我國重大建筑鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼市場分析及展望

1、精品我國重大建筑鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼市場分析及展望2006-12-7 10:03:41頁面功能 【字體：土 史上】 【坦【關(guān)閉】隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的提高和鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展，我國鋼結(jié)構(gòu)用材市場需求加大，同 時國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)用材情況對我國鋼廠生產(chǎn)提出了新的要求。本文以中央電視臺新址主樓、廣 州新電視塔鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼情況為例，介紹了大型鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼的要求和特點(diǎn)，并對今后 我國重大建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼的設(shè)計、選材提出了建議。一、重大建筑鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼概況改革開放以來，中國的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展， 鋼材產(chǎn)量2005年已達(dá)到3.71億噸，占全球產(chǎn)量的30.93%.鋼材質(zhì)量不斷提高，品種規(guī)格不斷增加，為鋼結(jié) 構(gòu)行業(yè)的發(fā)展提供

2、了動力和物質(zhì)基礎(chǔ)。鋼結(jié)構(gòu)本身具有重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，便于工廠制造、現(xiàn)場施工安裝，有利于提高建筑工業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平。同時鋼材又是可回收使用 的節(jié)能環(huán)保型材料，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，因此鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)得到快速發(fā)展。據(jù)中國鋼結(jié) 構(gòu)協(xié)會統(tǒng)計，2004年鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)量達(dá) 1300萬噸，占鋼材產(chǎn)量的 4.8% ; 2005年鋼結(jié)構(gòu)生 產(chǎn)量達(dá)1400萬噸。鋼結(jié)構(gòu)總量及預(yù)測筆者經(jīng)過半年多調(diào)研統(tǒng)計出，2004年我國鋼結(jié)構(gòu)加工總量為1300萬噸，并具有以下特點(diǎn)（統(tǒng)計包括工業(yè)與民用建筑、鐵路與公路橋梁、水電與火電建設(shè)、城 市建設(shè)等）：1.上海、浙江、江蘇地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)加工量約為350萬噸以上，約占全國鋼結(jié)構(gòu)加工量

3、 1/3以上。2.2005年中冶集團(tuán)下屬冶金建設(shè)公司鋼結(jié)構(gòu)加工總量達(dá)120萬噸。3 .工業(yè)建筑（廠房）鋼結(jié)構(gòu)用量約為230萬噸，民用建筑（房屋）約為 150萬噸，他們之間的比例約為6 4.4.鋼材品種比例，中厚板（包括特厚板）約占 50%以上，熱軋h型鋼 占15%左右，彩涂板（包括鍍鋅板）占 12% ,管材占3.5%左右，其他型鋼及冷彎型鋼約占 19%.近年我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)消耗鋼材總量及預(yù)測見下表。今后幾年在下列幾個領(lǐng)域內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)用量會增加1.火力電廠的建設(shè)還會加快，主廠房和鍋爐鋼架用鋼量會增加（包括核電廠廠房用鋼、風(fēng)力發(fā)電用鋼等）。4 .交通工程中的橋梁會有所增加，鐵路橋梁均采用鋼結(jié)構(gòu)，近幾年來

4、公路橋梁采用鋼結(jié) 構(gòu)已成為發(fā)展趨勢，跨海、跨江大橋采用鋼橋，高速公路中的護(hù)欄、收費(fèi)站、交通標(biāo)志的鋼 結(jié)構(gòu)用量也不少。5 .市政建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)的用量會增加，地鐵和輕軌工程、城市立交橋、高架橋、環(huán)保 工程、城市公共設(shè)施及臨時房屋等均越來越多的采用鋼結(jié)構(gòu)。尤其在北京、上海、天津、重 慶和各大省會城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中型城市，鋼材消耗量會明顯增加，如北京用于高架橋用鋼 約兩萬多噸。6 .鋼結(jié)構(gòu)住宅將增加。國家提倡建設(shè)節(jié)能省地住宅，有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計規(guī)范及配套 技術(shù)、材料基本具備。36項試點(diǎn)工程正在開展。目前我國僅有幾百萬平方米的鋼結(jié)構(gòu)住宅， 發(fā)達(dá)國家卻達(dá)到40%50%.如我國每年竣工6億平方米的城鎮(zhèn)住

5、宅建設(shè)有 5%采用鋼結(jié)構(gòu)， 按多層、高層建筑每平方米 50公斤鋼材計，用鋼量將達(dá)到每年150萬噸。上述數(shù)字未將農(nóng)村建筑用鋼結(jié)構(gòu)統(tǒng)計在內(nèi)。7 .由于中國鋼材價格比國際價格低，勞動力成本低，鋼結(jié)構(gòu)制作質(zhì)量優(yōu)良，在國際工程 市場有較強(qiáng)的競爭力，這幾年國外企業(yè)在中國采購鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量有所增加。二、中央電視臺新臺址主樓選用鋼材的品種規(guī)格和性能要求中央電視臺（ cctv ）主樓由兩座塔樓、裙房及基座組成，設(shè)3 層地下室。地上總建筑面積40 萬平方米。兩座塔樓呈傾斜狀，分別為 51 層、 44 層，頂部通過14 層高的懸臂結(jié)構(gòu)連為一體。最大高度234 米。裙房為 9 層，與塔樓連為一體。用量大、規(guī)格品種多央視

6、主樓鋼結(jié)構(gòu)選用的鋼材規(guī)格品種多，用量大。主要品種有：q235c 、 q345c 、 390d （僅用于地下預(yù)埋的 13 根柱） 、 420d 、 s460m 、 q345gj 等。各種鋼板用量計29.6 萬平方米， 高強(qiáng)螺栓 115 萬套， 栓釘 227.5 萬套、 防火涂料 56.7 萬平方米，預(yù)應(yīng)力錨栓（ m75 ）約 100 噸等，不再詳述。央視新址主樓鋼結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)12.18 萬噸，構(gòu)件共4.15 萬件。其中大部分為 40mm 以上鋼板為 7.5274 萬噸，占總用量的 61.8%.q420 和 s460 的板厚有： 110mm 、 100mm 、80mm 三種。其中 q345 板材中

7、厚度超過40mm 的使用量為 15579 噸。以 q345gj 鋼替代 q390d 鋼效果很好央視主樓鋼結(jié)構(gòu)工程中，大量選用 q390 及q420 、 s460m 高強(qiáng)鋼材，最厚達(dá)130mm ，同時對鋼材的強(qiáng)度、延性、抗震性能、焊接性能等綜合性能要求很高。正確合理選用鋼材及其性能對保證工程質(zhì)量有重要意義。經(jīng)專家論證會認(rèn)真的討論提出以下意見：（ 1 ）本工程選用的 q390 鋼材其性能和技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計規(guī)范，但大批量q390 鋼特別是大批量厚板在國內(nèi)大型、重要建筑工程中首次采用，應(yīng)用經(jīng)驗不足。同時q390 鋼為通用性低合金鋼，按本工程使用要求尚需附加屈強(qiáng)比、屈服強(qiáng)度上限與碳當(dāng)量等多項補(bǔ)充技術(shù)要求

8、。且 q390 鋼板的焊接要求高，與施工進(jìn)度要求不相適應(yīng)。（2）按現(xiàn)行冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)yb-4104 高層建筑用鋼板生產(chǎn)的高層建筑用 q345gj 厚板較 q390 鋼更有良好的延性、沖擊韌性和焊接性能，并已在國內(nèi)多項大型重點(diǎn)工程上成功應(yīng)用（國家體育場、五棵松文化體育中心等）。經(jīng)分析比較，q345gj厚板（50mm100mm ）鋼的強(qiáng)度級別相當(dāng)于q390 鋼，綜合性能優(yōu)于 q390 鋼，因此本工程可用 q345gj 替代q390d. 并要求鋼廠保證較為穩(wěn)定的屈服強(qiáng)度區(qū)間，適當(dāng)加密檢驗批次。（ 3 ）根據(jù)工程實(shí)際需要，建議考慮多渠道的鋼材訂貨措施，如板厚35mm 以上材料可采購 a572-gr50

9、材料。但有關(guān)材性與技術(shù)指標(biāo)要求必須滿足設(shè)計要求。（ 4 ）對本工程需用的 q420 或 q460 （ s460m ）鋼材，可參考目前正在實(shí)施的國家體育場鋼材選用的專家論證會意見處理。三、廣州新電視塔（ gztv ）用鋼廣州新電視塔地上 37 層、地下 3 層， 610 米（塔身 454 米+ 天線桅桿 156 米） ，為目前世界最高塔。1 .本工程柱、 斜撐、 環(huán)梁、 樓面主梁、 次梁、 桁架、 天線等構(gòu)件主要采用 q345 、 q345gj 和 q390gj 鋼材， 其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 （ gb/t1591-94 ）、 建筑結(jié)構(gòu)用鋼板 （ gb/t19879-2

10、005 ）的要求，應(yīng)保證材料的抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服 點(diǎn)、冷彎試驗、沖擊韌性合格。當(dāng)有厚度方向性能要求時，尚應(yīng)符合厚度方向性能鋼板 （ gb/t5313-85 ）的要求，對 q345gj 、 q390gj 建筑結(jié)構(gòu)用鋼板應(yīng)保證碳當(dāng)量ce 和焊接裂紋敏感性指數(shù)。2 .鋼材應(yīng)滿足建筑抗震設(shè)計規(guī)范 （gb50011 ）的要求：鋼材的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與抗拉強(qiáng)度實(shí)測值的比值對q345 鋼和 q345gj 鋼不應(yīng)大于0.83 ；對 q390 鋼和 q390gj 鋼不應(yīng)大于 0.85 ；鋼材應(yīng)具有明顯的屈服臺階，且伸長率應(yīng)大于20% ；鋼材應(yīng)具有良好的可焊性和合格的沖擊韌性；同時應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證。四、

11、大型鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)建筑和構(gòu)筑物不斷向著大跨度、超高層、高速、受重荷載發(fā)展，又要承受強(qiáng)烈地震和各種惡劣環(huán)境（火、風(fēng)、重腐蝕等）考驗，因此對鋼材性能提出新要求。目前在鋼結(jié)構(gòu)建筑中采用的鋼材主要有：中厚板、超厚、熱軋(大、中、小)h 型鋼、焊接h 型鋼(高頻焊接、焊接) 、方、矩管(大、中、小) 、圓管(無縫、焊接) 、冷彎型鋼、鍍鋅板、彩涂板、鋼絞線、高速線材和建筑鑄鋼等。其主要鋼材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有：碳素結(jié)構(gòu)鋼( gb/t700-2004) ；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼( gb/t1591-2000) ；建筑結(jié)構(gòu)用鋼板( gb/t19879-2005) ，代替高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板(yb4104-2000

12、 ) ；熱軋 h 型鋼和部分t 型鋼( gb/t11236-2004 )；高頻焊接薄壁h 型鋼(jg/t137-2001 ) ；焊接 h 型鋼( yb-3301-2004 ) ；結(jié)構(gòu)用無縫鋼管( gb/t8162-87 ) ；直縫電焊鋼管( gb/t13793-92 ) ；低壓流體輸送用焊接鋼管( gb/t3092-93 ) ；冷彎型鋼( gb/t6725-2002) ； 結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼尺寸、 外形、 重量及允許偏差( gb/t6728-2002) ；雙焊縫冷彎方、矩形鋼管( lw/t02-2004 ) ；建筑結(jié)構(gòu)用冷彎矩形鋼管( jg/t178-2005 ) 。近幾年來，從重大建筑鋼結(jié)構(gòu)

13、工程選用的各種鋼材可以發(fā)現(xiàn)有如下發(fā)展趨勢：1 .板厚不斷增加、 板材強(qiáng)度不斷提高、 焊接性能要求更加完善。 從對 23 個鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼特點(diǎn)的分析得到q345 以上高強(qiáng)鋼板占工程總鋼材的92.6% ， 個別工程中達(dá)到 100%. 板厚從 40mm 以上增加到 100mm ，個別工程用到 130mm 厚鋼板。由于制作和現(xiàn)場安裝在冬季進(jìn)行，在負(fù)溫下( -20 )焊接對鋼材性能是個挑戰(zhàn)。2 . 增加型鋼品種、 擴(kuò)大使用范圍。 由于缺乏大規(guī)格熱軋h 型鋼 ( h800mm 以上和大型寬翼緣 h 型鋼) ，有不少工程只能用焊接 h 型鋼代替。3 .冷成型管材(圓管、方矩管)性能還滿足不了設(shè)計要求，如方、

14、矩管角部和焊縫處材質(zhì)性能不如母材。4 . 建筑鑄鋼需進(jìn)一步提高性能和尺寸精度。大型公共建筑中有不少節(jié)點(diǎn)采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)，不僅數(shù)量多、重量大，目前鑄鋼內(nèi)在質(zhì)量和尺寸、角度精度也滿足不了設(shè)計要求。5 .缺乏不銹鋼等高檔屋面和外墻板材。重大鋼結(jié)構(gòu)工程往往選用高檔屋面和外墻板材，國內(nèi)可供選擇材料不多。五、幾點(diǎn)建議1.為建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供更多的鋼材，增加品種規(guī)格。增加 50mm 以上特厚板產(chǎn)量， 強(qiáng)度級別為 q345 級， 如能提供 q420 和 q460 則更好；提供高強(qiáng)度橋梁鋼板，強(qiáng)度達(dá)到 q370q 、 q420q 級別；擴(kuò)大冷彎型鋼和熱軋h 型鋼的品種和規(guī)格，包括大截面冷彎管材、大截面h型鋼和輕型h

15、型鋼；提供大型方矩管（500mm x 500mm、厚度30mm 以上）；提供錐形鋼管（錐度比1/10015/100 ）,主要用于電桿照明柱；研發(fā)帶接頭輕型鋼管（65mm5、摩度2.53.5mm ）主要用于地下通訊、電纜用；提供建筑裝飾用的不銹鋼板，并有表面處理成不同花紋和圖案的外墻板；生產(chǎn)各種斷面的鋼板樁可用于地下開挖的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下停車場；研發(fā)耐候鋼、耐火鋼、優(yōu)質(zhì)可焊鑄鋼和藥芯焊條等。2. 研發(fā)和生產(chǎn)滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展需要的高性能鋼材。3. 加強(qiáng)售前和售后服務(wù)，建立鋼材配送中心。4. 規(guī)范編制組應(yīng)及時修訂鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（ gb50017-2003 ）中鋼材章節(jié)，將在工程應(yīng)用中取得較好技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的鋼材納入規(guī)范，刪去不適用的鋼材牌號，使設(shè)計工程師有所遵循。對各種結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鋼材要求應(yīng)統(tǒng)一，協(xié)調(diào)解決矛盾。5. 合理選用鋼材。了解和學(xué)習(xí)國內(nèi)外建筑鋼材生產(chǎn)、性能、供應(yīng)及價格情況是做好設(shè)計工程的基礎(chǔ)；確保鋼結(jié)構(gòu)工程安全儲備是必要的，應(yīng)控制在規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，并要考慮整體鋼結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)濟(jì)性。對厚鋼板的z向要求，主要指厚板（t 40mm）在梁柱節(jié)點(diǎn)處存在z方