钢结构技术毕业论文

0 钢结构技术毕业论文钢结构技术毕业论文 论文题目论文题目 钢结构建筑的施工工艺钢结构建筑的施工工艺 及其发展前景及其发展前景 部 系 部 系 船舶工程系船舶工程系 专专 业业 钢结构设计与制造钢结构设计与制造 姓姓 名名 陈思杭陈思杭 学学 号号 12G1312212G13122 指导教师指导教师 高鸿燕高鸿燕 20152015 年年 6 6 月月 3 3 日日 1 轻钢结构建筑的施工工艺及其发展前景轻钢结构建筑的施工工艺及其发展前景 摘 要 本文所称轻钢结构住宅主要是指以镀锌轻钢龙骨为结构件建造的住宅 这 种结构在国外多为一 二层的独户式小住宅 也有用其建造六层以下集合式住 宅的 我国是最早用铁制造承重结构的国家 远在秦始皇时代 公元前 246 219 年 就已经用铁做简单的承重结构 而西方国家在 17 世纪才开始使用金属承 重结构 公元 3 6 世纪 我国人民就用铁链修建铁索悬桥 著名的四川泸定大 渡河铁索桥 云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是我国早期铁体承重结构的例 子 由于其明显区别于采用 H 型钢等厚壁钢材 因表面涂有防锈漆 俗称 红钢 的结构 因而称为轻钢结构 钢结构住宅是十五期间我国将重点推广的项 目 其具有强度高 结构尺寸小 自重轻 施工速度快 抗震性能好及工业化 程度高的特点 本文首先介绍了钢结构住宅的发展现状及它的特点 然后对钢 结构住宅的发展前景进行了分析和展望 abstract Referred to in this paper light steel structure housing mainly refers to the galvanized light steel keel structure building of housing this kind of structure more abroad for a single family house on the second floor is also useful to the building under 6 layer collective housing Is the first country to make bearing structure of iron in our country as far away as era 246 219 BC qin had made simple iron bearing structure 2 and the west in the 17th century began to use metal bearing structure The 3 6 century the Chinese people is chained to build cable suspension bridge the famous sichuan LuDing dadu river chain bridge including yuanjiang bridge in yunnan and guizhou panjiang bridge are all examples of early iron body bearing structure in our country Due to its obvious difference in using thick wall of h beam steel due to the surface coated with anti rust paint commonly known as red steel of the structure thus known as light steel 关键词 难题 理念 遇到 建筑 发展 钢结构 我国 体系 欧美 技术 结构设计 钢结构 钢结构住宅 高层 发展前景 未来展望 目目 录录 绪 论 4 一 轻钢结构建筑的施工工艺与建筑理念 4 一 钢结构的初步认识 4 二 轻钢结构的优点 4 3 三 轻钢结构建筑的施工 5 四 轻钢结构建筑的现代发展理念 6 二 轻钢结构建筑发展环境和前景 7 一 高层钢结构建筑 7 二 钢结构建筑及钢结构住宅发展环境 8 三 钢结构建筑先进住宅的优势分析 9 四 钢结构建筑发展难题分析 10 五 钢结构建筑发展未来预见 11 结论 13 参考文献 14 绪绪 论论 轻钢结构即轻型钢结构建筑体系 是以热轧轻型 H 钢 轻型焊接型钢 高频焊接型钢 冷弯薄壁型钢 薄钢板和薄壁钢管等高效能结构钢材和高效功 能材料为主 以各类高效装饰连接材料为辅组装而成 能满足建筑特定使用功 能和特定空间需求的轻型全装配钢结构建筑 随着我国钢产量的快 速增长 对用钢政策由限制用钢到合理用钢到积极用钢 国务院 1999 年颁发的 72 号 文件提出要发展钢结 构住宅产业 在沿海大城市限期停止使用粘土砖 因此 开发轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究 中的热点 不过 多层轻钢 结构的研究还处于起动阶段 研究力度还不够 实际设计和施工还存在不少争 议和问题 这些都急需解决 以利于轻钢住宅在我国健康快速发展 4 一 轻钢结构建筑的施工工艺与建筑理念一 轻钢结构建筑的施工工艺与建筑理念 一 钢结构的初步认识 钢结构是指用钢板和热扎 冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受 和传递荷载的结构形式 钢结构体系具有自重轻 工厂化制造 安装快捷 施 工周期短 抗震性能好 投资回收快 环境污染少等综合优势 与钢筋混凝土 结构相比 更具有在 高 大 轻 三个方面发展的独特优势 在全球范围内 特别是发达国家和地区 钢结构在建筑工程领域中得到合理 广泛的应用 钢 结构行业通常分为轻型钢结构 高层钢结构 住宅钢结构 空间钢结构和桥梁 钢结构 5 大子类 公司现阶段业务主要集中于前两类 二 轻钢结构的优点 二 轻钢结构的优点 轻钢结构住宅相比于传统住宅 有其突出的优点 1 轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高 商品化程度高 2 现场施工速度快 主要为干作业 有利于文明施工 3 钢结构建筑是环保型的可持续发展产品 4 自重轻 抗震性能好 5 综合经济指标不高于钢筋混凝土结构 5 三 轻钢结构建筑的施工 三 轻钢结构建筑的施工 1 轻钢结构住宅具有性能好 自重轻 工厂化程度高 建造速度快 劳动强度小等优点 因而近三十年来在欧美国家逐步发展起来 已经形成了一 整套十分成熟的技术 在我国大力推进住宅产业现代化的今天 国内外许多企 业不约而同地想把轻钢结构住宅技术移植到中国来 虽经努力 但效果却不象 人们事先想象的那样乐观 问题何在 又应当如何解决呢 首先遇到的是标准 和规范问题 我国的标准规范是针对几十年来大量使用的结构体系编制的 轻 钢结构住宅体系此前在我国属于技术空白 所以不能满足我国现行强制性规范 的某些条文不足为奇 例如我国建国以后建造的建筑物多采用砖石和钢筋混凝 土等耐火性能好的建筑材料 由此导致我国的 建筑设计防火规范 在材料选 用方面似乎较国外苛刻 轻钢结构住宅难以满足其要求 再如长期以来镀锌轻 钢龙骨在我国仅用于隔断 吊顶等非主要承重结构 我国 冷弯薄壁型钢结构 技术规程 基本上不考虑用厚度 2 毫米以下的钢材制作主要承重构件 对于国 外大量采用的壁厚 0 8 1 6 毫米的镀锌轻钢龙骨承重体系 我们既缺乏对其受 力状况和结构安全性 耐久性的理论分析 也缺乏相关的实验数据 这就使得 轻钢住宅的结构设计在我国寻找不到有针对性的规范作为依据 这种与国内规 范不衔接的状况 使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶 段 都会遇到数不尽的障碍与麻烦 2 面临的另一类问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需要一个过 程 轻钢结构住宅体系是在国外尤其是北美地区木结构住宅的基础上发展起来 的 这两种体系虽然在国外已经十分成熟和完善 但是对于我国来说却完全是 新东西 因而各种困难几乎无处不在 在建材和部品方面 目前建造轻钢结构 试验工程所需材料许多要从国外运来 甚至有些由外商在中国大陆委托加工的 6 部件 往往也只能到国外去采购 在国内市场上一时还找不到 在人员方面 由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均未涉及轻钢结构住宅体系 因此我国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少 而更加缺乏的是熟 练技术工人 所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度 但真正推 行起来却往往缺乏得力的骨干 在建筑管理方面 我国现行的建筑管理模式与 轻钢结构住宅这种工业化生产方式也不适应 我国加入 WTO 以后 国外许多 住宅生产企业希望进入中国大陆市场 但是他们搞不清自己来到中国后应当申 领什么资质 属于什么身份 设计单位 施工单位 集成商 还是制造商 此 外 在中国的消费者方面 由于长期以来住惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅 从慢慢开始接受到逐步喜欢轻钢结构住宅 也需要一个渐进的过程 3 再就是工程造价问题 目前轻钢结构住宅体系在我国大陆的报价大 约在每平方米 4000 元左右 交工标准包括了室内精装修 高档厨卫设备 室 内热水系统 空调系统 新风系统 中央吸尘系统 直接饮用水系统 家庭智 7 能化系统 车库自动门 以及冰箱 洗衣机 烘干机等白色家电 但不包括地 价 室内家具 电视机 音响等黑色家电 室外管线 绿化和其它各种户外配 套工程的费用 有人认为这一价位偏高 国内消费者近期还难以接受 然而这 种价格在国外比起其它结构形式住宅的造价来说 却具有很强的竞争力 这也 就是为什么轻钢结构住宅体系在国外能够蓬勃发展的原因 任何新技术的产生 与发展都是与所处社会的技术经济背景相联系 相适应的 目前美 日 欧等 发达国家和地区 人均 GDP 约为我国的 40 至 50 倍 劳动力价格约为我国的 20 至 30 倍 因此 符合产业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比我国 更易被市场接受 而我国由于科技和生产力发展水平较低 劳动力价格便宜 尽管轻钢结构住宅的性能和舒适度较高 但其对于传统建筑形式住宅的竞争优 势反倒不够明显 因而市场接受起来比较缓慢 四 轻钢结构建筑的现代发展理念 四 轻钢结构建筑的现代发展理念 8 对上述情况 在中国推广轻钢结构住宅 目前需要从以下几个方面入手 首先应有计划地建造一批试验工程 以便引进该项生产技术 如果没有一 定的建造量 就不可能编制完成我们自己的轻钢结构技术规范 在中国使这项 技术成熟起来就成为一句空话 虽然一般情况下我们强调必须执行强制性规范 但是技术标准和规范就其性质来说 永远都是落后于技术自身的发展的 因此 在国内规范不完善时 建造试验工程不仅是应当的 而且是必须的 目前北新 建材等国内大型建材企业已经开始进军这一领域 投资建立了轻钢结构住宅生 产线 对此国家应适当予以扶持 在建造试验工程并取得经验的基础上 就应不失时机地编制相应的轻钢结 构住宅技术标准和规范 由于与国外标准体系 技术环境的差异 甚至标准管 理方式和部门分工的不同 都使这项工作在我国具有相当的难度 并非像有些 同志设想的那样 把国外标准直接翻译过来就万事大吉了 把国外轻钢结构住 宅嫁接到中国的技术标准体系中来 还有许多深入细致的研究和协调工作要做 根据建设部技术标准编制工作计划 目前建设部住宅产业化促进中心正在组织 各有关科研设计单位 大专院校 生产企业共同编制行业技术标准 低层轻钢 结构住宅技术要求 这项标准发布后 将结束轻钢结构住宅在我国无技术标 准可依的局面 由于轻钢结构住宅是国外许多发达国家普遍采用的成熟技术 其优良的技 术性能和产业化生产方式 在一定程度上体现了住宅产业现代化的方向 因此 一旦有了技术标准 就应将这种技术体系纳入专业学校的教学内容中 并对在 职工程技术人员和技术工人进行培训 企业和社会的建筑科研院所也应投入力 量进行深入研究和开发 使这一体系在我国日臻完善 并使我国企业由此获得 反过来进军国际市场的实力与资格 9 最后想说明的是 轻钢结构住宅并非仅有冷弯镀锌轻钢龙骨体系一种 其 它各种冷弯或热轧薄壁型钢形成的工业化住宅体系也都应属于轻钢结构住宅体 系 如日本积水化学工业株式会社 大和住宅工业株式会社的钢结构住宅体系 等 本文的观点同样适合这些体系 所不同的是 它们是拥有企业自身知识产 权和特点的工业化住宅体系 其优点也值得我们逐步学习 引进 消化和吸收 以进一步推进中国的住宅产业现代化 二 轻钢结构建筑发展环境和前景二 轻钢结构建筑发展环境和前景 一 高层钢结构建筑 一 高层钢结构建筑 1 轻型钢结构主要是采用轻型 H 型钢 焊接或轧制 变截面或等截面 做成门形刚架 C 型 Z 型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁 压型钢板或轻质夹芯 板作屋面 墙面围护结构 采用高强螺栓 普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密 封材料组装起来的低层和多层预制装配式钢结构房屋体系 2 高层钢结构主要是采用型钢 钢板连接或焊接成构件 再经连接而 成的结构体系 高层钢结构常采用钢框架结构 钢框架 支撑结构 钢框架 混凝土核心筒 剪力墙 结构等形式 后者在现代高层 超高层建筑中应用较 为广泛 属于钢 混凝土混合结构 使钢材和混凝土优势互补 充分发挥材料 效能 二 二 钢结构建筑及钢结构住宅发展环境钢结构建筑及钢结构住宅发展环境 10 1 钢结构建筑的发展现状 改革开放以来 我国的钢产量有了很大的提高 特别是从 1997 年以后 我国的钢产量突破 1 亿吨 但我国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为 3 左右 而在钢结构用钢量中 建筑钢结构用钢量又仅占 10 这与我国作为产 钢大国的地位是很不相称的 为此 国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工 程中推广使用钢结构的一系列政策措施 鼓励建筑工程采用钢结构形式 争取 在 2010 年建筑钢结构的用量达到总钢产量的 6 2 钢结构住宅的发展现状 我国钢结构住宅起步很晚 只是改革开放后 从国外引进了一些低层和多 层钢结构住宅 才使我们有了学习与借鉴的机会 1986 年意大利钢铁公司和 冶金部建筑研究总院合作介绍一种低层钢结构住宅建筑体系 Bsis 并在冶金 部建筑研究总院院内建造一栋二层钢结构住宅样板房 1988 年日本积水株式 会社赠送上海同济大学二栋钢结构住宅 二层 建在同济新村中 90 年代 个别国外公司为推广其产品在北京 上海等地建立多层钢结构办公 住宅楼 大规模研究开发 设计制造 施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来 目前在北京 天津 山东莱芜 安徽马鞍山 上海 广州和深圳等地开展低层 多层和高层钢结构住宅试点工程 目前已经建成几十万平方米 这说明了钢结 构住宅的发展势头良好 近年来 随着城市建设的发展和高层建筑的增多 我国钢结构发展十分迅 速 钢结构住宅作为一种绿色环保建筑 已被建设部列为重点推广项目 特别 是在我国大中城市中 人多 土地资源少 而人们对住宅密度 环境绿地等要 求越来越高的情况下 较大范围应用钢结构住宅 是我国生产力发展到一定阶 段的必然产物 它是符合国家产业政策的推广项目 三 钢结构建筑先进住宅的优势分析 三 钢结构建筑先进住宅的优势分析 11 1 钢结构住宅结构上的优势 1 能合理布置功能区间 利用钢材强度高的特点 设计可采用大开间布置 使建筑平面能够合理分 隔 灵活方便 创造开放式住宅 而传统结构 砖混结构 砼结构 由于材料 性质限制了空间布置的自由 如果开间过大 就会造成板厚 梁高 柱大 出 现 肥梁胖柱 现象 不但影响美观 而且自重增大 增加造价 购房者在二次 装饰时 经常由于自行改变墙体位置 增加隐患 2 钢结构住宅空间利用率高 在空间使用率上 钢结构的断面小 与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面 积 8 左右 在建筑风格上 钢结构建筑也更显灵活丰富 户内空间可多方案 分割 可以满足不同用户的需求 3 自重轻 抗震性能好 相同建筑面积的建筑楼层 钢结构自重轻 根据比较 六层轻钢结构住宅 的重量 仅相当于四层砖混结构住宅的重量 而且钢材具有延性 能比较好的 消耗地震带来的能量 所以抗震性能好 结构安全度高 2 钢结构住宅经济性优势 1 施工方便 工期短 钢结构构件 可以实行工厂化生产 现场安装 由于现场作业量小 对周 围环境污染少 同时 施工机械化程度高 加快了施工速度 根据统计 同样 面积建筑物 钢结构比砼结构工期可缩短 1 3 而且可节省支模材料 2 综合造价低 由于自重轻 基础费用降低 总体用料减少 直接成本降低 建设工期短 间接费又可减少 所以综合造价低 3 符合住宅产业化和可持续发展的要求 钢结构适宜工厂大批量生产 工业化程度高 并且能将节能 防水 隔热 门窗等先进成品集合于一体 成套应用 将设计 生产 施工一体化 提高住 12 宅产业化的水平 另外 钢材报废后可实现 100 废品再回收利用 所以称 钢结构建筑 为 绿 色建筑 毫不为过 它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式 四 钢结构建筑发展难题分析 四 钢结构建筑发展难题分析 1 社会认可度 钢结构住宅的发展面临的首要问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需 要一个过程 轻钢结构住宅体系是在国外尤其是北美地区木结构住宅的基础上 发展起来的 这两种体系虽然在国外已经十分成熟和完善 但是对于我国来说 却完全是新东西 因而各种困难几乎无处不在 中国的消费者由于长期以来住 惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅 从慢慢开始接受到逐步喜欢轻钢结构住宅 也需要一个渐进的过程 2 发展钢结构住宅技术上还不够成熟 钢结构体系住宅成套技术 由于过去缺乏技术引导 市场需求没有达到产 业化程度 因此 我国的相关产品功能性单一 工业化程度不高 产品质量还 不能满足住宅产业化标准的要求 目前 该技术零散而不系统 技术水平及标 准参差不齐 不配套 需进一步研究创新并进行整合 此外 在建材和部品方面 目前建造轻钢结构试验工程所需材料许多要从国外 运来 甚至有些由外商在中国大陆委托加工的部件 往往也只能到国外去采购 在国内市场上一时还找不到 这也制约了钢结构住宅的发展和推广 3 专业技术人才缺乏 在人员方面 由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及 轻钢结构住宅体系 因此我国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少 而更加缺乏的是熟练技术工人 所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多 少难度 但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干 4 工程造价问题 13 目前轻钢结构住宅在我国大陆的报价大约是同条件传统混凝土结构住宅的 1 5 倍左右 国内消费者近期还难以接受 然而这种价格在国外比起其它结构 形式住宅的造价来说 却具有很强的竞争力 这也就是为什么轻钢结构住宅体 系在国外能够蓬勃发展的原因 任何新技术的产生与发展都是与所处社会的技 术经济背景相联系 相适应的 目前美 日 欧等发达国家和地区 人均 GDP 约为我国的 40 至 50 倍 劳动力价格约为我国的 20 至 30 倍 因此 符合产 业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比我国更易被市场接受 而我国由 于科技和生产力发展水平较低 劳动力价格便宜 尽管轻钢结构住宅的性能和 舒适度较高 但其对于传统建筑形式住宅的竞争优势反倒不够明显 因而市场 接受起来比较缓慢 5 缺乏有针对性的钢结构住宅规范及相应标准 我国的标准规范是针对几十年来大量使用的结构体系编制的 轻钢结构 住宅体系此前在我国属于技术空白 所以不能满足我国现行强制性规范的某些 条文 例如我国建国以后建造的建筑物多采用砖石和钢筋混凝土等耐火性能好 的建筑材料 由此导致我国的 建筑设计防火规范 在材料选用方面似乎较国 外苛刻 轻钢结构住宅难以满足其要求 这种与国内规范不衔接的状况 使轻 钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段 都会遇到数不尽的 障碍与麻烦 6 钢结构住宅本身缺陷 钢结构防火能力差 经过防火处理的钢结构的耐火时间也只有 2 3 个小 时 远远逊色于砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料 7 缺乏相适应的建筑管理模式 在建筑管理方面 我国现行的建筑管理模式与轻钢结构住宅这种工业化生 产方式也不适应 我国加入 WTO 以后 国外许多住宅生产企业希望进入中国 大陆市场 但是他们搞不清自己来到中国后应当申领什么资质 属于什么身份 设计单位 施工单位 集成商 还是制造商 14 五 钢结构建筑发展未来预见 五 钢结构建筑发展未来预见 按发达国家的最低水平推算 我国钢结构用钢量至少有 3600 万吨的发展 空间 在近期内 国家将大力发展钢结构建筑 力争每年建筑钢结构用钢将占 全国钢材总产量的 3 以上 年均钢材消费量为 350 万吨至 400 万吨 到 2015 年 将再翻一番 全国建筑钢结构用钢材占钢材总产量的 6 以上 由 此可见 钢结构住宅市场前景十分广阔 4 1 适合建筑用的特种钢将不断涌现 随着我国钢铁企业冶炼技术的提高 为适应市场的需求 适合建筑用的特 种钢必将不断的涌现 例如宝钢 武钢等钢铁企业成功开发的耐火耐候钢 它 是通过合适的技术 使钢材含有特定的成分 如加钼等 使钢材的表观结构 及金相组织发生变化 从而使钢材本身生成所需的耐火性和耐候性 多种新型 建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展 4 2 国家将重点支持轻钢结构住宅的建设 轻钢结构住宅建设在我国才刚刚涉入 我国现在是一个产钢大国 年产量 3 亿多吨 发展钢结构住宅有很大的潜力 上世纪 90 年代 国家建设部和国 家经贸委一致通过 将 轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用 作为我国 建筑业用钢的突破点 并正式列入国家重点技术创新项目 这一举措为我国的 钢结构发展奠定了基础 如今 由于国家的宏观调控作用 房市出现了前所未 有的低迷 在这个时机推出钢结构住宅 利用钢结构住宅的优势来吸引市民目 光 刺激消费 增加市场的购买力 有着事半功倍的作用 现在发展轻钢结构 住宅正逢其时 4 3 钢