鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展與鋼管應(yīng)用-陳祿如

鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展與鋼管應(yīng)用-陳祿如第一頁，共93頁。鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展與鋼管應(yīng)用中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會專家委員會2013-4-62chen-luru@第二頁，共93頁。綠色建筑greenbuilding?

在建筑的全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑

?

綠色建筑、綠色工業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50378－2014、

GB/T50878－2013、主編部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2013-4-63chen-luru@第三頁，共93頁。

?鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢得到肯定：

節(jié)地、工廠化生產(chǎn)構(gòu)配件、采用高強(qiáng)度鋼材、合理采用高耐久性建筑結(jié)構(gòu)材料、、鋼材回收再利用、現(xiàn)場裝配、減少建筑垃圾等評分中加分

?各地政府出臺政策促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展：浙江省人民政府辦公廳關(guān)于推進(jìn)新型建筑工業(yè)化的意見浙政辦發(fā)〔2012〕152號

杭州市人民政府關(guān)于同意十三個重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃的批復(fù)杭政函〔2013〕36號2013-4-64chen-luru@第四頁，共93頁。中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會向工信部提出

“關(guān)于促進(jìn)我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見和建議”?

鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國工業(yè)化基礎(chǔ)和標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)?鋼結(jié)構(gòu)已不是一般制造業(yè)，應(yīng)從戰(zhàn)略高度將鋼結(jié)構(gòu)列為資源性產(chǎn)業(yè)和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，將特殊鋼結(jié)構(gòu)制造列為高端制造業(yè)予以政策支持?建議工信部牽頭，將大型橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)建筑、典型鋼結(jié)構(gòu)住宅、特殊非標(biāo)設(shè)備制造列入高端制造業(yè)和鼓勵投資、鼓勵出口的產(chǎn)業(yè)，在進(jìn)口增值稅、出口關(guān)稅、風(fēng)險基金、科研開發(fā)費(fèi)等方面給與政策支持。2013-4-65chen-luru@第五頁，共93頁。人大、政協(xié)代表、院士、學(xué)者呼聲?全國人大代表、天津市建筑設(shè)計院副總工程師張肇毅提出《進(jìn)一步推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅提出了四點(diǎn)建議》?全國政協(xié)代表郝際平校長提出加快發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的提案?中國工程院院士沈祖炎教授為鋼結(jié)構(gòu)建筑總結(jié)出的“輕、快、好、省”的四個優(yōu)異性能，更是彰顯出其綠色建筑的特征2013-4-66chen-luru@第六頁，共93頁。企業(yè)數(shù)產(chǎn)量（萬噸）出口（萬噸）比例％營業(yè)收入（億元）稅金（億元）利潤（億元）利潤率％總數(shù)特級一

級317781832153.8165.857.74147.4106.8113.52.74

2013年鋼構(gòu)企業(yè)產(chǎn)量統(tǒng)計表表11.企業(yè)年產(chǎn)量10萬噸以上的企業(yè)56共家，行業(yè)均值為年人均產(chǎn)量60噸，職工人數(shù)35.02萬2.本年度輔材消耗情況為：焊材53,75萬噸，油漆22.05萬噸，高強(qiáng)螺栓2.47億副3.營業(yè)收入4147.4億元（包括其他板塊收入）2013-4-67chen-luru@第七頁，共93頁。

2007-2013年鋼構(gòu)企業(yè)產(chǎn)量統(tǒng)計表表2

2013-4-68chen-luru@第八頁，共93頁。企業(yè)數(shù)量、產(chǎn)量、營業(yè)收入、上繳稅金、凈利潤?企業(yè)數(shù)量：山東占總數(shù)的15%，浙江、江蘇9%?產(chǎn)量：浙江、山東、安徽地區(qū)產(chǎn)量都超過200萬噸，廣東、

江蘇、上海、湖北地區(qū)產(chǎn)量均超過150萬噸?營業(yè)收入：北京、上海、重慶?稅金：北京、天津、山東、湖北、浙江、上海?凈利潤：天津、北京、山東、湖北、江蘇

根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提供鋼結(jié)構(gòu)耗用鋼材測算、非中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會會員的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量及其他特殊鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的產(chǎn)量推算：2013年全行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量約為4000萬噸，營業(yè)收入5000多億元，從業(yè)人員達(dá)50多萬人。

9chen-luru@第九頁，共93頁。

近年鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)消耗鋼材總量表3

年份200220042005200620072010201120122013數(shù)量（萬噸）85014001580173820002600300035004000占鋼筋砼用結(jié)構(gòu)用鋼量％7.98.59.949.6112.911.212.012.812.5占鋼材產(chǎn)量％4.34.84.264.124.284.34.293.54.02013-4-610chen-luru@第十頁，共93頁。2002-2013我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量表4

2013-4-611chen-luru@第十一頁，共93頁。?企業(yè)數(shù)量和類型

鋼協(xié)擁有會員3000多家(含分支機(jī)構(gòu))，擁有鋼協(xié)制造資質(zhì)企業(yè)295家(其中特級企業(yè)78家)；擁有施工總承包試點(diǎn)企業(yè)15家，施工一級資質(zhì)企業(yè)740多家；工商注冊登記的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)約10800多家。形成了綜合型(集研發(fā)、設(shè)計、制造、安裝為一體)、安裝型、加工型、配套型和服務(wù)型的企業(yè)格局。

?根據(jù)中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會2013年度調(diào)研報告，2013年我國鋼結(jié)構(gòu)總產(chǎn)量約4000萬噸（比2012年增加約500萬噸），職工人數(shù)估計為65萬人?？偖a(chǎn)值5000億元。

中國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展概述

12chen-luru@第十二頁，共93頁。2013年鋼材品種分布圖

13chen-luru@第十三頁，共93頁。2013年鋼材強(qiáng)度分布圖

2013-4-614chen-luru@第十四頁，共93頁。

2013年不同鋼結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用比例

2013-4-615chen-luru@第十五頁，共93頁。

2013年不同鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)用比例

2013-4-616chen-luru@第十六頁，共93頁。2013年不同種類焊材使用情況

2013-4-617chen-luru@第十七頁，共93頁。

企業(yè)對行業(yè)發(fā)展建議與展望

?1、希望政府大力發(fā)展支持發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)，尤其是鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑，量大面廣，同時促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?2、希望得到政府資金、稅收、、科技等方面給予扶持，減少惡性競爭、有序發(fā)展?3、建議協(xié)會引導(dǎo)企業(yè)良性公平、公開、公正競爭，引領(lǐng)企業(yè)積極開拓國際市場。

?4、希望協(xié)會多組織培訓(xùn)、交流、幫助和指導(dǎo)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。2013-4-618chen-luru@第十八頁，共93頁。?5、加強(qiáng)研發(fā)制造工藝和先進(jìn)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。?6、希望協(xié)會嚴(yán)格資質(zhì)授予標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)資質(zhì)管理，進(jìn)一步加強(qiáng)各廠家的合作，規(guī)范市場經(jīng)濟(jì)秩序，避免企業(yè)之間低價競爭、惡性競爭。?7、希望企業(yè)加強(qiáng)合作，資源共享，并相互交流學(xué)習(xí)優(yōu)點(diǎn)和長處。?8、為了推動我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展，希望政府盡快出臺鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)總承包資質(zhì)，改變目前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)只具備專業(yè)承包資質(zhì)的現(xiàn)狀。2013-4-619chen-luru@第十九頁，共93頁。向世界“鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)國”邁進(jìn)?我國目前處于工業(yè)化的發(fā)展過程中，還沒有完成工業(yè)化更沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，城鎮(zhèn)化水平僅50%。?鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)仍處于中低端。一個行業(yè)在產(chǎn)業(yè)中所處的位置決定了行業(yè)發(fā)展的規(guī)模和效益，我國鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)大多數(shù)仍停留在勞動密集型，技術(shù)含量低，附加值也低。雖然中國制造業(yè)目前發(fā)展迅速，但其增加值的總量及職工人均占有量與制造業(yè)強(qiáng)國有很大距離2013-4-620chen-luru@第二十頁，共93頁。向世界“鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)國”邁進(jìn)?我國目前處于工業(yè)化的發(fā)展過程中，還沒有完成工業(yè)化更沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，城鎮(zhèn)化水平僅50%。?鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)仍處于中低端。一個行業(yè)在產(chǎn)業(yè)中所處的位置決定了行業(yè)發(fā)展的規(guī)模和效益，我國鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)大多數(shù)仍停留在勞動密集型，技術(shù)含量低，附加值也低。雖然中國制造業(yè)目前發(fā)展迅速，但其增加值的總量及職工人均占有量與制造業(yè)強(qiáng)國有很大距離2013-4-621chen-luru@第二十一頁，共93頁。2013年全國部分鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)產(chǎn)量排序前20位（萬噸）

中建鋼構(gòu)有限公司93.93安徽鴻路鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）股份有限公司71.21長江精工鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）股份有限公司59.14浙江東南網(wǎng)架集團(tuán)有限公司54.88上海寶冶集團(tuán)有限公46.85浙江杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司45.93江蘇滬寧鋼機(jī)股份有限公司36.50武昌船舶重工有限責(zé)任公司35.68上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司34.85杭州恒達(dá)鋼構(gòu)股份有限公司29.842013-4-622chen-luru@第二十二頁，共93頁。2013年全國部分鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)產(chǎn)量排序前20位（萬噸）山東華興鋼構(gòu)有限公司29.20云南昆鋼鋼結(jié)構(gòu)有限公司27.86宏豐實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司23.07青島東方鐵塔股份有限公司22.73安徽偉宏鋼結(jié)構(gòu)集團(tuán)股份有限公司21.00揚(yáng)帆集團(tuán)股份有限公司20.00湖南金海鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司19.72山東萊鋼建設(shè)有限公司19.45海洋石油工程股份有限公司18.70廣州廣船國際股份有限公司17.602013-4-623chen-luru@第二十三頁，共93頁。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展

1、鋼產(chǎn)量居世界首位

?鋼材生產(chǎn)工藝水平與產(chǎn)品質(zhì)量性能有顯著提高

?高性能鋼材得到應(yīng)用：如Q390D、E，Q390GJD、E，Q420D、E，Q420GJD、E，Q460GJD、E等2、理論研究發(fā)展?抗震性能、抗風(fēng)性能、穩(wěn)定性能研究?新型結(jié)構(gòu)體系的研究開發(fā)。?對流固耦合、防連續(xù)倒塌、BIM技術(shù)和健康監(jiān)測技術(shù)2013-4-624chen-luru@第二十四頁，共93頁。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展

3、設(shè)計技術(shù)發(fā)展?編制和修訂了100多本鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、安全管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)程

?計算分析軟、硬件得到快速發(fā)展，

深化設(shè)計軟件得到完善

?設(shè)計水平不斷提高，工程設(shè)計合理，采用了較多的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備，施工圖質(zhì)量較高4、施工技術(shù)發(fā)展，

?鋼管空間彎曲技術(shù)、彎扭構(gòu)件加工技術(shù)、液壓滑移和

升技術(shù)、預(yù)應(yīng)力張拉與檢測技術(shù)、健康監(jiān)測技術(shù)、BIM技術(shù)等。2013-4-625chen-luru@第二十五頁，共93頁。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展

5、自動化和信息化技術(shù)發(fā)展工程的不斷大型化和復(fù)雜化，技術(shù)工人的流失和人工工資的上漲，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、安裝和運(yùn)行的成本增高、制造和安裝技術(shù)復(fù)雜，必須向自動化生產(chǎn)和全過程信息化管理發(fā)展。

?迅速發(fā)展的BIM技術(shù)、數(shù)字化；?加強(qiáng)自動化裝備的研發(fā)，提升鋼結(jié)構(gòu)制造和安裝的自動化水平2013-4-626chen-luru@第二十六頁，共93頁。2013-4-627chen-luru@第二十七頁，共93頁。2013-4-628chen-luru@第二十八頁，共93頁。2013-4-629chen-luru@第二十九頁，共93頁。2013-4-630chen-luru@第三十頁，共93頁。2013-4-631chen-luru@第三十一頁，共93頁。2013-4-632chen-luru@第三十二頁，共93頁。2013-4-633chen-luru@第三十三頁，共93頁。2013-4-634chen-luru@第三十四頁，共93頁。2013-4-635chen-luru@第三十五頁，共93頁。存在問題?資質(zhì)體系阻礙專業(yè)承包企業(yè)，只能做分包或分包的分包，效益差，資金收不回，沒有話語權(quán)?存在著較多的掛靠和多次分包現(xiàn)象，嚴(yán)重擾亂了市場次序。?招投標(biāo)最低價中標(biāo)，無序競爭打價格戰(zhàn)

?技術(shù)工人嚴(yán)重缺乏，存在老齡化趨勢；缺乏高素質(zhì)的項目管理人才、復(fù)合型、國際型人才

?鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)整體水平偏低，創(chuàng)新能力不足2013-4-636chen-luru@第三十六頁，共93頁。國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展前景1、能源建設(shè)還會加快，火力電廠的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），電力系統(tǒng)估計每年耗鋼量300萬噸，通信鐵塔估計每年耗鋼100萬噸2、交通工程中的橋梁會有所增加，跨江、跨海、鐵路橋均采用鋼梁，近幾年來公路橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)已成為發(fā)展趨勢，，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，飛機(jī)場候機(jī)樓、火車站候車大廳和站臺的新建和擴(kuò)建項目不斷增加

2013-4-637chen-luru@第三十七頁，共93頁。國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展前景3、市政建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)的量會增加，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)。上海世博會、廣州亞運(yùn)會、深圳大運(yùn)會等采用大量鋼結(jié)構(gòu)建筑4、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。目前我國僅有1500萬㎡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10億平方米的城鎮(zhèn)住宅建設(shè)有5%采用鋼結(jié)構(gòu)，按多層、高層建筑平70kg/m2鋼材計，用鋼量將達(dá)到每年420萬噸。上述數(shù)字未將農(nóng)村建筑用鋼結(jié)構(gòu)統(tǒng)計在內(nèi)

5、由于中國鋼材價格比國際價格低，勞動力成本較低，鋼結(jié)構(gòu)的制作和施工質(zhì)量優(yōu)良，在國際工程市場有較強(qiáng)的競爭2013-4-638chen-luru@第三十八頁，共93頁。建筑工程中應(yīng)用鋼管概況

自然界中顯示了圓管形狀在受壓、受扭以及多方向受彎下的卓越的結(jié)構(gòu)性能，人們正是從風(fēng)中蘆葦、雨中翠竹，支撐人體重量的大腿骨得到啟發(fā)，將管結(jié)構(gòu)優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能與極具魅力的建筑外形相結(jié)合形成了鋼管結(jié)構(gòu)

鋼管結(jié)構(gòu)憑借其自身優(yōu)越的性能，近年來其應(yīng)用飛速發(fā)展，應(yīng)用范圍幾乎涉及所有結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺結(jié)構(gòu)和塔桅等。2013-4-639chen-luru@第三十九頁，共93頁。建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼特點(diǎn)和需求1、規(guī)格多、品種雜、單一品種數(shù)量差別大、總用量多、供貨期短、價格定位不能太高

2、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(yàn)，因此對鋼材性能提出了許多新的要求。2013-4-640chen-luru@第四十頁，共93頁。建筑工程中主要鋼材品種

序號結(jié)構(gòu)類型主要鋼材品種1重型、高層中、厚板（超厚）、H型鋼、大型方矩管、

園管、鍍鋅板、彩涂板等2大跨、空間園管（無縫、焊接）、大型方矩管、H型鋼、中、厚板、鍍鋅板、彩涂板、鋼絞線、高速線材等

3輕鋼結(jié)構(gòu)中板、H型鋼（中、?。@管、方矩管、鍍鋅板、彩涂板、冷彎型鋼等4組合結(jié)構(gòu)大型園管（焊接）、方矩管、H型鋼、鍍鋅板、彩涂板等5鋼結(jié)構(gòu)住宅H型鋼、方矩管、園管（焊接）、中板、鍍鋅板、彩涂板、冷彎型鋼等還需配套用的連接材料如各類焊材、高強(qiáng)螺栓、栓釘?shù)?013-4-641chen-luru@第四十一頁，共93頁。鋼管結(jié)構(gòu)的分類目前工程中使用的鋼管結(jié)構(gòu)可按截面形狀、結(jié)構(gòu)型式和制作方法進(jìn)行分類。構(gòu)件的截面形式可將鋼管結(jié)構(gòu)分為三大類：即圓管結(jié)構(gòu)（CHS）、方（矩）形管結(jié)構(gòu)（RHS）以及其它形狀2013-4-642chen-luru@第四十二頁，共93頁。鋼管結(jié)構(gòu)的分類

外表和受力性能上的優(yōu)越性，圓管結(jié)構(gòu)和方管結(jié)構(gòu)最為常見。按結(jié)構(gòu)形式管結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)架（網(wǎng)殼）、桁架、框架和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)四種

管結(jié)構(gòu)是指采用園管和方管作構(gòu)件，管與管之間通過相貫焊接連接的結(jié)構(gòu)。制作方法來分，管結(jié)構(gòu)可分為熱軋鋼管結(jié)構(gòu)、冷軋鋼管結(jié)構(gòu)、以及焊接鋼管結(jié)構(gòu)，熱軋鋼管壁厚可以較大、制作成本高，冷軋鋼管壁厚相對較薄。2013-4-643chen-luru@第四十三頁，共93頁。鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用鋼管概況

◆

相比開口截面而言，圓管和方（矩）形截面具有表面平整、無死角以及外表面積小等特點(diǎn)，這樣有利于節(jié)省防腐和防火涂料，也便于除塵。

◆鋼管截面的風(fēng)阻力系數(shù)小，應(yīng)用于暴露在流體（如風(fēng)、水流）中時有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。

◆鋼管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間可利用。填充混凝土（鋼管混凝土結(jié)構(gòu)）不僅能提高構(gòu)件的承載力，而且還能延長構(gòu)件的耐火極限（平均可達(dá)2h）

◆管內(nèi)注水，可利用內(nèi)部水循環(huán)進(jìn)行防火；傳輸液體，如輸油管橋，排雨水管等；管內(nèi)還可以放預(yù)應(yīng)力索，施加體內(nèi)預(yù)應(yīng)力。鋼管結(jié)構(gòu)的材料單價較普通開口截面形式的型鋼高2013-4-644chen-luru@第四十四頁，共93頁。鋼管截面與其它截面的性能比較

◆開口截面（H型鋼和工字鋼）的兩個主軸方向的慣性矩（和回轉(zhuǎn)半徑、截面抗彎模量）相差較大，對于在主軸方向平面內(nèi)單方向受彎比較有利，但不宜單獨(dú)作軸心受壓構(gòu)件或斜彎曲（雙向彎曲）的構(gòu)件◆而鋼管截面的兩個主軸方向的慣性矩（和回轉(zhuǎn)半徑、截面抗彎模量）相同，單一桿件的穩(wěn)定性較好；

◆雙軸對稱的圓、方（矩）形截面構(gòu)件的截面形心和剪心重合，具有良好的抗扭特性

◆對于相同斷面面積的管材（圓鋼管、方（矩）形鋼管和開口截面型材（H型鋼、工字鋼），前者的外表面積約為后者的0.6倍，這表明鋼管構(gòu)件需要的防火和防腐材料要比開口截面型鋼節(jié)約大約40％；2013-4-645chen-luru@第四十五頁，共93頁。鋼管結(jié)構(gòu)應(yīng)用的前景

◆近五年，歐洲的鋼管用量增加了25％。隨著美國的鋼鐵工業(yè)以底層商業(yè)建筑市場為開發(fā)目標(biāo)，鋼管結(jié)構(gòu)的需求也呈上升之勢，1999年的交貨量約為225萬噸，有成為露天結(jié)構(gòu)材料的替代用材料的趨勢。在最近五年，美國結(jié)構(gòu)管材的消耗量每年以5-10％速度增長。

◆日本是一個多地震國家，在建筑業(yè)采用H型鋼結(jié)構(gòu)比較多，所以，H型鋼的產(chǎn)量占型鋼總產(chǎn)量的50-60％。最近幾年也在大力開發(fā)和應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)，且規(guī)格大型化，斷面復(fù)雜化，現(xiàn)已生產(chǎn)邊長為700mm，壁厚16-32mm的大型鋼管結(jié)構(gòu)，用于建筑結(jié)構(gòu)柱

◆我國2011年鋼結(jié)構(gòu)用鋼管量僅240萬噸（作為承重構(gòu)件），其中方矩管僅50萬噸。與H型鋼年產(chǎn)量約500萬噸相比為1：0.10,在發(fā)達(dá)國家該比值一般為1：12013-4-646chen-luru@第四十六頁，共93頁。鋼管在工程中應(yīng)用與數(shù)量

注：尚未包括輸變電塔、廣播電視通塔、風(fēng)力發(fā)電塔、海洋平臺導(dǎo)管架、道路橋梁等鋼管。

◆根據(jù)中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會特級和一級鋼結(jié)構(gòu)制作廠消耗鋼材品種統(tǒng)計得到：鋼管消耗量為鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量的10％左右。按用于工程中結(jié)構(gòu)用鋼管約為300萬噸。遠(yuǎn)少于熱軋H型鋼。也遠(yuǎn)低于日本、歐洲、美國等國用量，表明鋼管在我國有著較大的發(fā)展空間

◆另據(jù)中國模板工程協(xié)會初步統(tǒng)計用于腳手架鋼管（48x3.5mm、42x2.5mm、51x3.0mm焊接鋼管）擁有量約1000萬噸，按每年15％的更新，每年需新增150萬噸鋼管總共每年用量約450萬噸2013-4-647chen-luru@第四十七頁，共93頁。鋼管在工程中應(yīng)用與數(shù)量

◆各類鋼管（包括方矩管）已大量用于工程中，按建筑結(jié)構(gòu)對鋼管性能的要求選用不同規(guī)格、性能的鋼管。我國的鋼管結(jié)構(gòu)要晚于西歐、北美、日本等國，將近十年的時間里，鋼管結(jié)構(gòu)在我國也得到快速發(fā)展

◆如長春體育館、上海體育館、虹口體育館、廣州體育館、首都機(jī)場新航站樓、成都雙流機(jī)場新航站樓、廣州新白云機(jī)場航站樓、濟(jì)南遙墻國際機(jī)場等。其中，長春體育館是我國首次使用大截面方鋼管的國內(nèi)最大跨度的方鋼管網(wǎng)殼工程；廣州新白云國際機(jī)場航站樓屋蓋是國內(nèi)大型的圓管結(jié)構(gòu)建筑，它的指廊和高架連廊則采用了方管結(jié)構(gòu)2013-4-648chen-luru@第四十八頁，共93頁。鋼管截面與其它截面的性能比較

◆方鋼管與圓鋼管的風(fēng)阻體形系數(shù)也遠(yuǎn)小于開口型鋼構(gòu)件，適宜暴露于室外及流體中的結(jié)構(gòu)。

◆方（矩）形鋼管與圓鋼管的性能也是略有差異。在力學(xué)性能方面，方鋼管的抗彎性能要好于圓鋼管，抗扭性能要略遜于圓鋼管。方（矩）形截面構(gòu)件表面平整，連接線是直線或平面，更便于制作安裝。2013-4-649chen-luru@第四十九頁，共93頁。鋼管采用的主要標(biāo)準(zhǔn)

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》

（GB700-2006）；《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）；《建筑結(jié)構(gòu)鋼板》

（GB19879-2005）；《厚度方向性能鋼板》（GB/T5313）；《結(jié)構(gòu)有無縫鋼管》

（GB/T8162-1999）；《直縫電焊鋼管》

（GB/T13793-92）；《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T3092-93）；《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)；《雙焊縫冷彎方矩鋼管》

（LW/T02-2004）：《建筑結(jié)構(gòu)用冷彎矩形鋼管》（JG/T178-2005）。2013-4-650chen-luru@第五十頁，共93頁。設(shè)計選用鋼管要求和特點(diǎn)鋼管用鋼強(qiáng)度級別在各本應(yīng)用技術(shù)規(guī)程均有規(guī)定，但均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）的要求一般分Q235、Q345、Q380、Q420四級

◆對承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度、和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。對焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值，應(yīng)按設(shè)計規(guī)范中規(guī)定采用

◆設(shè)計者根據(jù)鋼管在結(jié)構(gòu)中的功能和重要性選用各類鋼管：有無縫鋼管、直縫焊接管、螺旋形縫焊接管、冷彎方矩管、雙焊縫冷彎方矩鋼管、低壓流體輸送用焊接鋼管等。

遇到設(shè)計中采用大直徑、厚壁鋼管一般由鋼結(jié)構(gòu)加工廠專門新制作，各類結(jié)構(gòu)也規(guī)定了最小截面寸及技術(shù)要求。2013-4-651chen-luru@第五十一頁，共93頁。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中選用鋼管的規(guī)范、規(guī)程（1）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）（3）空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ7-2010）（4）鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程（DL/5058-1999）（5）矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS159:2004）（6）鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS188：2008）；（7）塔桅鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程（CECS80：2006）；（8）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（DBJ13-51-2003）（9）鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS280：2010）（10）鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205－2001）2013-4-652chen-luru@第五十二頁，共93頁。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中選用鋼管的規(guī)范、規(guī)程（11）建筑施工門式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ128-2000）（12）建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2001）（14）建筑施碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ166-2008）另：《冷成型矩形鋼管柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS）

《建筑結(jié)構(gòu)用冷成型直縫焊接園鋼管》《建筑結(jié)構(gòu)用冷彎型鋼》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn).正在組織編制。2013-4-653chen-luru@第五十三頁，共93頁。《鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

（CECS–280：2010）主要內(nèi)容：

總則、術(shù)語與符號、材料、基本設(shè)計規(guī)定、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件設(shè)計、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度計算、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、疲勞計算、施工基本設(shè)計規(guī)定：1、相貫焊接節(jié)點(diǎn)的鋼管結(jié)構(gòu)，其成品鋼管的性能應(yīng)滿足設(shè)計要求。受力鋼管的壁厚不得小于2mm；壁厚大于25mm時，對承受支管較大拉應(yīng)力的主管部位，應(yīng)有防止層狀撕裂的措施。

2013-4-654chen-luru@第五十四頁，共93頁。2、圓鋼管徑厚比（鋼管外徑與厚度之比）

◆作為桁架構(gòu)件和其他兩端鉸接的軸心受力構(gòu)件時，徑壁比不應(yīng)超過100（235/f

y）

；

◆作為受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件時，如無抗震設(shè)防要求且按彈性設(shè)計，徑厚比不應(yīng)超過100（235/f

y）

；

◆如考慮塑性發(fā)展，不宜超過90（235/f

y）

；

◆如有抗震設(shè)防要求且結(jié)構(gòu)僅按小震烈度進(jìn)行抗震計算，或?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行塑性設(shè)計時，受彎構(gòu)件的徑厚比不應(yīng)超過

40（235/f

y）

；

◆壓彎構(gòu)件的徑厚比不應(yīng)超過60（235/f

y）

2013-4-655chen-luru@第五十五頁，共93頁。《冷成型矩形鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS-XXX1、總則；2、術(shù)語與符號；3、基本規(guī)定；

4、材料；

5、結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計；6、構(gòu)造與節(jié)點(diǎn)設(shè)計；7、涂裝與防護(hù)設(shè)計；8、制作；9、附錄

調(diào)研、搜集資料、制定編寫提綱

-2010年5月分工編寫，完成初稿

-2011年

6月匯稿，完成征求意見稿與條文說明

-2011年12月整理修改，完成送審稿

-2013年10月審查、修改，完成報批稿

-2014年10月2013-4-656chen-luru@第五十六頁，共93頁。

熱成型方矩鋼管的產(chǎn)品與性能

目前我國尚無熱成型方矩鋼管產(chǎn)品，前述首都新博物館等工程所用熱成型鋼管，均由國外進(jìn)口，價格也較高在國外，歐洲最早制定了熱成型鋼管標(biāo)準(zhǔn)EN10210<非合金和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼的熱加工管材>(Hotfinishedstructurehollowsectionsofnon-alloyandfinegrainsteels)，該產(chǎn)品多用于鋼結(jié)構(gòu)工程，2013-4-657chen-luru@第五十七頁，共93頁。熱成型方矩鋼管的產(chǎn)品與性能

方管最大規(guī)格為500×16，矩管最大規(guī)格為500×300×16。由于方矩鋼管相當(dāng)于在成型過程中進(jìn)行了管材熱處理，可使鋼管晶粒細(xì)化，并消除殘余應(yīng)力，提高延性與焊接性能，顯著改善了材質(zhì)與材性2013-4-658chen-luru@第五十八頁，共93頁。推廣應(yīng)用方矩鋼管結(jié)構(gòu)的建議組織編制冷成型方矩鋼管構(gòu)件設(shè)計、施工的專用技術(shù)規(guī)程或設(shè)計手冊，指導(dǎo)應(yīng)用

加強(qiáng)生產(chǎn)廠家、設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)制造廠家與高校間的技術(shù)合作與交流，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化通用化方矩管構(gòu)件與房屋體系的研發(fā)，推動應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展2013-4-659chen-luru@第五十九頁，共93頁。推廣應(yīng)用方矩鋼管結(jié)構(gòu)的建議完善方矩管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并將JG/T178-2005升級為國標(biāo)提高方矩管產(chǎn)品性能、擴(kuò)大產(chǎn)品品種，研發(fā)冷彎方矩管專用鋼種與雙焊縫厚壁鋼管擴(kuò)大對方矩鋼管（包括冷、熱成型鋼管）構(gòu)件(包括鋼管混凝土構(gòu)件)設(shè)計計算理論、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造優(yōu)化、材料性能改善（塑性、焊接性能等）及優(yōu)化施工工藝等方面的應(yīng)用研究2013-4-660chen-luru@第六十頁，共93頁。

熱成型鋼管與冷成型鋼管的

性能特點(diǎn)比較項

目

熱成型鋼管

冷成型鋼管制造方法在超過840℃正火溫度范圍內(nèi)成型常溫下成型，無任何熱處理工序晶粒度整個鋼管具有一致的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)整個鋼管具有不一致的粒度大小與結(jié)構(gòu)均質(zhì)性整個截面具有一致的硬度和拉伸性能截面各處硬度和拉伸性能不一致塑性出色的塑性，可保持不低于原板的斷后伸長率伸長率降低明顯抗斷裂性整個鋼管具有一致的沖擊性能鋼管（包括方矩形管轉(zhuǎn)角部位）及焊接區(qū)域具有不一致的沖擊韌性2013-4-661chen-luru@第六十一頁，共93頁。殘余應(yīng)力基本上沒有殘余應(yīng)力不同部位有較高殘余應(yīng)力截面特性轉(zhuǎn)角半徑小，具有更優(yōu)的截面特性；易于焊接且外觀好鋼管轉(zhuǎn)角半徑大，截面特性較差,角部焊接性差抗壓強(qiáng)度抗壓穩(wěn)定設(shè)計中可用a曲線因高殘余應(yīng)力只能用c曲線形狀穩(wěn)定性在加熱或機(jī)械作用下，不易扭曲或變形由于殘余應(yīng)力的存在，進(jìn)一步加工時，會產(chǎn)生附加變形耐火性能在受熱情況下，強(qiáng)度緩慢而一致地降低由于冷加工和殘余應(yīng)力，強(qiáng)度的降幅大小很不均勻測試代表值試樣測試結(jié)果可代表整體特性試樣測試結(jié)果難以代表整體特性項目熱成型鋼管冷成型鋼管2013-4-662chen-luru@第六十二頁，共93頁。設(shè)計注意事項20層以下的高(多)層混合框架的框架柱宜選用方矩鋼管混凝土柱，其框架梁為H形鋼梁，且梁翼緣的慣性矩應(yīng)不小于全梁慣性矩的70%?？蚣芰褐墓?jié)點(diǎn)宜采用梁(隔板)貫通構(gòu)造

矩形鋼管混凝土柱的設(shè)計與構(gòu)造應(yīng)符合《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS159的規(guī)定。設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行鋼管為空管狀態(tài)時的施工工況驗(yàn)算，高層框架的使用階段應(yīng)考慮鋼管內(nèi)初應(yīng)力的影響2013-4-663chen-luru@第六十三頁，共93頁。設(shè)計注意事項輕型屋面的方矩鋼管桁架，宜考慮弦桿承受節(jié)間荷載，不再設(shè)再分節(jié)間。當(dāng)符合使用條件時，宜直接選用標(biāo)準(zhǔn)圖構(gòu)件。方矩鋼管桁架節(jié)點(diǎn)一般可按鉸接假定進(jìn)行桿件的內(nèi)力分折，但當(dāng)桿件截面高度大于桿長的1／12（主管）或1／24（支管）時，應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)次彎矩附加內(nèi)力的影響。承受動力荷載或低溫環(huán)境工作等重要桁架構(gòu)件對鋼管材質(zhì)、性能有更高要求時，可選用最終熱成型方矩鋼管。2013-4-664chen-luru@第六十四頁，共93頁。熱成型方矩鋼管可細(xì)化晶粒，消除殘余應(yīng)力，改善焊接性能2013-4-665chen-luru@第六十五頁，共93頁。2013-4-666chen-luru@第六十六頁，共93頁。問題、建議（1）鋼管用量不大，遠(yuǎn)未達(dá)到熱軋H型鋼（652萬噸）的數(shù)量（2）鋼管產(chǎn)品質(zhì)量有時不夠穩(wěn)定，低壓流體輸送用焊接鋼管壁厚負(fù)公差超標(biāo)，最近技術(shù)規(guī)范要求達(dá)到十0.25mm。無縫鋼管壁厚公差較大，滿足不了結(jié)構(gòu)計算要求，（3）現(xiàn)行鋼管的尺寸、規(guī)格（直徑、厚壁及外形）滿足不了大型工程的需要，缺少熱成型焊接方矩管品種

（4）需研發(fā)冷彎方矩管專用鋼材系列鋼材（如日本SN系列），以提高冷彎鋼管力學(xué)性能

（5）盡早制訂冷成型方矩管結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工規(guī)程、規(guī)范2013-4-667chen-luru@第六十七頁，共93頁。問題、建議（6）加大科研開發(fā)投入，如需要對焊接鋼管的力學(xué)性能、新型管節(jié)點(diǎn)研究，開展冷成型方管中截面圓角效應(yīng)對節(jié)點(diǎn)承載力，殘余應(yīng)力、疲勞破壞和節(jié)點(diǎn)的剛度影響的研究試驗(yàn)等（7）冷軋或焊接管材生產(chǎn)成本低、價格較合理，且冷彎加工后冷作硬化后提高了鋼材強(qiáng)度，建議大力推廣應(yīng)用（8）建議大型鋼廠建立建筑鋼材研發(fā)中心，為用戶解決方便使用鋼材(如開展工程試點(diǎn)，編制產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)程、應(yīng)用手冊和研發(fā)建筑結(jié)構(gòu)體系等)；在需要的城市設(shè)立鋼材配送中心，急用戶所急，為用戶排憂解難2013-4-668chen-luru@第六十八頁，共93頁。武漢火車站建筑造型特點(diǎn)2013-4-669chen-luru@第六十九頁，共93頁。2013-4-670chen-luru@第七十頁，共93頁。截面

規(guī)格尺寸使用部位強(qiáng)度級別

1600×1400×30主拱Q345BΦ1200×30Φ1100～700×30主拱、V撐次拱及立柱夾層Q345B□450×450×25□600×900×25□400×400×25夾層鋼梁電梯井結(jié)構(gòu)立柱Q345B2013-4-671chen-luru@第七十一頁，共93頁。截面規(guī)格尺寸使用部位強(qiáng)度級別

HH1600×500×25×30H2300×900×36×50H1200×500×25×30H2300×600×36×40H1200～1600×500×25×30H1200～2300×750×36×40H1200～2300×600×36×4018.000m、25.000mRingbeamQ345Bφ30、φ40、φ60屋面鋼拉桿Q345B2013-4-672chen-luru@第七十二頁，共93頁。貴陽奧體中心主體育場

410x69m、340x43m、8900t、最厚鋼板35mm2013-4-673chen-luru@第七十三頁，共93頁。序號截面形式規(guī)格材質(zhì)1φ102×6Q345B2φ121×6Q345B3φ151×6Q345B4φ180×5、φ180×6、φ180×8Q345B5φ203×6、φ203×8φ203×10、φ203×12Q345B6φ219×6、φ219×8φ219×12、φ219×14φ219×16、φ219×18Q345B7φ245×6、φ245×8φ245×12、φ245×14φ245×16、φ245×18Q345B8φ273×14、φ273×16φ273×18、φ273×20Q345B9φ299×6、φ299×8、φ299×12Q345B10φ325×8、φ325×12φ325×14、φ325×16φ325×18、φ325×20Q345B11φ351×16、φ351×18φ351×20、φ351×25Q345B12φ377×12、φ377×16、φ377×18φ377×25、φ377×30Q345B13φ402×20、φ402×25φ402×30、φ402×35Q345B2013-4-674chen-luru@第七十四頁，共93頁。焊接球及鋼管相貫典型節(jié)點(diǎn)示意圖2013-4-675chen-luru@第七十五頁，共93頁。

廣州新白云國際機(jī)場侯機(jī)樓

方矩鋼管用于主樓張拉膜采光框