日本钢结构建筑发展及新型钢材开发情况

2003-10-10 00:00 来源: 我的钢铁 作者:mysteel 查看历史数据
    在日前天津举行的中国华北地区钢结构建筑设计与应用技术论坛上,日本住友金属工业株式会社寺泽太冲先生专程前来参展,并作了专题报告。寺泽太冲就日本钢结构建筑发展状况及新钢材、新技术开发应用等问题谈了自己的看法。
    寺泽太冲先生早在1989年进入日本住友金属工业株式会社,从事钢结构建筑设计、制作的技术研究,现在该会社的建设技术部、东京建筑建材技术室担当课长,对钢结构建筑与钢结构材料应用颇有研究。当谈及日本的钢结构建筑用钢材情况时,寺泽太冲先生说:日本粗钢的年产量约1亿吨,普通钢大致在8000万吨,其中建筑领域所用的钢材约占普通钢的30%左右,是钢材用量最大的领域。从具体的钢材品种看,钢筋用量约占全部建筑业用钢总量的近40%,主要用于钢筋混凝土结构的建筑;其余的是以H型钢为主的型钢占30%,冷弯型钢、钢管等占10%以上。
    寺泽太冲说,这些年,日本的钢结构建筑发展很快,建筑物施工面积中的钢结构所占比例从1965年起,每年不断增加,目前约占40%左右。而低层建筑采用钢结构的已十分普遍,如5层以下的低层建筑物,采用钢结构的占到90%以上,平均面积300平方米,每幢建筑约使用钢结构30吨左右。一般3-5层的钢结构住宅柱子,大多采用冷弯加工成型的钢管,所以在日本,HOT(热轧钢卷=冷弯型钢)的使用量不断增加;高层建筑中,焊接箱柱及焊接H型钢梁的使用量较大,因此,厚板的需求量在不断增多;而低层的钢结构建筑,则普遍采用H型钢。
    寺泽太冲先生指出,日本对钢结构建筑的抗震性能特别强调,在耐震设计法中,希望通过塑料变形,吸收地震产生的能量。作为倒塌类型,为了实现理想的倒塌形状,要求梁材所用钢材的屈服强度具有一定的稳定性。为确保钢材的塑料变形能力,要求保证具有较小的屈服比。提高钢结构构件的强度,对钢材的磷、硫等杂质需严格控制,保证其较高的韧性。对梁的垂直方向承受力较大的钢结构构件,必须保证钢板的性能。焊接的钢结构件,确保其塑料变形,要求杂质少,吸收(夏氏)冲击能量大,有较高的韧性。钢结构建筑除抗震性外,还有防火、耐腐蚀等多种要求,所以在日本,耐火钢、耐候钢、低屈服点钢、高强度钢等新钢种不断被开发和利用。
    寺泽太冲先生说,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400×400mm,500×500mm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。
    日本钢结构建筑的高速发展,使钢结构建筑用钢也得到了不断的开发的应用。目前日本每年竣工的住宅建筑约2亿平方米,其中钢结构体系、土木结构体系、钢筋混凝土建筑体系,各占三分之一,而日本的轻钢结构建筑发展更为迅猛,进入了工业化住宅的时代。日本的大和、三泽住宅株式会社都建立了一套较为成熟的住宅技术体系,10多家工业化住宅制造厂家,每天在流水线上制造出一二百幢轻钢结构住宅。
    当谈及中国钢结构建筑现状及发展趋势时,寺泽太冲先生十分坦率地说,中国钢结构建筑的潜在市场十分巨大,很有吸引力。但目前中国的钢结构建筑还不算太多,中国的工业化住宅发展还只是刚起步,还没有成熟,谈住宅工业化时间尚早。发展工业化住宅,首先要有标准,要有完备的技术;其次,要有配套的材料,包括适应现代住宅需要的各种钢材;第三,建筑开发商要积极参与,若没有开发商的参与,就很难开展。住宅开发商、材料生产商联手,才能加速实现住宅的工业化生产。
    寺泽太冲先生对中国的钢结构住宅发展寄予很大的希望。他说中国这么大,要建造的种类建筑和住宅这么多,钢结构住宅建筑在中国很有发展前途。用不了很久,中国将进入工业化住宅时代。

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