在我国的工民建筑中,多年以来一直采用钢筋混凝土,工程施工周期长、污染大。近几年,随着马钢、莱钢20#方管产品成功的市场推介,钢结构在建筑业中的应用不断扩大,各种钢结构实验楼、样板房、标志建筑相继推出,设计、施工的标准与规范也开始进入逐步完善阶段,中国的钢结构行业近几年大大迈进了一步。但是,目前我国建筑钢结构应用的主要是热轧H型钢和焊接的各种钢结构,我国热轧H型钢的产能已经达到300万吨,焊接轻型H型钢和各种钢结构的产量也有几十万吨,我国焊管产量一年有700多万吨,其中建筑钢结构用冷弯方矩形管和各种20#方管的产量不到20#方管产量总量的5%。20#方管在我国工民建筑钢结构中应用处于起步阶段,冷弯方矩形结构焊管取代热轧H型钢作钢结构的立柱刚刚开始,其它20#方管在建筑业中应用更少。
我国建设部目前已经在工民建筑中建设一些钢结构试验楼,如2002年在无锡建成的两栋建设部钢结构示范住宅,该工程采用钢管混凝土柱钢梁框架-钢骨混凝土核心筒(SRC)结构体系,工程总面积8000m2,主体十一层,一栋柱采用圆管,另一栋柱采用方钢管350×350mm,厚度随楼层变化而变化,其中1~3层为16mm,4~6层为14mm,7~9层为12mm,10~11层为10mm,钢管内灌注C40砼。梁采用焊接工字钢,规格为350×200×10×18mm,楼板为高强螺旋肋钢筋预应力叠合板。由于当时国内没有厂家生产如此大口径的方管,工程中采用方钢管是四块板焊接的BOX柱。
无锡两栋建设部钢结构示范住宅工程对20#方管(主要是方矩管)在钢结构住宅中应用得出两个启示:
一是大规格冷弯方矩管市场空间较大,钢结构住宅的合理层数为10~18层,这样的中高层结构也对冷弯方矩管的规格有一定要求。
二是方钢管较圆钢管有明显优势,原因有三:
其一,同样边长和直径的方、圆管,方管的承载力和抗震性能更佳,根据无锡某大学对三层二跨方管和圆管砼柱框架进行的试验,方管柱边长150mm,圆管直径150mm,试验结果前者抗侧力屈服承载力和极限承载力较后者高出80%,抗震性能指标约为后者的两倍。
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