高频焊接H型钢作钢结构建筑屋面檩条的独特优势

高频焊接H型钢作钢结构建筑屋面檩条的独特优势

一、高频焊接H型钢在国内外应用概述

具有节能、可持续循环利用的高频焊接薄壁H型钢，是一种符合科学发展观的高校经济和用途广泛工程建材。我公司从国外引进先进的生产线和生产技术，经过一段时间的市场开发，已经在工业厂房，公共建筑、机场展馆、钢结构住宅、农业大棚等领域应用。近年来，高频焊接薄壁H型钢在日本、美国以及欧洲国家应用的比较普及，特别是在建筑屋面樑及柃条上占了很大的比例。由于全球热轧型钢的产量达到2000万吨以上，而主要消耗在建筑的柱和主梁上，为降低用钢量，国内外工程迫切需要一种互补性的建材，高频焊接H型钢的独特优势突现出来，市场需求量迅速增长。

据统计，日本生产的高频焊接薄壁H型钢为20万吨/年，绝大部分是日本柱友金属生产，大部分应用在民用住宅，房屋建筑达到150~200万栋。美国45%、欧洲60%、瑞典90%的工业建筑屋面柃条较大比例采用高频焊接H型钢。同时，巴特勒、ABC、USA、BHP等20多家跨国公司进入中国后，大量选用高频焊接H型钢作屋面柃条，为国内外推广应用高频焊接薄壁H型钢起了示范作用。

二、高频焊接H型钢作屋面檩条的技术独特优势

高频焊接薄壁H型钢之所以截面性能优越，是工艺上的先进性。由于采用高频焊接技术，焊头在腹板与翼缘之间直接供应高频电流进行加热，再通过压焊辊焊接成型，电力集中在焊缝部，由焊接产生的热影响少，所以它是在冷状态下进行焊接加工的。这就避免了翼、腹板厚度不均的问题，所以制成的型钢翼缘内外平整、精度高，外形美观；另外，高频焊接可不经过酸洗清除过程，但仍能保证无杂质夹杂。

高频焊接H型钢与传统型钢单位重量相同时，规格经济化，其断面力矩、断面系数、耐压力、承荷重等技术指标均远高于热轧型钢。而且还可方便地生产出异型H型钢（上、下翼缘不等宽，上下翼缘不等厚），因此，截面形式可以按用户指定的截面尺寸定做，方便设计选用，减少浪费。H型钢由于其截面独特的优越性，被设计单位经常采用工业房屋及民用建筑的屋面檩条上。

高频焊接H型钢规格经济化，能生产腹板厚度2.3~8mm、翼缘厚度3.2~10mm 之间的H型钢，翼缘宽度50~250mm、腹板高度70~500mm。高频焊接薄壁H 型钢生产线可生产多种规格产品，翼缘与腹板焊接可采取不同钢号的材料。特别是能解决其它焊接难以控制的薄规格生产，可大幅节约钢材。

高频焊接H型钢的生产线加工容易，更换规格方便、迅速，一次生产批量可大可小，因其自重较轻，裁剪与焊接容易，并可任意加工、设计与组合，还可根据用户要求制造特殊尺寸以配合特殊工程之需。

由于生产过程中受设备条件限制较少，产品规格多，轻、薄，这使得很多钢结构复杂、规格众多的工程构件可以在工厂预先加工，再到工地实施拼装，缩短现场施工周期。

高频焊接H型钢与热轧H型钢和工字纲相比，施工费用低，折算成同样长度时的价格，由于可定尺供货，使用中损耗明显减少；同样承重条件下，高频焊接H型钢自重大大轻于热轧钢型，使房屋结构重量减轻，所以建筑物的基础造价可有较大降低；在同等承重条件下，结构尺寸合理，可增加室内有效使用面积5%以上，减少空间损失，因此比常规建筑降低综合成本约20%。另外，总重量的减轻，使运输、吊装等机械费用也都得以相应降低。

高频焊接薄壁H型钢特点简单归纳为二个字：轻、薄。之所以轻、薄是相对热轧H型钢重、厚而言。其特点是热轧和其他型钢无法比拟的，同时，也是其工艺特点所决定的。高频焊接轻型H型钢是把纵剪的三条带钢进行连续性的焊接，连续生产能力强，能形成一定的生产规模。特别是能解决其它焊接难以控制形状的薄规格生产。其焊接部位性能和质量表现在：1、以组织熔敷宽度为W，W/TW*100%*100%为熔敷率，确保大于100%；2、腹板材料与翼缘材料的接合线在翼缘板材料一侧咬边，确认组织熔合；3、在焊接部位的腹板方向加力进行拉力试验，确认腹板母材断裂，并显示标准应力以上的断裂应力，即母材断裂而焊处不断。

近年来，高频焊接轻型H型钢轻、薄及加工方便等特点已在工业厂房、仓库、超市、农业棚架、粮库、立体停车库、综合楼、民用住宅楼领域的应用中体现出明显的优越性。如：可缩短施工周期30—50%、增加使用面积5%以上，减少湿作业，降低建筑综合成本20%等等。因此国家建筑设计部门认定其技术先进，效益显著，将其列入建设部科技成果重点推广项目；荣获国家级重点新产品证书，建设部于2001年专门为高频H型钢产品颁布了中国建筑工业行业标准。（JG/T137—2001）

三、高频焊接H型钢作建筑工程檩条应用的分析

1、高频焊接H型钢在公共建筑作屋面檩条设计论证

广州国际会展中心，屋面围护系统的骨架以高频焊接薄壁H型钢为檩条。

本工程地处台风泛滥的华南地区，风荷载特别大。据广东省建筑科学研究院提供的《广州国际会展中心风动态测压试验报告》风荷载最大处可达5.45kn/m2。如此大的风压加上下部主结构的跨度较大，最大为5m，这对于屋面檩条的设计来说是一大考验。同时从建筑外观上考虑屋面围护系统的总厚度（底板、面板+装饰板的总厚度）最小为285mm；故檩条的最大允许高度为242mm。这种檩条连接方法不仅有效地控制了檩条的总高度，而且使主次檩条同时与屋面板连接，在屋面板与主次檩条同时与屋面板连接，在屋面板与主次檩条间形成一个紧密的整体，有效地解决了H型钢次檩条的侧向稳定性问题，提高了屋面围护系统抗风荷能力。

“世纪之花”——湖南贺龙体育场位于长沙市中心，是全国第五届城市运动会主会场，该会场由湖南省建筑设计院主设计，浙江精工钢结构有限公司负责主体结构设计，是一座造型新颖，功能齐全的现代化体育场。

在浙江精工钢结构设计人员拿到建筑设计院的设计图时，让设计人员为难的是，屋面檩条方面选择尤其不适宜，多数选择是C型纲和工字钢，且规格大，含钢量高，C型钢的选择也是需要定制加工的非标材料。设计师在进行复算时，发现该工程的设计存在很大的误区，就是没有做风洞试验，为了确保结构的安全性和可行性，在进行投标时就反复强调结构的可行性，提出采用轻质高强的高频焊接H型钢为主檩条，并协助设计院与同济大学进行风洞试验，证明所得结果比较正确。然后根据设计院的意图，再进行三种以上软件的复核，对照JG/T137—2001产品标准，采用3D3S，STS、REA、美国、德国等钢结构软件复核，得出采用300*150*4*6高频焊接H型钢为主檩条十分科学合理，特别是抗风能力，稳定性方面均十分优越可靠，同时又节约材料，比原来的用钢量节约100多吨，为国家节约了开支。

由高频焊接H型钢作公共建筑屋面檩条，其制作和施工相当简捷，由于制作方可以做到定长定尺，也可根据用户需要进行自行组合加工，而且可以做到预冲连接孔，这就大大的方便了施工单位的制作和安装。在施工安装时，原来常用的C型、Z型均容易扭曲和在安装时失稳，但高频焊接H型钢不会产生这种现象，且无须用节点板与主钢架连接，这一点将大大节约制作时间和施工速度。如上海浦东国际机场候机楼和新建竣工的广州新白云机场主航站楼钢屋盖檩条及东西两侧的连接楼屋面柃条采用高频焊接H型钢，建成后大气美观。

2、高频焊接H型钢作工业厂房屋面檩条的选择与施工