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裝配式鋼結構建筑之裝配式鋼結構
瀏覽次數:352次發布時間:2017-11-07 10:19:21

2016 年9月國務院辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的指導意見(國辦發【2016】71號)》,發展裝配式建筑已上升為國家戰略。

工作目標是:“以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進地區,常住人口超過300萬的其他城市為積極推進地區,其余城市為鼓勵推進地區,因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑。力爭用10年左右(2025)的時間,使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%”

發布“指導意見”的背景:

1、大氣候:根據 聯合國(UN)2017年在紐約發布的《2017年世界經濟形勢與展望》報告,2016年世界經濟增長速度估計僅為2.2%,全球投資步伐放慢:貿易增長疲弱;生產率增長緩慢;債務水平偏高。預計在2017 年、2018年將只分別增長2.7%、2.9%。特朗普政府有關國際貿易非常保守,中國再以量取勝,幾無可能。建筑業則是內需為主。

2、小氣侯:中國的建筑市場經過30幾年的野蠻發展后,現在后遺癥已非常嚴重,再不調整可能會怪胎作怪,毒瘤發展,惡化發展。

鋼結構至今迎來了三次春天。

第一次:1996年,我國粗鋼產量1.09億噸,居世界之首。1997年11月,建設部發布《中國建筑技術政策(1996-2010)》,推廣五種鋼結構:高層鋼結構、大跨度空間鋼結構、輕鋼結構、住宅鋼結構、混合結構。

第二次:2005年,發布《推行綠色建筑加快資源節約型社會建設》。口號是:綠色奧運、科技奧運、人文奧運。

第三次:2016年9月,國務院辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的指導意見(國辦發〔2016〕71號)》。發展裝配式建筑已上升為國家戰略。

先進國家公認鋼結構 OK (鋼結構的三大核心價值:最輕的結構、最短的工期和最好的延性)。為何我國推廣鋼結構建筑20多年,社會不認同,春天未來臨。我國政府官員和專家應該問個為什么?

中國的工地焊接:難保證質量,工期長。  世界先進國家的工地螺栓接連:精度高,抗震性好。

可見,我國與世界先進國家工地安裝的巨大差距,也說明我國全鋼結構輕量化設計方面,也有巨大差距!

裝配式鋼結構建筑之裝配式鋼結構(Assemblage steel structure)是指鋼構件制造(焊接等)工廠化,工地高強螺栓裝配化——與規范提倡的可靠的連接方式(焊接、高強螺栓連接)不同。先進國家基本上實現了工地全高強螺栓(連接)裝配式鋼結構。結合中國目前鋼結構的設計和施工水平,建議裝配式鋼結構用工地高強螺栓(連接)的裝配率k來衡量。

當k≥80(焊接占20%)時,可視為裝配式鋼結構。勉強與世界先進國家的裝配式鋼結構概念接軌。

工地高強螺栓裝配的優點(科學性)是:

①勞動強度比焊接小得多,質量保證、精度;無焊接變形。

②施工快捷,工期短;特別是采用扭剪型螺栓。

③中、小震時,螺栓可靠,大震時摩擦面滑動耗能,結構不倒。

裝配式的4個指標:

1 節約資源;

2 環保(減少污染);

3 效率;

4 質量保證。

我國鋼結構發展與推廣瓶頸

人員:①設計院里鋼結構專業設計院(室)極少,高水平專業設計師奇缺,熟悉鋼結構的結構總工、建筑師和設備師都十分缺乏。

②鋼構企業里具有國際工程經驗的專業工程技術人員和經營人員奇缺,高水平的焊工和自動化設備技術人員稀缺,詳圖設計和BIM應用人員的技術水平偏低,產業化工程技術人員和產業工人緊缺。

③專業的鋼結構監理人員和檢測人員不足。

技術:①鋼材與結構體系:缺乏安全、舒適、經濟的高性能結構體系;缺乏相應的技術標準支撐高性能鋼材應用;缺乏高性能組合橋梁結構體系。

②圍護結構與配套技術:鋼結構住宅三板圍護系統;鋼結構防火、防腐、裝飾一體化技術;裸露鋼結構(自然顯示 結構)防護體系。

③工程建設技術:鋼結構智能制造系統;全壽命周期的設計、施工、生產一體化技術;標準化、信息化、工業化融合技術;鋼材標準和工程標準與國際對接。

市場與管理:①企業環節:鋼材和鋼結構產品結構不合理,低端產品產能過剩;生產效率和效益低下;資金壓力和金融風險大;鋼材、涂裝、焊接質量亟待提高。

②市場環節:鋼結構住宅市場、中小跨度橋梁市場、海外鋼結構市場以及海洋工程、軍工工程和農業工程市場。

③監管環節:鋼結構制造行業定位與許可;鋼結構產品質量監管與認證;產業化政策、法規、規范體系。

實現裝配式鋼結構必先進行鋼結構輕量化設計

鋼結構輕量化設計是硬道理(力學功底、結構理論),硬設計(只會熟練的使用設計軟件,而不知其然)就是任性——笨重與怪異!習主席說,理論、理念創新極為重要。

英國倫敦碗和北京鳥巢設計容量均為8萬人,其中北京鳥巢用鋼量5.24萬t,但英國倫敦碗用鋼量僅1萬t。

進行輕量化設計,政府必須改變設計和施工的收費機制:

目前,設計按總造價收費、施工按鋼結構重量收費,間接鼓勵笨重鋼結構工程。

設計收費:應引入功能、科技創新、綠色環保和省材機制;

施工收費:應引入施工難度和精度系數;改變招投標、評獎機制。全球鋼結構無輕鋼、重鋼之分,輕鋼、重鋼是中國特色。

鋼結構行業包括設計與施工(制造、安裝),輕盈的鋼結構必須從設計開始——設計是龍頭。

沈祖炎院士在中國建筑金屬結構協會、廣東省空間結構學會主辦的“影響中國——第二屆中國鋼結構產業高峰論壇”大會上作主題報告《必須還鋼結構輕、快、好、省的本來面目》,嚴厲批評了國家體育場(鳥巢)、CCTV央視大樓、國家游泳館(水立方)、深圳大運會體育場、合肥創新展示館、廣州歌劇院等11個大型鋼結構工程。并嚴正指出“近年來涌現的與輕、快、好、省理念背道而馳的技術現狀,令人擔擾”。提出了:

1、鋼結構行業包括設計和施工(制造與安裝),設計是龍頭。

2、提高鋼結構施工的整體水平,實現鋼結構品牌科學化——綠色、環保、持續發展。

3、政府應對鋼結構產業的健康發展制定有效的規則和機制。

CCTV世界獲獎

央視大樓2013年獲得高層都市建筑學會(The Council on Tall Buildings and Urban Habitat,CTBUH)“最佳高層建筑獎”。

“最佳高層建筑”的評審標準:設計的可持續元素、創新科技、美化和清潔城市環境、提高城市與居民生活品質等。

雷姆.庫哈斯和奧勒.舍仁設計師公布CCTV方案時,CCTV“正面O側面S”的奇特扭曲造型瘋狂,人們簡直不敢相信建筑還可以這么做。CCTV是目前單體用鋼量最多的鋼結構工程,被中國鋼結構建筑專家稱為“世界級工程”。以下數字可謂驚人:

用鋼量14.2萬噸,其中,鋼柱最重80噸。懸臂(67.165m~75.165m)重1.4萬噸。鋼構件4.2萬多件,現場全焊接拼裝。

評委會主席Jeanne Gang:“CCTV是那種無法被復制的建筑,無論在結構意義上,還是在無與倫比的造型上,它都是一個不可思議的成就。就如同埃菲爾鐵塔”。

“CCTV在世界其他地方獲準建造的可能性很小,因為不符合規范要求,而中國很愿意嘗試,這也為千奇百怪的建筑設計創造了一種非常寬松的氛圍”。

傳統結構(如磚石、圬工結構等)的材料不均質且強度較低,結構分析方法較粗糙。結構尺寸大就是安全,我國工程界已深入人心,即認為安全與經濟是矛盾的,如雄偉笨重的萬里長城。

現代結構的結構哲理:少費多用——用最少的結構提供最大的結構承載能力。

① 使用輕質高強材料;

②  改進設計方法:有限單元法、結構穩定理論、結構減震控制理論和預應力理論等。

認為安全與經濟是可以統一的。

海外項目的實施特點

1、結構設計、深化設計、材料采購、加工、運輸、安裝、技術服務一條龍的鋼結構EPC模式。

2、不同的材料標準和檢驗、驗收標準。

3、嚴格的結構設計,節點設計及詳圖設計審批管理。

4、螺栓連接節點在現場的普遍采用。

5、詳盡而嚴密的ITP計劃。

6、標準樣品Mock-up制作。

7、外觀AESS要求。

8、嚴格的構件基層處理和油漆表面及防火要求。

9、標準化的QA/QC流程管理和資格認證。

10、打包運輸。

11、現場安全管理。

12、勞工出口和各地的政治、文化,宗教、生活差異。

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