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鋼結構建筑應用領域逐漸擴大
伴隨城市化進程的提速，綠色建筑的理念逐漸成為主流，傳統設計中的鋼筋混凝土結構所占比例在逐漸縮小。相對而言鋼結構住宅逐漸被推崇，國家也陸續制定了相關政策鼓勵。鋼結構的選用將成為化解鋼鐵產能嚴重過剩矛盾的措施之一。 鋼結構在中國市場潛力巨大 我國鋼結構在能源、交通、住宅和城鄉建設中的發展空間還很大。未來我國房屋建筑中的鋼結構用量占比至少可以達到20%。按照高層鋼結構住宅用鋼量為50千克/平方米~80千克/平方米計算，每年僅房屋建筑鋼結構用鋼量就可達到1億噸。而且，目前我國鋼橋的使用比例仍然很低。如果今后得到重視和政策支持，鋼結構橋梁用鋼量可以從當前的200萬噸/年~300萬噸/年增加到1000萬噸/年左右。 鋼管結構是一種新型節能環保的建筑體系，是一種重量輕、強度高、抗震性能好，節能環保、能循環使用的承重鋼管結構，其應用范圍幾乎涉及所有鋼結構領域，包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺結構和塔桅等。近10年來，我國鋼管結構的用量也隨著鋼結構用量的增加而增加。 我國先后建成了一些大型的鋼管結構建筑，如長春體育館、廣州新白云國際航站樓、上海世博館、首都機場新航站樓等。其中，長春體育館是大截面方距型鋼管大跨度的鋼管網殼工程；廣州新白云國際航站樓屋蓋是國內大型的圓管結構建筑，其指廊和高架連廊采用了方管結構。在國外，鋼管結構也廣泛用于各種建筑中。例如，德國斯圖加特機場候機大廳采用鋼管構件鑄鋼節點的樹形支承結構；英國倫敦布什來恩宮外露式的圓管截面桁架把立面荷載傳遞到立柱里，管截面內注入水用于防火，彌補了鋼結構建筑耐火性差的弱點。 鋼管結構應用領域擴大 目前，鋼管結構應用的領域不斷擴大，已開始向能源領域電站鍋爐、機械制造領域方向發展。相關業內數據顯示，2013年我國鋼結構行業用鋼量預計為4200萬噸~4600萬噸。而按照行業內鋼管結構用量占10%來計算，鋼管結構2013年的用量預計為420萬噸~460萬噸，較2012年的380萬噸，增加明顯。隨著未來我國鋼結構用鋼量的增加，鋼管結構用量今后的增長潛力巨大。當前，鋼管結構在建筑業方面的應用領域主要有以下幾個。 大跨度空間鋼管結構建筑。在這一應用領域，主要有體育展場館、火車站臺的建設。上海世博會中國館建筑鋼結構總重為22000噸，主要鋼管結構總重為4000噸，規格為Q345B；雙面埋弧直縫焊管用量為2800噸，規格為ф750mm×35mm；厚壁無縫鋼管用量為1200噸，規格為ф450mm×42mm、ф406mm×35mm、ф299mm×25mm、ф245mm×20mm。另外，我國火車站臺建設（規劃）中的高速鐵路網，已經進入快速發展時期。截至2013年底，我國鐵路營運里程突破10萬公里，其中高速鐵路已破1萬公里，在建規模為1.2萬公里。為此，全國大約近200個火車站臺要重新建造，估計需求鋼管為300萬噸。 特高壓輸電線路建設。發展特高壓已經成為我國“十二五”電網發展的重中之重，為此我國將建設具有遠距離、大容量、低損耗輸電能力的特高壓輸電系統。建設特高壓電網采用鋼管塔，將比采用角鋼塔節省20%左右的鋼材用量。我國國內的商用1000千伏特高壓交流電網“淮南-上海”工程采用雙回路設計，該塔高93.6米，塔重132噸，總長656公里，鋼管塔主要采用高頻直縫焊管和雙面埋弧直縫焊管，采購量約為20萬噸。 日本、韓國等國在特高壓和超高壓線路建設中大量采用鋼管塔。美國《輸電鐵塔設計導則》中共推薦了10種材料標準供設計者選用，其高強鋼材的屈服強度達到448MPa。俄羅斯的《鋼結構設計規范》中所列鋼材的強度等級已達到578MPa。因為，特高壓輸電塔在載荷上遠大于現有的輸電塔，對輸電塔的結構設計、鋼材強度提出了更高要求。為了使輸電塔的建造更加經濟、合理，鋼材強度就必須大幅提高，需要使用Q390、Q420、Q460等高強度鋼材。我國《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）已正式將Q390、Q420列入可選材料范圍，《低合金高強度結構鋼》GB／T1591-94中列入了Q460鋼材，這些新品種的強度與國際水平基本接近。 風力發電機塔筒。相關資料稱，到2020年，我國風電建設規模有望超過1億千瓦。風電塔筒用于支撐整個風力發電機組，是風力發電機組的主要承重鋼體，承受載荷包括風載荷、機組自重和由機組重心偏移引起的偏心力矩等。風力發電機塔筒是將鐵板卷起來焊接成的，然后加上鍛造法蘭將各節塔筒連接成風力發電機塔架。塔筒建設中對材料的焊接質量要求極為嚴格，所有焊縫要求最低為Ⅱ級，且大多為100%超聲波或射線探傷，生產塔架單位要求具備生產鍋爐壓力容器的能力和資質。FL1500風電塔筒是我國目前直徑最大的風電塔筒，也是當今世界風力發電機組采用的主流塔筒。塔筒單套重量為116噸，基礎環為8.89噸。塔筒設計為漸變形，最大直徑為4米，最小直徑為2.696米。塔筒形式為截頭圓錐體，塔高64.7米。 橋梁重型鋼管結構。預計一期工程于2015年~2016年完成的港珠澳大橋是較典型的橋梁重型鋼管結構。該建筑的用鋼量估計在140萬噸，其中鋼管結構包含橋上橋下部分估計在40萬噸。同時，日本明石海峽大橋也是使用鋼管結構的橋梁，該橋用鋼量約為30萬噸，全長為3911米，主跨長1991米，可承受里氏8.5級的強烈地震和速度為80米/秒的暴風。 超高層建筑。廣州新電視塔是鋼管結構應用在高層建筑方面一個很好的例子。該建筑地上37層、地下3層，高為610米（塔身454米、天線桅桿156米），使用的鋼結構總量為5萬噸。該建筑鋼結構外筒均采用鋼管構件，包括鋼管混凝土立柱、鋼管環梁和鋼管斜撐。廣州新電視塔的柱、斜撐、環梁、樓面主梁、次梁、天線等構件主要采用Q345、Q345GJ和Q390GJ鋼材，質量標準符合現行國家標準《低合金高強度結構鋼》（GB/T1591-94）、《建筑結構用鋼板》(GB/T19879-2005)的要求。在使用材料厚度方向的性能要求方面，符合《厚度方向性能鋼板》（GB/T5313-85），此外還滿足《建筑抗震設計規范》（GB50011）的要求。 海上重工用裝備制造。海上巨型浮吊船是海上油氣田開采等海上工程的緊俏裝備。一般而言，海上巨型浮吊船的起重吊臂采用的鋼管規格為ф850mm×30mm、ф650mm×24mm、ф550mm×20mm，牌號為Q690E。一條8000噸浮吊船的鋼管用量大約為4000噸。我國主要海上重工企業近10多家，平均每年消耗重型鋼管不完全統計達到100多萬噸。
