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高頻焊接H型鋼作建筑工程檁條應用的分析
1, 高頻焊接H型鋼在公共建筑作屋面檁條設計論證
廣州國際會展中心,屋面圍護系統的骨架以高頻焊接薄壁H型鋼為檁條。本工程地處臺風泛濫的華南地區,風荷載特別大。據廣東省建筑科學研究院提供的《廣州國際會展中心風動態測壓試驗報告》風荷載較大處可達5.45kn/m2。如此大的風壓加上下部主結構的跨度較大,較大為5m,這對于屋面檁條的設計來說是一大考驗。同時從建筑外觀上考慮屋面圍護系統的總厚度（底板,面板 裝飾板的總厚度）較小為285mm；故檁條的較大允許高度為242mm。這種檁條連接方法不僅有效地控制了檁條的總高度,而且使主次檁條同時與屋面板連接,在屋面板與主次檁條同時與屋面板連接,在屋面板與主次檁條間形成一個緊密的整體,有效地解決了H型鋼次檁條的側向穩定性問題,提高了屋面圍護系統抗風荷能力。
“世紀之花”——湖南賀龍體育場位于長沙市中心,是全國第五屆城市運動會主會場,該會場由湖南省建筑設計院主設計,浙江精工鋼結構有限公司負責主體結構設計,是一座造型新穎,功能齊全的現代化體育場。
在浙江精工鋼結構設計人員拿到建筑設計院的設計圖時,讓設計人員為難的是,屋面檁條方面選擇尤其不適宜,多數選擇是C型綱和工字鋼,且規格大,含鋼量高,C型鋼的選擇也是需要定制加工的非標材料。設計師在進行復算時,發現該工程的設計存在很大的誤區,就是沒有做風洞試驗,為了確保結構的安全性和可行性,在進行投標時就反復強調結構的可行性,提出采用輕質高強的高頻焊接H型鋼為主檁條,并協助設計院與同濟大學進行風洞試驗,證明所得結果比較正確。然后根據設計院的意圖,再進行三種以上軟件的復核,對照JG/T137—2001產品標準,采用3D3S,STS,REA,美國,德國等鋼結構軟件復核,得出采用300*150*4*6高頻焊接H型鋼為主檁條十分科學合理,特別是抗風能力,穩定性方面均十分優越可靠,同時又節約材料,比原來的用鋼量節約100多噸,為國家節約了開支。
由高頻焊接H型鋼作公共建筑屋面檁條,其制作和施工相當簡捷,由于制作方可以做到定長定尺,也可根據用戶需要進行自行組合加工,而且可以做到預沖連接孔,這就大大的方便了施工單位的制作和安裝。在施工安裝時,原來常用的C型,Z型均容易扭曲和在安裝時失穩,但高頻焊接H型鋼不會產生這種現象,且無須用節點板與主鋼架連接,這一點將大大節約制作時間和施工速度。如上海浦東國際機場候機樓和新建竣工的廣州新白云機場主航站樓鋼屋蓋檁條及東西兩側的連接樓屋面柃條采用高頻焊接H型鋼,建成后大氣美觀。
2,高頻焊接H型鋼作工業廠房屋面檁條的選擇與施工
浙江精工鋼結構公司主廠房30m跨,每跨均有25噸,10噸,16噸橋吊,吊車起吊高度9米,檐口標高14.5米,跨中間均設園弧型卡普隆氣樓。柱和屋架均采用組合式格構型柱,梁,檁條全部采用高頻焊接H型鋼,總用鋼量3050噸。工程的檁條設計。當初按照德國專家的設計要采用114*120*5*8H鋼加60*40*3.2的矩形管制作結構式小梁,每米的重量在35.5kg,且上下均有支撐系統,制作麻煩,施工進度跟不上,而且造價高,精工鋼構在設計過程中首先想到了工字鋼,且本工程尚有局部開間為15m,若選擇工字鋼,要50號工字鋼,且還需加焊角鋼,每米的重量為115kg,且穩定性不好；若選擇300*150*6*8的角鋼,每米的重量為115kg,且穩定性不好；若選擇300*150*6*8的高頻焊接H型鋼,各方面強度,穩定性,剛度,局部穩定等方面均符合要求,每米的重量則降到了32.22KG,而后在設計過程中,為了達到節能的效果,選擇了350*175*3.2*4.5高頻焊接H型鋼作檁條,在進行強度,剛度,整體穩定和局部穩定等方面的復核和校對外,一下子把含鋼量降到每米20.93kg,在檁條這一點上為建設方節約用材300多噸,德國設計專家豎起了大拇指,連聲說“OK”,并要求把高頻焊接H型鋼的資料帶一份回去,連夸該產品具有很好的推廣價值和使用價值。
寶鋼集團上海一鋼公司不銹鋼工程和寶鋼新日鐵汽車板1800寬度產品項目是我國目前裝備水平較高,自動化程度嘴快,生產規模較大的專業生產線,是我國目前較大的冶金技改工程項目。工程主廠房設計為單層排架支多層框架相結合的多跨全鋼結構廠房,由于高頻焊接H型鋼截面尺寸的靈活性,截面的高厚比,寬厚比等值在保證局部穩定的前提下設計的更合理一些,而且相應提高單位面積的截面力學參數顯示出力學性能。因此主要構件均采用Q345B,高頻焊接H型鋼主要應用于部分平臺樓面,屋面梁等部位,竣工后的一鋼不銹鋼鋼結構廠房工程被評為上海市“金剛獎。
在中日合資的小車燈工程設計中,由于屋面板下有一定的吊掛荷載不能采用冷彎薄壁柃條,但若采用軋制H型鋼其用鋼量稍大,經分析比較后,采用了高頻焊接H型鋼作屋面柃條,截面為H300*200*6*8規格,間距離為2.4M,3M。經分析比較后改為只有采用高頻焊接H型鋼較為經濟合理。
由此可知,按常規設計采用高頻焊接H型鋼的用鋼量比軋制H型鋼的用鋼量明顯減少,如本工程屋面檁條同比可節省近20噸建成投產,使用效果良好。
3,高頻焊接H型鋼在住宅中作結構梁的優越性
低,多層鋼結構住宅結構以柱,梁為主,高層主要以次梁為主。在鋼結構住宅體系中,就產業化而言,高頻焊接H型鋼住宅結構體系相對其他建筑材料構成的體系,具有明顯優勢。借鑒國內外有關成功經驗,近年來多家企業已經在廣東,深圳,新疆,浙江,天津,大連,武漢,上海等地建造起一批以高頻焊接H型鋼為框架結構體系為主的低層,多層住宅200多棟。如上海靠前棟鋼結構高層住宅其框架梁全部采用高頻焊接H型鋼,其寬度和厚度可以根據設計的要求任意改變,腹板的厚度可以在滿足局部穩定的條件下做的比軋制H型鋼薄,這就使得在同樣用鋼量的前提下,截面慣性矩比軋制H型鋼增加20~30%,這對于承受彎矩為主的框架梁來說,就等于是節約了20~30%的用鋼量。中福城住宅工程為使構件,節點統一,全部鋼梁采用統一規格,斷面為H320*150*5*8,這使得整個工程梁節點標準化,方便施工和安裝。
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