我國雙層彩鋼壓瓦機高層鋼結構的發(fā)展與傳統建材的對比
彩鋼設備冷彎型鋼的自重輕,節約鋼材。鋼材經(jīng)過(guò)冷加工處理,在冷彎型鋼的彎折區域出現冷彎效應現象,使得強度有所提高。
我國雙層彩鋼壓瓦機高層鋼結構的發(fā)展與傳統建材的對比
我國高層鋼結構的發(fā)展
1)構件立體化。高層建筑在水平荷載作用下,主要靠豎向鋼結構構件提供抗推剛度和強度來(lái)維持穩定。在各類(lèi)豎向構件中,豎向線(xiàn)性構件(如柱)的抗推剛度較??;豎向平面構件(剪力墻或平面框架)雖然在其平面內具有較大的剛度,然而其平面外的剛度依然小到可略去不計;由墻或密柱深梁組成的筒體或巨型柱,盡管其基本元件依舊是線(xiàn)形構件或平面構件,但它已轉變成具有不同力學(xué)特性的立體構件,在任何方向均具有較大的抗推剛度及抗扭剛度,能抗御任何方向較大的傾覆力矩及扭轉力矩。
2)結構支撐化??蛲彩怯糜诟邔咏ㄖ囊环N抗側力體系,然而,它固有的剪力滯后效應(在水平荷載作用下,由于框架橫梁的剪切變形,使框架柱的軸力呈非線(xiàn)性分布的現象)削弱了它的抗推剛度和水平承載力。特別是當房屋平面尺寸較大,或因建筑功能需要而加大柱距時(shí),剪力滯后效應就 加嚴重。為使框筒能充分發(fā)揮潛力并地用于 高的房屋建筑之中,在框筒中增設支撐已成為一種框筒的有力措施。若把在抵抗傾覆力矩中承擔壓力或拉力的構件,由原來(lái)的沿房屋周邊分散布置,改為向房屋四角集中,在轉角處形成一個(gè)巨柱,并利用交叉斜桿連成一個(gè)文體支撐體系,是高層建筑雙層彩鋼壓瓦機鋼結構中的又一發(fā)展新趨勢。由于巨大的角柱在抵抗任何方向傾覆力矩時(shí)都具有大力臂,從而該結構體系 能充分發(fā)揮結構和材料的潛力。
3)巨柱周邊化。巨型柱屬立體構件,本身具有較大的抗推剛度和抗扭剛度。若將巨柱沿建筑平面的周邊布置,則該結構具有 大的抗推剛度和抗扭剛度,能抗御的水平荷載與扭轉荷載。該種結構布置方案特別適于特高型層建筑。
冷彎型鋼結構與傳統建筑材料相比
冷彎型鋼結構與傳統建筑材料相比存在很大差別:
(1)彩鋼設備冷彎型鋼的自重輕,節約鋼材。鋼材經(jīng)過(guò)冷加工處理,在冷彎型鋼的彎折區域出現冷彎效應現象,使得強度有所提高。冷彎薄壁型鋼與同等面積的熱軋型鋼相比回轉半徑可增大50%以上,其慣性矩可增大50%~180%左右,在同等負荷下,相對熱軋型鋼一般可節約鋼材10%~25%左右。冷彎型鋼的自重輕,在完成相同功能的前提下,質(zhì)量只有混凝土結構的1/8~1/10,是普通鋼結構的1/2~1/3。
(2)結構整體性好, ,能好。冷彎型鋼房屋的屋架、墻板、基礎牢固的連成一體,此類(lèi)結構房屋,特別是在墻板附有O板、石膏板或波形板時(shí),應考慮較強的蒙皮效應,使得構件的實(shí)際受力、變形均比平面體系設計的減小10%~15%左右,可作為房屋的 儲備。由于冷彎型鋼的自重輕,設計中地震作用基本不起控制。
(3)冷彎型鋼構件的殘余應力、連接方式與熱軋型鋼不同。冷彎型鋼的殘余應力是由于常溫彎折形成的,而熱軋型鋼主要是由于冷卻不均勻引起收縮變形的不均勻而產(chǎn)生的殘余應力,二者的分布和影響均不相同[13]。熱軋型鋼構件主要通過(guò)焊接和螺栓連接,而冷彎型鋼構件,因薄板焊接技術(shù)要求高,且損壞涂鋅層,焊接形式有喇叭焊和電阻點(diǎn)焊等,且應用較少。涂鋅冷彎薄壁型鋼,主要采用自攻自鉆螺釘、鉚釘等連接方法,雙層壓瓦機設備冷彎型鋼壓型鋼板之間還采用無(wú)連接件機械式連接(如咬合、扣合式連接等)。
(4)可實(shí)現建筑結構的工業(yè)化生產(chǎn),生產(chǎn)周期短。冷彎薄壁構件基本可實(shí)現工廠(chǎng),其質(zhì)量穩定,有利于降低成本。工地現場(chǎng)拼接安裝(見(jiàn)圖2),安裝方便,施工,,且不受季節限制。如30m2墻體,其施工周期僅為混凝土墻體的1/8。其建設周期短、回收投資快的特點(diǎn),能減少了前期投資的資金壓力,受到廣大業(yè)主歡迎。
(5)房屋的外形美觀(guān),空間布置靈活,使用空間大,綜合經(jīng)濟效益好。冷彎型鋼房屋可根據需求做成各種坡度的彩色屋面和彩色墻體,色彩鮮艷、,建筑造型美觀(guān)。建筑空間分割靈活。構件截面面積小,相對混凝土結構房屋可增大使用空間5%~10%。材料不老化、不助燃、不霉變、不蟲(chóng)蛀、少維修。冷彎型鋼房屋基本造價(jià)與混凝土房屋接近,但是考慮到基礎造價(jià)和使用空間等相關(guān)因素,其綜合經(jīng)濟效益優(yōu)于混凝土結構。
(6) 環(huán)保、節能,建筑垃圾回收。壓瓦機設備輕鋼結構相對于混凝土而言,不會(huì )排除CO2,而水泥在制作的過(guò)程中以及混凝土的成型養護過(guò)程都會(huì )排出大量的CO2。施工過(guò)程無(wú)濕作業(yè),節約水資源。不需模板,無(wú)需養護,噪聲小,粉塵與垃圾少,可節約人工。輕鋼結構房屋以鍍鋁鋅板為建筑材料,建筑拆除后,所有廢料均全部回收。
(7)抗風(fēng)吸能力較弱。作為結構本身由于自重太小,在沿?;蚩諘绲貐^由于風(fēng)速較大,結構不能通過(guò)自重來(lái)抵消向上的風(fēng)吸力,以至引起建筑物的破壞。沿海地區曾發(fā)生輕鋼廠(chǎng)房屋頂在臺風(fēng)中被吹走的事故。因此在設計中應該考慮風(fēng)吸力大于屋蓋自重時(shí),屋架的下弦桿反向受力的穩定與強度計算,以及屋蓋與下部墻體的連接是否滿(mǎn)足要求。
(8)腐蝕破壞途徑與普鋼不同。彩鋼壓瓦機設備鍍鋁鋅板表面鍍層較鋼鐵活躍,鍍鋁鋅板與鐵直接接觸,一旦遇到潮濕天氣或鐵有部分浸入水中時(shí),就會(huì )發(fā)生局部鋅層被腐蝕(發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),因為鋅較鐵為活潑元素,鋅層被氧化而保留外部接觸的鐵),而引起構件破壞, 有甚者可能會(huì )導致建筑物整體的破壞。在建筑施工完成后,應及時(shí)清掃板材表面,防止鐵釘等的殘留。