Byggematerialer af stål refererer til den generelle betegnelse for forskellige materialer, der hovedsageligt er sammensat af stål og forarbejdes og dannes gennem smeltning, valsning, svejsning, koldbøjning og andre processer, og som bruges i hovedstrukturen eller indkapslingen af bygninger og strukturer. De har overgået traditionelle murstens-, træ- og stenmaterialer og er blevet grundpillen i den moderne byggeindustri.
Kernemedlemmer omfatter:
Konstruktionsstål: såsom varmvalset H-formet stål, I-formet stål (I-formet stål), vinkelstål, kanalstål, firkantet/rektangulært rør (kasseformet stål), rundt stålrør, stålplade osv., som udgør skelettet af bygningen (bjælker, søjler, spær).
Armeringsjern: Gevindstål, almindelige runde stålstænger osv., er indstøbt i beton for at danne armeret beton, hvilket i høj grad forbedrer trækstyrken.
Koldbøjet tyndvægget stål: Tynde stålplader koldbøjes til C-formede, U-formede, Z-formede og andre tværsnit, der anvendes til lette stålkonstruktioner (såsom lavhuse, mezzaniner) og sekundære strukturer.
Stålplader/metalplader: Anvendes til gulvbeklædning (korrugerede stålplader), væg-/tagindkapslingssystemer (farvestålplader, sandwichpaneler).
Forbindere: Højstyrkebolte, svejsematerialer, forbindelsesplader osv., for at sikre strukturens integritet og stabilitet.
Kernefunktioner:
Fremragende styrke og let vægt: Det ekstremt høje styrke-til-vægt-forhold gør det muligt at bygge bygninger med store spændvidder og store frirum, hvilket reducerer fundamentbelastningen.
Homogenitet og pålidelighed: Materialet er ensartet, de mekaniske egenskaber er stabile, kvalitetskontrollen af produktionsprocessen er streng, og designberegningsresultaterne er pålidelige.
Fremragende plastisk sejhed: Den kan absorbere enorm energi (såsom jordskælv og vindbelastninger) og er ikke tilbøjelig til pludselige sprøde brud.
Fabrikspræfabrikation og effektiv montage: Komponenterne er præcist præfabrikerede på fabrikken, og boltforbindelsen eller svejsningen er hurtig på stedet, hvilket forkorter byggeperioden kraftigt.
Grønt og bæredygtigt: Meget genanvendeligt (genanvendelsesgraden kan nå op på mere end 95%), og byggeriets forurening er lav (hovedsageligt tør drift).
Fleksibelt design og fri modellering: Stærk plasticitet, let at opnå komplekse og nye arkitektoniske former og store pladsbehov.
1. Hvorfor vælge stål byggematerialer?
I konkurrencen med mange byggematerialer skiller stålmaterialer sig ud, og deres fordele er uerstattelige:
Fremragende økonomiske fordele:
Kort byggeperiode = hurtig kapitalgenvinding: Præfabrikations- og montagehastigheden overstiger langt traditionelle betonkonstruktioner, hvilket sparer en masse tid og arbejdsomkostninger, og projektet tages tidligere i brug for at generere fordele.
Reduktion af de samlede omkostninger: Reduceret strukturel dødvægt sparer fundamentomkostninger; fabriksproduktion reducerer spild på stedet; senere vedligeholdelsesomkostninger er relativt lave; høj pladsudnyttelse (stort søjlegitter, lille bjælke og søjleafsnit).
Langtidsværdi: Stærk holdbarhed reducerer renoveringshyppigheden, har lang levetid og god restværdi (genanvendelig).
Topydelsesfordele:
Sikker og pålidelig: Høj styrke og høj duktilitet giver fremragende jordskælvs- og vindmodstand, hvilket er et ideelt valg til jordskælvsudsatte områder og tyfonområder.
Stabil og kontrollerbar kvalitet: Fabrikkens produktionsmiljø er strengt, kvalitetsinspektionsstandarderne er høje, og komponenternes nøjagtighed er garanteret.
Stort spænd og stort rum: Realiser nemt strukturer med stort spænd uden eller få søjler (såsom gymnastiksale, fabrikker, udstillingshaller).
Let at transformere og udvide: Det strukturelle system er klart, hvilket er praktisk til senere forstærkning, tilføjelse af gulve eller omopdeling af plads.
Et grønt valg for bæredygtig udvikling:
En model for cirkulær økonomi: Stål er et af de materialer med den højeste genanvendelsesgrad på nuværende tidspunkt. Det kan genbruges næsten uendeligt uden at reducere ydeevnen, hvilket reducerer byggeaffald og ressourceforbrug markant (ifølge data fra World Steel Association).
Lavt CO2-fodaftryk: Selvom produktionsenergiforbruget er højt, reducerer dens lange levetid, genanvendelighed og præfabrikationskonstruktion on-site energiforbrug og emissioner, hvilket gør kulstofemissionerne for hele livscyklussen konkurrencedygtige. Den korte proces med at bruge stålbueovnskrot kan yderligere reducere kulstofemissionerne.
Reducer forurening på stedet: Tørdrift er hovedmetoden, som i høj grad reducerer forureningen af støj, støv og våddriftsspildevand til miljøet.
Kompatibel med grøn teknologi: Stålramme er en ideel platform til at integrere energibesparende teknologier såsom solcellepaneler og grønne tage.
Design og konstruktionsfleksibilitet:
Formfrihed: Indse arkitektens uhæmmede kreativitet og skab mange ikoniske bygninger (såsom Fuglerede Stadion og Eiffeltårnet).
Præfabrikation og montage: En meget industrialiseret byggemetode, der er mindre påvirket af vejret, med bedre kvalitets- og byggeperiodekontrol, som er i tråd med udviklingsretningen for bygningsindustrialiseringen.
Høj præcision: Fabriksproduktion sikrer nøjagtige komponentdimensioner og små monteringsfejl på byggepladsen.
2. Nøgleanvendelsesområder for stålbyggematerialer
Stålmaterialernes stærke tilpasningsevne gør, at det optræder i alle slags byggeprojekter:
Industribygninger:
Fabrik/værksted: Den foretrukne strukturelle form for en-etagers eller flere etagers fabrikker. Store spændvidder og store rum opfylder layoutet af produktionsudstyr og samlebånd.
Lager/logistikcenter: Stålkonstruktion er den perfekte løsning til stor fri højde og søjleafstand for at lette lastopbevaring og effektiv cirkulation.
Tunge industrianlæg: Såsom rammer, udstyrsplatforme og rørstøtter på kraftværker, raffinaderier og kemiske fabrikker.
Kommercielle og offentlige bygninger:
Store indkøbscentre/shoppingcentre: Der kræves rummelige og fleksible indvendige rum for at tiltrække kunder.
Kontorbygninger/højhuse: Den kombinerede struktur af stålrør med kernerør er den almindelige form for moderne superhøjhuse (såsom Shanghai Tower).
Stadioner/kongres- og udstillingscentre: Realiser tage med superstor spændvidde og uhindrede tribuner for at give en chokerende rumlig oplevelse (såsom Fuglereden og store lufthavnsterminaler).
Skoler/hospitaler/lufthavne/transportknudepunkter: Kræver hurtig konstruktion, lav interferens og fleksibelt rumligt layout.
Infrastruktur:
Broer: Hovedkabler, pyloner og brodæk på broer med store spænd (hængebroer og skråstagsbroer) er nøglekomponenter; små og mellemstore stålbroer bliver i stigende grad brugt.
Tårnmastkonstruktioner: krafttårne, kommunikationstårne, vindmølletårne mv.
Offshore platforme: Hovedstrukturen af offshore olieboreplatforme.
Nye felter og felter med flere etager:
Bygninger med flere etager: Anvendelsen af lette stålkølsystemer i kontorbygninger, lejlighedsbygninger og hoteller (især modulbygninger) vokser hurtigt.
Lavhuse og beboelsesejendomme:
Lette stålvillaer/boliger: Koldbøjede tyndvæggede lette stålkølsystemer, hurtig konstruktion, god varmeisolering og energibesparende ydeevne samt fremragende jordskælvsbestandighed.
Multi-etagers stålstruktur boligbyggeri: Gradvist fremme dem for at løse "manglen på arbejdskraft" og forbedre kvaliteten af bygninger og niveauet af industrialisering.
Særlige konstruktioner: Transmissionstårne, skulpturer, midlertidige bygninger (mobilhuse, scener) osv.
3. Ofte stillede spørgsmål (Q&A)
Q: Er stålkonstruktionsbygninger dyrere end armeret betonbygninger?
A: Det kan ikke generaliseres. De oprindelige materialeomkostninger kan være lidt højere, men i betragtning af de samlede omkostninger (økonomiske omkostninger og administrationsomkostninger sparet ved forkortet byggeperiode, reducerede basisomkostninger, fordele som følge af høj pladsudnyttelse, lave langsigtede vedligeholdelsesomkostninger, genindvindingsværdi osv.), har stålkonstruktioner normalt betydelige økonomiske fordele, især i storskala industri-, kommercielle- og byggeperioder følsomme projekter.
Q: Hvad skal jeg gøre, hvis stål er tilbøjeligt til rust og korrosion?
A: Dette kan forebygges og kontrolleres. Moderne stålkonstruktioner vedtager flere beskyttelsesforanstaltninger:
Overfladeforbehandling: Sandblæsning for at fjerne rust til det specificerede niveau.
Langsigtet anti-korrosionsbelægning: Sprayprimer, mellemmaling, topcoat (såsom epoxy zinkrig primer epoxy jernglimmer mellemmaling polyurethan topcoat), design belægningssystemet og tykkelsen i overensstemmelse med det miljømæssige korrosionsniveau.
Varmgalvanisering: Meget effektiv til små komponenter eller dele i barske miljøer.
Forvitringsstål: Et stabilt og tæt rustlag vil dannes under visse atmosfæriske forhold for at beskytte underlaget, hvilket eliminerer behovet for maling og vedligeholdelse (bruges ofte til udsatte strukturer).
Katodisk beskyttelse: Anvendes til undervands- eller underjordiske strukturer (såsom offshore platformspælefundamenter). Standarddesign, omhyggelig konstruktion og regelmæssig inspektion og vedligeholdelse kan sikre langsigtet service af stålkonstruktioner.
Spørgsmål: Stål er ikke brandsikkert, hvad skal jeg gøre, hvis der opstår brand?
A: Selvom stål er ikke-brændbart, vil dets styrke falde kraftigt ved høje temperaturer (over ca. 550°C). Derfor er brandsikring et obligatorisk krav for design af stålkonstruktioner. Almindelige metoder omfatter:
Brandhæmmende belægning: Intumescerende (udvider sig i brand for at danne et isolerende kullag) eller ikke-intumescerende (tyk isolering) brandhæmmende belægning.
Brandsikker pladeindpakning: Såsom gipsplade, calciumsilikatplade, stenuldsplade mv.
Beton/mørtelindpakning: Dann et beskyttende lag.
Struktur fyldt med vand (vandkappe).
Gennem videnskabeligt design og konstruktion kan brandmodstandsgrænsen for stålkonstruktioner fuldt ud opfylde kravene i bygningsbrandbeskyttelsesforskrifter.
Spørgsmål: Er lydisolerings- og varmeisoleringseffekten af stålkonstruktionsbygninger god?
A: Stål i sig selv er en god varmeleder (hurtig varmeledning), men den termiske isolering og lydisoleringsevnen af stålkonstruktionsbygninger afhænger hovedsageligt af dets indkapslingssystem og fyldmaterialer (såsom væg-/tagisoleringsuld, sandwichpaneler, indvendige og udvendige vægdekorationspaneler, gulvlydisoleringsstruktur). Moderne stålkonstruktionssystemer kan fuldt ud opfylde eller endda overgå komfortkravene i traditionelle bygninger gennem rimeligt design af isoleringslag, brug af brudt broteknologi (blokering af kuldebroer), påfyldning med højtydende lydisoleringsmaterialer og andre foranstaltninger. Let stålkølvæg fyldt med glasuld eller stenuld er en fremragende termisk isolering og lydisolerende struktur.
Spørgsmål: Er stålkonstruktionen egnet til boligbrug?
A: Meget velegnet og en af de fremtidige udviklingsretninger.
Let stålkølsystem er meget udbredt i lavhuse, landhuse, lejligheder, modulhuse, genopbygning efter katastrofe osv., med fordelene ved god jordskælvsmodstand, hurtig konstruktion, energibesparelse og miljøbeskyttelse og fleksibel plads.
Teknologien til fleretagers stålstrukturerede boligbyggerier er moden og udbredt i udlandet og bliver også aktivt fremmet i Kina. Dens fordele er hurtig byggehastighed (ca. 1/3 kortere end traditionelle), høj kvalitet af fabriksproducerede komponenter, høj hushastighed, overlegen seismisk ydeevne og lettere realisering af grønne bygninger og industrialiseret byggeri (præfabrikerede bygninger).
Byggematerialer af stål har dybt ændret moderne arkitekturs ansigt med deres uovertrufne styrke, sejhed, konstruktionshastighed, designfleksibilitet og bæredygtighed. Fra storslåede skelsættende bygninger til effektive og praktiske industrianlæg, fra broer over naturlige voldgrave til varme og komfortable hjem, bygger stålkonstruktioner stille og roligt sikrere, mere effektive og grønnere rum for mennesker. Med den kontinuerlige udvikling af materialevidenskab, fremstillingsteknologi og designkoncepter vil stål, som kerneskelet i bygninger, spille en stadig mere kritisk rolle i udformningen af et bæredygtigt fremtidigt livsmiljø. At vælge stål betyder at vælge en stærk, effektiv og grøn fremtid for arkitektur.
