合肥鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況調(diào)查報(bào)告

1、合肥學(xué)院HEFEIXUEYUAN合肥市鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況調(diào)查報(bào)告2015年12月3號合肥市鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況調(diào)查報(bào)告摘要：隨著合肥城市化進(jìn)程的加快，大跨度、高層建筑形態(tài)呈現(xiàn)出千奇百怪的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于各類建筑中，并且鋼結(jié)構(gòu)作為我國未來住宅發(fā)展的一個(gè)趨勢，受到人們越來越多的關(guān)注。為此特為合肥市內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用情況進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，以期找到制約鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的瓶頸，從社會(huì)和技術(shù)兩個(gè)層面為鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展應(yīng)用找到突破口。并結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)住宅的實(shí)際應(yīng)用情況(包括結(jié)構(gòu)選型，梁、柱形式等)及調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)的相關(guān)問題。作為一個(gè)相對新型的行業(yè)，自上世紀(jì)80年代末開始，鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。90年代

2、后，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展鋼鐵工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)能的提升，高層建筑、體育場館、機(jī)場航站樓等建筑物逐漸增多，鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入了快速發(fā)展期。Abstract:withthespeedingupoftheurbanizationofHefei,largespan,high-risebuildingformshowingallsortsofstrangeandunusualfeatures,steelstructureiswidelyapplicationinallkindsofbuildingsandsteelstructureasatrendofresidentialdevelopmentinourcountryin

3、thefuturebymoreandmorepeople'sattention.ThisspeciallydesignedforthecityofHefeisteelstructureresidenceapplicationweresystematicinvestigationandstudy,inordertofindtherestrictionofthebottleneckofthedevelopmentofsteelstructureresidential,fromthetwoaspectsofsocialandtechnologyforthedevelopmentandappl

4、icationofthesteelstructureresidentialfindabreakthrough.Andcombinedwiththesteelstructurehousingthefacts(includingtheselectionofstructure,beam,column,etc.)andtheprocessofresearchandfoundtheAsarelativelynewindustry,sincetheendoflastcentury80's,steelstructureintheconstructionfieldhasbeenwidelyusedin

5、the.90era,withtheeconomicdevelopmentofsteelindustrytechnologyandproductioncapacity,high-risebuildings,stadium,airportterminalandotherbuildingsgraduallyincreased,steelstructurehasenteredarapiddevelopmentperiod.正文我國建筑業(yè)發(fā)展的總目標(biāo)是：提高建筑業(yè)的整體素質(zhì)、生產(chǎn)工業(yè)與技術(shù)裝備水平，達(dá)到在國際建筑市場中具有較強(qiáng)的競爭能力，并充分發(fā)揮建筑業(yè)在帶動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)增長和結(jié)構(gòu)調(diào)整中的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)作用，到2

6、010年使建筑業(yè)成為名副其實(shí)的國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。建筑業(yè)要帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)工程是一個(gè)很重要的方面。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)近年來雨后春筍般的拔地而起，發(fā)展很迅速。我國80年代建成的11幢高層建筑鋼結(jié)構(gòu)最高為208米，而90年代以來正在建造或設(shè)計(jì)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)共約32幢，最高的達(dá)420米（已建）和460米（設(shè)計(jì)）。最近在大連興建的高度200米的遠(yuǎn)洋大廈鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)、制造、安裝和材料全部是由國內(nèi)承擔(dān)和供應(yīng)的，這說明完全由我國自己來建造超高層鋼結(jié)構(gòu)是可以做到的。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)最先讓人們了解的是網(wǎng)架工程，其發(fā)展的速度較快，計(jì)算也比較成熟，國內(nèi)有許多專用網(wǎng)架計(jì)算和繪圖程序，是其迅速發(fā)展的重要原因

7、。網(wǎng)殼在我國已在應(yīng)用，已建成的網(wǎng)殼工程以球面和柱面較多，還有雙曲拋物面、雙曲扁殼等形式。它比網(wǎng)架又有許多優(yōu)點(diǎn)，特別是在超大跨度時(shí)。懸索及斜拉結(jié)構(gòu)、膜和索膜結(jié)構(gòu)在國內(nèi)應(yīng)用也較多，主要用于體育館、車站等大空間公共建筑中。其他大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)還包括立體桁架、預(yù)應(yīng)力拱結(jié)構(gòu)、弓式結(jié)構(gòu)、懸吊結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、索桿雜交結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)等在全國各地均有實(shí)例。合肥市也在改革開放后開始大量的使用鋼結(jié)構(gòu)。為城市的建設(shè)增添了一股新的活力，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛的使用于工業(yè)廠房、體育館、機(jī)場航站樓、辦公樓等大跨度、高層建筑。利用課余時(shí)間我對合肥市的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用進(jìn)行了一個(gè)初步的調(diào)研了解，主要參觀了合肥市奧體中心、新橋機(jī)場航空樓。下面分

8、別對這兩處的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用做分別的介紹：1 .奧體中心合肥奧林匹克體育中心總用地面積34.7萬m2（521畝），建筑面積15.3萬m2,總投資約15億元。包括一座能容納60000人的主體育場、一座容納8000人的綜合體育館、一座容納3000人的游泳跳水館、一個(gè)三星級的體育賓館及附屬用房、室外網(wǎng)球場、室外足球場及熱身訓(xùn)練館，商業(yè)娛樂設(shè)施、五環(huán)噴泉廣場等。主體育館的屋蓋是由鋼桁架連接的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用使得體育館的外型上顯得格外的有活力，展示出了體育帶給人的激情與活力，它是網(wǎng)架屋頂結(jié)構(gòu)，是使用比較普遍的一種大跨度屋頂結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，空間剛度大，防震性能好。網(wǎng)構(gòu)架高度較小，能利用較

9、小桿形構(gòu)件拼裝成大跨度的建筑，有效地利用建筑空間。適合工業(yè)化生產(chǎn)的大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，外形可分為平板型網(wǎng)架和殼形網(wǎng)架兩類，能適應(yīng)圓形、方形、多邊形等多種平面形狀。平板型網(wǎng)架多為雙層，殼形網(wǎng)架有單層和雙層之分，并有單曲線、雙曲線等屋頂形式。50年代后期上海同濟(jì)大學(xué)曾建造了裝配整體式鋼筋混凝土單層聯(lián)方網(wǎng)架殼形結(jié)構(gòu)建筑，大廳部分凈跨度為40米，外跨度54米。上海文化廣場的改建設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)平板型網(wǎng)架，1970年建成。1976年建成的美國新奧爾良市體育館，圓形平面直徑達(dá)207.3米，是當(dāng)今世界上最大的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑。雖然奧體中心不及這些世界著名的建筑，但是它的誕生也帶動(dòng)了安徽體育館的鋼結(jié)構(gòu)大跨度屋蓋

10、的使用。2 .新橋機(jī)場航空樓合肥新橋國際機(jī)場是國內(nèi)4E級樞紐干線機(jī)場，具航站樓橫向長約804m,縱向最大寬度約161m,建筑最大高度約30m,分為五個(gè)區(qū)段，以3區(qū)段中軸線向兩邊呈對稱布置，為多種結(jié)構(gòu)形式組合的新型大跨剛架結(jié)構(gòu)。在本工程中,1區(qū)與5區(qū)大跨鋼架為本工程中無支撐跨度最大的箱型梁剛架，其吊裝過程是施工的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，經(jīng)綜合考慮采用鋼結(jié)構(gòu)分段吊裝的施工方案。1、5區(qū)基本對稱，分別由13幅剛架以及3.78m、7.8m鋼框架結(jié)構(gòu)共同組成結(jié)構(gòu)受力體系。鋼框架結(jié)構(gòu)體系則主要由圓管柱與主次梁組成。機(jī)場航站樓的3區(qū)鋼結(jié)構(gòu)由11根鋼架組成鋼架柱體部分為箱型，梁體部分為桁架結(jié)構(gòu)。鋼架最大外輪廓超過10m

11、,柱距為18m,最大跨度54mo為解決3區(qū)鋼結(jié)構(gòu)吊裝，特設(shè)置兩臺(tái)行走式塔吊。塔吊軌道所相交混凝土梁每間隔9m,采用鋼管柱進(jìn)行加固，上部行走式塔吊及其全部作業(yè)荷載通過軌道梁傳遞至鋼管加固位置。此行走式塔吊的設(shè)置與加固帶來結(jié)構(gòu)荷載以及荷載傳遞方式的改變，故需對其相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行施工監(jiān)控。綜述，本文擬對于鋼架吊裝及支撐卸載階段以及行走式塔吊鋼管支撐柱的施工過程監(jiān)控。著重探討，以有限元軟件模擬施工過程，加以分析對比。如果施工狀態(tài)和理想狀態(tài)之間存在誤差，在出現(xiàn)誤差之后及時(shí)糾正，由理論分析計(jì)算決定糾正的措施和控制量的大小，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)控制過程，進(jìn)而指導(dǎo)后續(xù)施工。對行走式塔吊支撐柱結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力的監(jiān)控。新橋國際

12、機(jī)場航站樓的3區(qū)結(jié)構(gòu)吊裝，設(shè)置兩臺(tái)行走式塔吊。為保證正常施工、預(yù)防安全隱患，對行走式塔吊加固、施工過程予以監(jiān)測。監(jiān)測由對結(jié)構(gòu)撓度變形的監(jiān)測和對鋼管柱應(yīng)力監(jiān)測兩部分組成：(1)結(jié)構(gòu)撓度變形：監(jiān)測在施工中塔吊荷載及施工荷載作用下，主體結(jié)構(gòu)與塔吊軌道相交混凝土梁的撓度位移變化。(2)鋼管柱應(yīng)力：監(jiān)測在施工全過程中加固用鋼管支撐柱的應(yīng)力應(yīng)變，分析其應(yīng)力分布及安全儲(chǔ)備。通過這兩部分的檢測來保證航空樓的鋼結(jié)構(gòu)不至于坍塌。鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用1、工業(yè)廠房吊車起重量較大或者其工作較繁重的車間的主要承重骨架多采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)溝形式多為由鋼屋架和階形柱組成的門市鋼架或排架，也有采用網(wǎng)架做屋蓋的結(jié)構(gòu)形式，隨著壓型鋼板等輕

13、型屋面材料的采用，輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房得到了迅速發(fā)展。其結(jié)構(gòu)形式主要為實(shí)腹式變截面門式鋼架。2、受動(dòng)力荷載影響的結(jié)構(gòu)由于鋼材具有良好的韌性，設(shè)有較大鍛錘或產(chǎn)生動(dòng)力作用的其他設(shè)備的廠房，即使屋架跨度不大，也往往由鋼制成。對于抗震能力要求高的結(jié)構(gòu)，采用鋼結(jié)構(gòu)也是比較適宜的。3、可拆卸的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)不僅質(zhì)量輕，還可以用螺栓或其他便于拆裝的手段來連接，因此非常適用于需要搬遷的結(jié)構(gòu)。4、容器和其他結(jié)構(gòu)冶金、是由、化工企業(yè)中大量采用鋼板做成的容器結(jié)構(gòu)，包括油罐、高爐、熱風(fēng)爐等此外，經(jīng)常使用的還有管道支架、鍋爐支架等其他鋼構(gòu)筑物，海上采油平臺(tái)也大都采用鋼結(jié)構(gòu)。5、組合結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件和板件受壓時(shí)必須滿足穩(wěn)定性要求，往往

14、不能充分發(fā)揮它的強(qiáng)度高的作用，而混凝土則最適宜于受壓不適于受拉，將鋼材和混凝土并用，使兩種材料都發(fā)揮它的長處，是一種和合理的結(jié)構(gòu)。主要構(gòu)件形式有鋼與混凝土組合梁和鋼管混凝土柱。未來發(fā)展輕鋼組合房是一種全新概念的環(huán)保經(jīng)濟(jì)型活動(dòng)房屋，該屋是一種輕鋼為骨架，以夾芯板為圍護(hù)材料，以標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列進(jìn)行空間組合，固件采用羅斯連接，可方便快捷的進(jìn)行組合拆卸。實(shí)現(xiàn)了臨時(shí)建筑的通用標(biāo)準(zhǔn)化，環(huán)保節(jié)能、快捷高效的建筑理念，使臨建房屋進(jìn)入了一個(gè)系列化開發(fā)，集成化生產(chǎn)，配套化供應(yīng)，可庫存和可多次周轉(zhuǎn)使用的定型產(chǎn)品領(lǐng)域。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)最先讓人們了解的是網(wǎng)架工程，其發(fā)展的速度較快，計(jì)算也比較成熟，合肥市有許多專用網(wǎng)架計(jì)算和繪圖程序，是其迅速發(fā)展的重要原因。網(wǎng)殼在合肥市已在應(yīng)用，已建成的網(wǎng)殼工程以球面和柱面較多，還有雙曲拋物面、雙曲扁殼等形式。它比網(wǎng)架又有許多優(yōu)點(diǎn)，特別是在超大跨度時(shí)。懸索及斜拉結(jié)構(gòu)、膜和索膜結(jié)構(gòu)在國內(nèi)應(yīng)用也較多，主要用于體育館、車站等大空間公共建筑中。其他大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)還包括立體桁架、預(yù)應(yīng)力拱結(jié)構(gòu)、弓式結(jié)構(gòu)、懸吊結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、索桿雜交結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)等在全國各地均有實(shí)例。輕鋼結(jié)構(gòu)是近十年來發(fā)展最快的領(lǐng)域，在美國采用輕型鋼結(jié)構(gòu)占非住宅建筑投資的50%以上。這種結(jié)構(gòu)工業(yè)化、商品化程度高，施工快，綜合效益高，市場需求量很大，已引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)。輕鋼住宅的研究開發(fā)