近几年来各地正在开发钢结构住宅,集成创新一种既抗震又节能的绿色建筑。钢结构绿色节能住宅建筑体系研究与应用,逐渐成为国家重点研究课题。从发达国家来看,钢结构建筑已成为主流。其中,高层钢结构已经有110年的发展历史。千讯咨询发布的中国钢结构加工市场前景调查分析报告显示,在欧美国家,钢结构住宅建筑已占到全部建筑总量的65%左右,在日本占到了50%左右。目前,美国、日本、英国等国家正积极推动预制装配化钢结构中低层住宅。
(一)美国
从美国市场的发展历史看,钢结构行业经历了从分散到集中的过程,集中度不断提高。经过多次收购和重组,现在近半数的MBIVIA(美国金属建筑制造商协会)会员属于NCI、Nucor、B1ue Scope这3大厂商集团。
钢结构行业集中度提高的主要原因有两点:(1)对空间钢重型钢结构建筑,总承包商要求承接商拥有一级建筑资质和优秀的过往项目业绩,因此形成有优秀项目积累的企业强者恒强的竞争格局;(2)钢结构产品的交通运输成本较高,进行全国性布局的企业能够抢占更大的市场份额。钢结构产品重量,体积都较大,远途运输会带来很高的运输成木,有一定的经济半径,据统计,钢结构加工点的经济运输半径在700-1000公里。因此进行全国性布局的企业能够降低成本,抢占市场份额。
(二)英国
英国钢铁建筑行业每年有35亿英镑的价值(约等于英国建筑活动的5%),雇用大约4.2万人,用钢120万吨年。尤其是多层楼房,建筑速度是选择钢材的第一原因,第二个原因就是'最低的整体成本'。钢材占了整个市场的70%,使用最多的是多层工业房屋(92%)以及非家用单层房屋(90%)。英国95%的建筑用钢材被回收,10%重复使用,85%回收利用。
(三)日本
20世纪80年代前,日本只生产200mm×200mm以下的方矩形管及少量的开口冷弯型钢,日本钢结构住宅中立柱均采用H型钢。1984年日本仙台地震后,通过对仙台地震中遇到破坏活动钢结构住宅的研究,发现立柱和横梁之间的焊接缝开裂,原因是受H型钢外形特点的限制,用H型钢和H型钢对焊,焊缝太少。因此,日本通过修改建筑法,规定日本的钢结构住宅立柱必须采用方矩形管,以增大焊缝的长度,从而提高住宅的抗震性。之后,冷弯型钢在日本钢结构制造业大量应用,2002年,日本钢结构用冷弯型钢、圆管总量达到200万吨。目前市场需求量最大的钢管为200mm×200mm ,400mm×400mm;这些规格的冷弯方矩管占日本钢结构用方、矩形管总量的80%以上,而其它规格产品的市场占有率不足10%。
现在日本一些钢厂研制开发的建筑用新型钢材大致有几种:
一是sn钢。它是建筑钢结构用钢新开发的钢种,其优点是:能确保塑料变形能力;确保焊接性;确保板厚方向性能;确保公称截面尺寸;可根据不同部位选用不同钢种,其性能和钢种区分:屈服点的上限,屈服比的上限,厚度方向拉深值的下限值,(夏氏)冲击值下限值,碳当量(ceq)焊接裂缝灵敏度组成(pcm)的上限值的制定,严格规定负公差精度。目前,sn钢在大型建筑中的应用不断增加,发展前景看好。但一些中小建筑,采用sssm材料的较多。
二是tmcp钢。通常的jis标准钢板,当厚度超过40mm时,会影响其屈服强度,但运用tmcp钢(热加工控制工艺轧制),不增加ceq就能使钢材(厚板、h型钢)具有良好的焊接性。在日本,这种钢材已被广泛应用于高层建筑,其中400x400mm,500x500mm的超厚h型钢作为柱子,在高层建筑的应用已相当普遍。
三是超低屈服点钢。这种钢材一般使用于比柱、梁等构件屈服点低的减震构件。当地震发生时,首先使其屈服,靠反复荷载滞后,吸收地震产生的能量,与利用其粘性体等的其它减震材料相比,具有成本低、可靠性强和耐久性等优点,因而在日本已广泛推广应用。
四是轻型焊接h型钢。在日本,轻型h型钢几乎都用于钢结构工业化住宅,每年超过100万户的新住宅中,约有近15%采用工业化建筑,就是在工厂流水线上生产住宅。工业化住宅制造厂家为提高生产效率,对生产设备的自动化及材料精度不断提出新的要求,而轻型h型钢比轧制的h型钢精度高,最适合于建筑工业化住宅。现在日本住友金属工业株式会社每年生产h型钢10万吨以上,占日本工业化住宅用钢的80%市场份额,是目前世界上生产轻型h型钢最多的国家之一。
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