钢结构建筑应用领域逐渐扩大
点击次数：2298 更新时间：2014-02-14
工控摘要：我国钢结构在能源、交通、住宅和城乡建设中的发展空间还很大。未来我国房屋建筑中的钢结构用量占比至少可以达到20%。按照高层钢结构住宅用钢量为50千克/平方米~80千克/平方米计算，每年仅房屋建筑钢结构用钢量就可达到1亿吨。而且，目前我国钢桥的使用比例仍然很低。如果今后得到重视和政策支持，钢结构桥梁用钢量可以从当前的200万吨/年~300万吨/年增加到1000万吨/年左右。
钢管结构是一种新型节能环保的建筑体系，是一种重量轻、强度高、抗震性能好，节能环保、能循环使用的承重钢管结构，其应用范围几乎涉及所有钢结构领域，包括房屋建筑、桥梁、堤坝、海洋平台结构和塔桅等。近10年来，我国钢管结构的用量也随着钢结构用量的增加而增加。
我国先后建成了一些大型的钢管结构建筑，如长春体育馆、广州新白云航站楼、上海世博馆、首都机场新航站楼等。其中，长春体育馆是大截面方距型钢管大跨度的钢管网壳工程；广州新白云航站楼屋盖是国内大型的圆管结构建筑，其指廊和高架连廊采用了方管结构。在国外，钢管结构也广泛用于各种建筑中。例如，德国斯图加特机场候机大厅采用钢管构件铸钢节点的树形支承结构；英国伦敦*来恩宫外露式的圆管截面桁架把立面荷载传递到立柱里，管截面内注入水用于防火，弥补了钢结构建筑耐火性差的弱点。
钢管结构应用领域扩大
目前，钢管结构应用的领域不断扩大，已开始向能源领域电站锅炉、机械制造领域方向发展。相关业内数据显示，2013年我国钢结构行业用钢量预计为4200万吨~4600万吨。而按照行业内钢管结构用量占10%来计算，钢管结构2013年的用量预计为420万吨~460万吨，较2012年的380万吨，增加明显。随着未来我国钢结构用钢量的增加，钢管结构用量今后的增长潜力巨大。当前，钢管结构在建筑业方面的应用领域主要有以下几个。
大跨度空间钢管结构建筑。在这一应用领域，主要有体育展场馆、火车站台的建设。上海世博会中国馆建筑钢结构总重为22000吨，主要钢管结构总重为4000吨，规格为Q345B；双面埋弧直缝焊管用量为2800吨，规格为ф750mm×35mm；厚壁无缝钢管用量为1200吨，规格为ф450mm×42mm、ф406mm×35mm、ф299mm×25mm、ф245mm×20mm。另外，我国火车站台建设（规划）中的高速铁路网，已经进入快速发展时期。截至2013年底，我国铁路营运里程突破10万公里，其中高速铁路已破1万公里，在建规模为1.2万公里。为此，全国大约近200个火车站台要重新建造，估计需求钢管为300万吨。
特高压输电线路建设。发展特高压已经成为我国“十二五”电网发展的重中之重，为此我国将建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的特高压输电系统。建设特高压电网采用钢管塔，将比采用角钢塔节省20%左右的钢材用量。我国国内的商用1000千伏特高压交流电网“淮南-上海”工程采用双回路设计，该塔高93.6米，塔重132吨，总长656公里，钢管塔主要采用高频直缝焊管和双面埋弧直缝焊管，采购量约为20万吨。
日本、韩国等国在特高压和超高压线路建设中大量采用钢管塔。美国《输电铁塔设计导则》中共推荐了10种材料标准供设计者选用，其高强钢材的屈服强度达到448MPa。俄罗斯的《钢结构设计规范》中所列钢材的强度等级已达到578MPa。因为，特高压输电塔在载荷上远大于现有的输电塔，对输电塔的结构设计、钢材强度提出了更高要求。为了使输电塔的建造更加经济、合理，钢材强度就必须大幅提高，需要使用Q390、Q420、Q460等高强度钢材。我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）已正式将Q390、Q420列入可选材料范围，《低合金高强度结构钢》GB／T1591-94中列入了Q460钢材，这些新品种的强度与水平基本接近。
风力发电机塔筒。相关资料称，到2020年，我国风电建设规模有望超过1亿千瓦。风电塔筒用于支撑整个风力发电机组，是风力发电机组的主要承重钢体，承受载荷包括风载荷、机组自重和由机组重心偏移引起的偏心力矩等。风力发电机塔筒是将铁板卷起来焊接成的，然后加上锻造法兰将各节塔筒连接成风力发电机塔架。塔筒建设中对材料的焊接质量要求极为严格，所有焊缝要求zui低为Ⅱ级，且大多为*超声波或射线探伤，生产塔架单位要求具备生产锅炉压力容器的能力和资质。FL1500风电塔筒是我国目前直径zui大的风电塔筒，也是当今世界风力发电机组采用的主流塔筒。塔筒单套重量为116吨，基础环为8.89吨。塔筒设计为渐变形，zui大直径为4米，zui小直径为2.696米。塔筒形式为截头圆锥体，塔高64.7米。
桥梁重型钢管结构。预计一期工程于2015年~2016年完成的港珠澳大桥是较典型的桥梁重型钢管结构。该建筑的用钢量估计在140万吨，其中钢管结构包含桥上桥下部分估计在40万吨。同时，日本明石海峡大桥也是使用钢管结构的桥梁，该桥用钢量约为30万吨，全长为3911米，主跨长1991米，可承受里氏8.5级的强烈地震和速度为80米/秒的暴风。
超高层建筑。广州新电视塔是钢管结构应用在高层建筑方面一个很好的例子。该建筑地上37层、地下3层，高为610米（塔身454米、天线桅杆156米），使用的钢结构总量为5万吨。该建筑钢结构外筒均采用钢管构件，包括钢管混凝土立柱、钢管环梁和钢管斜撑。广州新电视塔的柱、斜撑、环梁、楼面主梁、次梁、天线等构件主要采用Q345、Q345GJ和Q390GJ钢材，质量标准符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）、《建筑结构用钢板》（GB/T19879-2005）的要求。在使用材料厚度方向的性能要求方面，符合《厚度方向性能钢板》（GB/T5313-85），此外还满足《建筑抗震设计规范》（GB50011）的要求。
海上重工用装备制造。海上巨型浮吊船是海上油气田开采等海上工程的紧俏装备。一般而言，海上巨型浮吊船的起重吊臂采用的钢管规格为ф850mm×30mm、ф650mm×24mm、ф550mm×20mm，牌号为Q690E。一条8000吨浮吊船的钢管用量大约为4000吨。我国主要海上重工企业近10多家，平均每年消耗重型钢管不*统计达到100多万吨。
钢管结构是一种新型节能环保的建筑体系，是一种重量轻、强度高、抗震性能好，节能环保、能循环使用的承重钢管结构，其应用范围几乎涉及所有钢结构领域，包括房屋建筑、桥梁、堤坝、海洋平台结构和塔桅等。近10年来，我国钢管结构的用量也随着钢结构用量的增加而增加。
我国先后建成了一些大型的钢管结构建筑，如长春体育馆、广州新白云航站楼、上海世博馆、首都机场新航站楼等。其中，长春体育馆是大截面方距型钢管大跨度的钢管网壳工程；广州新白云航站楼屋盖是国内大型的圆管结构建筑，其指廊和高架连廊采用了方管结构。在国外，钢管结构也广泛用于各种建筑中。例如，德国斯图加特机场候机大厅采用钢管构件铸钢节点的树形支承结构；英国伦敦*来恩宫外露式的圆管截面桁架把立面荷载传递到立柱里，管截面内注入水用于防火，弥补了钢结构建筑耐火性差的弱点。
钢管结构应用领域扩大
目前，钢管结构应用的领域不断扩大，已开始向能源领域电站锅炉、机械制造领域方向发展。相关业内数据显示，2013年我国钢结构行业用钢量预计为4200万吨~4600万吨。而按照行业内钢管结构用量占10%来计算，钢管结构2013年的用量预计为420万吨~460万吨，较2012年的380万吨，增加明显。随着未来我国钢结构用钢量的增加，钢管结构用量今后的增长潜力巨大。当前，钢管结构在建筑业方面的应用领域主要有以下几个。
大跨度空间钢管结构建筑。在这一应用领域，主要有体育展场馆、火车站台的建设。上海世博会中国馆建筑钢结构总重为22000吨，主要钢管结构总重为4000吨，规格为Q345B；双面埋弧直缝焊管用量为2800吨，规格为ф750mm×35mm；厚壁无缝钢管用量为1200吨，规格为ф450mm×42mm、ф406mm×35mm、ф299mm×25mm、ф245mm×20mm。另外，我国火车站台建设（规划）中的高速铁路网，已经进入快速发展时期。截至2013年底，我国铁路营运里程突破10万公里，其中高速铁路已破1万公里，在建规模为1.2万公里。为此，全国大约近200个火车站台要重新建造，估计需求钢管为300万吨。
特高压输电线路建设。发展特高压已经成为我国“十二五”电网发展的重中之重，为此我国将建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的特高压输电系统。建设特高压电网采用钢管塔，将比采用角钢塔节省20%左右的钢材用量。我国国内的商用1000千伏特高压交流电网“淮南-上海”工程采用双回路设计，该塔高93.6米，塔重132吨，总长656公里，钢管塔主要采用高频直缝焊管和双面埋弧直缝焊管，采购量约为20万吨。
日本、韩国等国在特高压和超高压线路建设中大量采用钢管塔。美国《输电铁塔设计导则》中共推荐了10种材料标准供设计者选用，其高强钢材的屈服强度达到448MPa。俄罗斯的《钢结构设计规范》中所列钢材的强度等级已达到578MPa。因为，特高压输电塔在载荷上远大于现有的输电塔，对输电塔的结构设计、钢材强度提出了更高要求。为了使输电塔的建造更加经济、合理，钢材强度就必须大幅提高，需要使用Q390、Q420、Q460等高强度钢材。我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）已正式将Q390、Q420列入可选材料范围，《低合金高强度结构钢》GB／T1591-94中列入了Q460钢材，这些新品种的强度与水平基本接近。
风力发电机塔筒。相关资料称，到2020年，我国风电建设规模有望超过1亿千瓦。风电塔筒用于支撑整个风力发电机组，是风力发电机组的主要承重钢体，承受载荷包括风载荷、机组自重和由机组重心偏移引起的偏心力矩等。风力发电机塔筒是将铁板卷起来焊接成的，然后加上锻造法兰将各节塔筒连接成风力发电机塔架。塔筒建设中对材料的焊接质量要求极为严格，所有焊缝要求zui低为Ⅱ级，且大多为*超声波或射线探伤，生产塔架单位要求具备生产锅炉压力容器的能力和资质。FL1500风电塔筒是我国目前直径zui大的风电塔筒，也是当今世界风力发电机组采用的主流塔筒。塔筒单套重量为116吨，基础环为8.89吨。塔筒设计为渐变形，zui大直径为4米，zui小直径为2.696米。塔筒形式为截头圆锥体，塔高64.7米。
桥梁重型钢管结构。预计一期工程于2015年~2016年完成的港珠澳大桥是较典型的桥梁重型钢管结构。该建筑的用钢量估计在140万吨，其中钢管结构包含桥上桥下部分估计在40万吨。同时，日本明石海峡大桥也是使用钢管结构的桥梁，该桥用钢量约为30万吨，全长为3911米，主跨长1991米，可承受里氏8.5级的强烈地震和速度为80米/秒的暴风。
超高层建筑。广州新电视塔是钢管结构应用在高层建筑方面一个很好的例子。该建筑地上37层、地下3层，高为610米（塔身454米、天线桅杆156米），使用的钢结构总量为5万吨。该建筑钢结构外筒均采用钢管构件，包括钢管混凝土立柱、钢管环梁和钢管斜撑。广州新电视塔的柱、斜撑、环梁、楼面主梁、次梁、天线等构件主要采用Q345、Q345GJ和Q390GJ钢材，质量标准符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）、《建筑结构用钢板》（GB/T19879-2005）的要求。在使用材料厚度方向的性能要求方面，符合《厚度方向性能钢板》（GB/T5313-85），此外还满足《建筑抗震设计规范》（GB50011）的要求。
海上重工用装备制造。海上巨型浮吊船是海上油气田开采等海上工程的紧俏装备。一般而言，海上巨型浮吊船的起重吊臂采用的钢管规格为ф850mm×30mm、ф650mm×24mm、ф550mm×20mm，牌号为Q690E。一条8000吨浮吊船的钢管用量大约为4000吨。我国主要海上重工企业近10多家，平均每年消耗重型钢管不*统计达到100多万吨。
