的政策 使用面积大，利用率高 大空间、高净空—房间布局灵活 建筑立面丰富 结构抗震性能好 施工方便，工期短
整体吊装的注意事项
正确看待吊装的技术先进性 吊装验算 临时加固 试吊 应急措施 下降就位 揽风系统的设计
索膜结构的分类
索膜结构的概念 整体张拉式 骨架支承式 索系支承式 空气支承 单层膜材 双层或多层膜材气垫
膜材的种类
ETFE膜—四氟乙烯共聚物—EthyleneTetraFluoroEthylene PTFE涂层玻璃纤维膜—聚四氟乙烯树脂— PolyTetraFluoroEthylene PVC涂层玻璃纤维膜—聚氯乙烯树脂-PolyVinylChloride PVC涂层聚合纤维织物膜—聚氯乙烯树脂-PolyVinylChloride
大跨度空间钢结构的重点问题
考虑变形协调（边界条件基础） 重视温度效应（温度应力是关键） 抗震验算（地震力分析是难点） 整体稳定（单层壳体是重点） 吊装工况验算 预应力张拉设计 支撑体系和滑移支坐
大跨度空间结构的安装
高空散装（满堂红脚手架） 高空滑移 局部或分块吊装 拔杆—倒链整体吊装 卷扬机（推磨）整体吊装 抽芯千斤顶—电脑控制整体吊装 整体顶升
合理选用钢材
钢材的质量等级—A B C D E级 非焊接承重结构 焊接承重结构 重要的拉弯焊接构件 验算疲劳的非焊接承重结构 验算疲劳的焊接承重结构 厚度效应及抗力分项系数
建筑结构用钢板（GB/T19879）
5-强度等级；4-质量等级；3-Z向指标； 低屈强比（≤0.85);低屈服强度波动(≤ 110Mpa) 塑性韧性好：伸长率≥17-23%；冲击功≥34J 良好的焊接性能：Ceq≤0.50%;Pcm ≤0.33% 有害元素S和P相比较低;Z向性能优越 可加工性能好:180度冷弯-2a,3a 供货条件:热轧;正火;温度-变形控制(TMCP)
大跨度空间钢结构的重点问题
考虑变形协调（边界条件基础） 重视温度效应（温度应力是关键） 抗震验算（地震力分析是难点） 整体稳定（单层壳体是重点） 吊装工况验算 预应力张拉设计 支撑体系和滑移支坐
大跨度空间结构的预拼装
预拼装的类型 验证设计图纸和构件详图的正确性 解决空间起拱问题 确定复杂空间尺寸 确定对接拼装预留间隙 提高现场拼装的质量，加快施工进度
PVC ≥0.5 130/110 N/mm2 10~20年 5~15% 阻燃 自洁性差
80~150 700~1000
施工质量的检验
分项工程及其检验批的划分 钢结构工程的检验 索结构工程的检验 膜结构工程的检验 资料及膜材检验 膜材加工制作质量 膜材安装及感观质量
膜材检验的主要内容
厚度、质量、颜色及涂层厚度（如果有） 单向（纵/横）抗拉强度试验 双向（不同应力比）抗拉强度试验 弹性模量及断裂延伸率试验 熔接强度试验 色差、透光率及自洁性试验 热熔温度试验
结构体系
钢框架钢框架-混凝土 剪力墙(核心筒) 剪力墙(核心筒) 混合结构体系
钢框架—预制混凝土剪力墙结构 钢框架 预制混凝土剪力墙结构
结构体系
钢框架－ 钢框架－中心支撑体系
结构体系
钢框架—偏心支撑体系 钢框架 偏心支撑体系
推广应用面临的问题
观念的转变 技术的配套与集成 墙板、楼板、屋面板 防腐、防火问题 造价与定位 试点情况
厚板焊接工艺措施
防层状撕裂构造措施 采用双面坡口对称焊 低强度细焊条堆焊塑性过度层 板边火焰切割面用机械方法去除淬硬层 低氢型、超低氢型焊条或气体保护焊 提高预热和层间温度
钢结构安装施工仿真技术
仿真技术 构件吊装仿真 预拼装仿真 预变形仿真 进度仿真 变形仿真
空间结构的类型
螺栓球网架、网壳 焊接球网架、网壳 钢管（圆、方、矩）相贯节点空间桁架 板式构件空间结构 斜拉索组合空间结构体系 张弦（拉）空间结构（索、梁、穹顶） 索膜结构
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1999 2 00 0 2001 2002 20 0 3 2 0 04 2005
二次涂装及修补工艺
表面清理（海水） 漆面打毛处理 针孔处理 底漆损伤 中间漆损伤 面漆损伤 连接部位
涂装质量检验
钢材表面处理 资料检验 开桶检验 干漆膜厚度 涂层附着力检验 表面质量
钢结构防火涂装
钢结构防火的概念 耐火极限—安全疏散+消防灭火 厚涂型防火涂料—8~50mm—隔热 薄涂型防火涂料—2~7mm—膨胀 超薄型防火涂料—0.5~3mm—膨胀 涂料的选择 防腐+防火