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  • 我国双层彩钢压瓦机高层钢结构的发展与传统建材的对比

      彩钢设备冷弯型钢的自重轻,节约钢材。钢材经过冷加工处理,在冷弯型钢的弯折区域出现冷弯效应现象,使得强度有所提高。

    我国双层彩钢压瓦机高层钢结构的发展与传统建材的对比
      我国高层钢结构的发展
      1)构件立体化。高层建筑在水平荷载作用下,主要靠竖向钢结构构件提供抗推刚度和强度来维持稳定。在各类竖向构件中,竖向线性构件(如柱)的抗推刚度较小;竖向平面构件(剪力墙或平面框架)虽然在其平面内具有较大的刚度,然而其平面外的刚度依然小到可略去不计;由墙或密柱深梁组成的筒体或巨型柱,尽管其基本元件依旧是线形构件或平面构件,但它已转变成具有不同力学特性的立体构件,在任何方向均具有较大的抗推刚度及抗扭刚度,能抗御任何方向较大的倾覆力矩及扭转力矩。
      2)结构支撑化。框筒是用于高层建筑的一种抗侧力体系,然而,它固有的剪力滞后效应(在水平荷载作用下,由于框架横梁的剪切变形,使框架柱的轴力呈非线性分布的现象)削弱了它的抗推刚度和水平承载力。特别是当房屋平面尺寸较大,或因建筑功能需要而加大柱距时,剪力滞后效应就更加严重。为使框筒能充分发挥潜力并有效地用于更高的房屋建筑之中,在框筒中增设支撑已成为一种强化框筒的有力措施。若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件,由原来的沿房屋周边分散布置,改为向房屋四角集中,在转角处形成一个巨柱,并利用交叉斜杆连成一个文体支撑体系,是高层建筑双层彩钢压瓦机钢结构中的又一发展新趋势。由于巨大的角柱在抵抗任何方向倾覆力矩时都具有大力臂,从而该结构体系更能充分发挥结构和材料的潜力。
      3)巨柱周边化。巨型柱属立体构件,本身具有较大的抗推刚度和抗扭刚度。若将巨柱沿建筑平面的周边布置,则该结构具有更大的抗推刚度和抗扭刚度,能抗御特大的水平荷载与扭转荷载。该种结构布置方案特别适于特高特大型超高层建筑。
      冷弯型钢结构与传统建筑材料相比
      冷弯型钢结构与传统建筑材料相比存在很大差别:
      (1)彩钢设备冷弯型钢的自重轻,节约钢材。钢材经过冷加工处理,在冷弯型钢的弯折区域出现冷弯效应现象,使得强度有所提高。冷弯薄壁型钢与同等面积的热轧型钢相比回转半径可增大50%以上,其惯性矩可增大50%~180%左右,在同等负荷下,相对热轧型钢一般可节约钢材10%~25%左右。冷弯型钢的自重轻,在完成相同功能的前提下,质量只有混凝土结构的1/8~1/10,是普通钢结构的1/2~1/3。
      (2)结构整体性好,安全可靠,抗震性能好。冷弯型钢房屋的屋架、墙板、基础牢固的连成一体,此类结构房屋,特别是在墙板附有OSB板、石膏板或波形板时,应考虑较强的蒙皮效应,使得构件的实际受力、变形均比平面体系设计的减小10%~15%左右,可作为房屋的安全储备。由于冷弯型钢的自重轻,设计中地震作用基本不起控制。
      (3)冷弯型钢构件的残余应力、连接方式与热轧型钢不同。冷弯型钢的残余应力是由于常温弯折形成的,而热轧型钢主要是由于冷却不均匀引起收缩变形的不均匀而产生的残余应力,二者的分布和影响均不相同[13]。热轧型钢构件主要通过焊接和螺栓连接,而冷弯型钢构件,因薄板焊接技术要求高,且损坏涂锌层,焊接形式有喇叭焊和电阻点焊等,且应用较少。涂锌冷弯薄壁型钢,主要采用自攻自钻螺钉、铆钉等连接方法,双层压瓦机设备冷弯型钢压型钢板之间还采用无连接件机械式连接(如咬合、扣合式连接等)。
      (4)可实现建筑结构的工业化生产,生产周期短。冷弯薄壁构件基本可实现工厂标准化生产,保证其质量稳定可靠,有利于降低成本。工地现场拼接安装(见图2),安装方便,施工速度快,精度高,且不受季节限制。如30m2墙体,其施工周期仅为混凝土墙体的1/8。其建设周期短、回收投资快的特点,能有效减少了前期投资的资金压力,受到广大业主欢迎。
      (5)房屋的外形美观,空间布置灵活,使用空间大,综合经济效益好。冷弯型钢房屋可根据需求做成各种坡度的彩色屋面和彩色墙体,色彩鲜艳、持久,建筑造型美观。建筑空间分割灵活。构件承载力高截面面积小,相对混凝土结构房屋可增大使用空间5%~10%。材料不老化、不助燃、不霉变、不虫蛀、少维修。冷弯型钢房屋基本造价与混凝土房屋接近,但是考虑到基础造价和使用空间等相关因素,其综合经济效益优于混凝土结构。
      (6)更环保、节能,建筑垃圾回收利用率高。压瓦机设备轻钢结构相对于混凝土而言,不会排除CO2,而水泥在制作的过程中以及混凝土的成型养护过程都会排出大量的CO2。施工过程无湿作业,节约水资源。不需模板,无需养护,噪声小,粉尘与垃圾少,可节约人工。轻钢结构房屋以镀铝锌板为建筑材料,建筑拆除后,所有废料均全部回收。
      (7)抗风吸能力较弱。作为结构本身由于自重太小,在沿海或空旷地区由于风速较大,结构不能通过自重来抵消向上的风吸力,以至引起建筑物的破坏。沿海地区曾发生轻钢厂房屋顶在台风中被吹走的事故。因此在设计中应该考虑风吸力大于屋盖自重时,屋架的下弦杆反向受力的稳定与强度计算,以及屋盖与下部墙体的连接是否满足要求。
      (8)腐蚀破坏途径与普钢不同。彩钢压瓦机设备镀铝锌板表面镀层较钢铁活跃,镀铝锌板与铁直接接触,一旦遇到潮湿天气或铁有部分浸入水中时,就会发生局部锌层被腐蚀(发生吸氧腐蚀时,因为锌较铁为活泼元素,锌层被氧化而保留外部接触的铁),而引起构件破坏,更有甚者可能会导致建筑物整体的破坏。在建筑施工完成后,应及时清扫板材表面,防止铁钉等的残留。 

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