一、彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼國內(nèi)外應(yīng)用與研究現(xiàn)狀
彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼一般是以熱軋或冷軋帶鋼為原料，在常溫狀態(tài)下，經(jīng)過拉拔、沖壓、折彎或輥式彎曲成型機(jī)組加工，彎曲成各種斷面形狀的型材。由于斷面形狀任意多變，力學(xué)性能良好，鋼材利用率高及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，冷彎型鋼在建筑行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代建筑體系在使用上對(duì)保溫、隔熱、防水、防火、抗震和隔聲等技術(shù)指標(biāo)提出了更高的要求，而建造上則期望施工方便簡單，高效快捷。冷彎型鋼作為一種截面形狀合理、力學(xué)性能良好、鋼材利用率高并且滿足上述要求的環(huán)保型建筑材料在現(xiàn)代建筑行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，并已為越來越多的國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)建筑方面的權(quán)威人士所推崇。國外尤其是美國，早在20世紀(jì)30年代就對(duì)冷彎型鋼型材的力學(xué)性能進(jìn)行了有效地研究。1946年第一部輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)規(guī)范的頒布，極大地促進(jìn)了冷彎型鋼在美國建筑行業(yè)中的推廣和應(yīng)用。此后冷彎型鋼型材的設(shè)計(jì)應(yīng)用不斷趨于成熟，現(xiàn)在美國的冷彎型鋼型材已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。其他國家，過去30年里許多機(jī)構(gòu)和私人公司對(duì)冷彎型鋼構(gòu)件、連接及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了積極的開發(fā)和研究。目前，設(shè)計(jì)規(guī)范或設(shè)計(jì)建議在以下國家已經(jīng)可以應(yīng)用，如澳大利亞、加拿大、日本，英國等。過去，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)(ECCS)，通過其TC7委員會(huì)，完成了一些用于建筑冷彎型鋼結(jié)構(gòu)測(cè)試及設(shè)計(jì)文件，最近，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)發(fā)行了用于冷彎型鋼輕鋼構(gòu)件和鋼板的歐洲規(guī)范3的第1.3節(jié)部分。這項(xiàng)工作由歐洲共同體委員會(huì)發(fā)起，與ECCS共同完成。
我國彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼的生產(chǎn)也已有40余年的歷史，國內(nèi)在20世紀(jì)60年代末就頒布了冷彎型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范。我國建筑業(yè)自60年代中期以來開始采用冷彎型鋼，一度曾具有相當(dāng)規(guī)模，但由于種種原因，其間幾經(jīng)起落，始終未形成大“氣候”，未能像美國那樣有很大的發(fā)展。20世紀(jì)80年代以來隨著改革開放，我國冷彎型鋼產(chǎn)量穩(wěn)步增長，設(shè)備生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大，品種日益增多，今后我國冷彎型鋼生產(chǎn)應(yīng)用必將會(huì)有一個(gè)新的發(fā)展。
目前，冷彎型鋼在房屋建筑中既可用于框架、剛架、桁架、網(wǎng)架、梁、柱等主要承重構(gòu)件，也可用于檁條、墻體梁、柱、屋面板、墻板、龍骨、門窗等次要受力構(gòu)件和圍護(hù)結(jié)構(gòu)。全部構(gòu)件采用冷彎型鋼建成的建筑一般在4層以下，在美國常見的為1~2層的民用建筑，主要用作別墅、住宅、學(xué)校、醫(yī)院及商業(yè)建筑等，這類建筑由于承重體系壁厚很薄，所以其使用壽命一般為20年；輕型門式剛架房屋體系是國內(nèi)外近幾年發(fā)展較快、應(yīng)用較多的一類建筑，主要用于無吊車和有吊車(起重量不大于30t)的工業(yè)廠房、倉儲(chǔ)建筑、商業(yè)超市等工業(yè)及民用配套設(shè)施中作屋面梁、墻梁。此外，由普通鋼結(jié)構(gòu)建成的高層、超高層建筑中，也大量采用冷彎型鋼作次要構(gòu)件，如壓型鋼板組合樓板等。彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼在美國建筑鋼結(jié)構(gòu)中已經(jīng)占有45%以上的用量。
二、彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼構(gòu)件主要類型
彩鋼雙層壓瓦機(jī)冷彎型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可分為兩種主要類型：
1、獨(dú)立的結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件
彩鋼壓瓦機(jī)生產(chǎn)的常用的型材有槽型、Z型、角型、帽型、工宇型、T型、管型構(gòu)件。一般來說，單獨(dú)的冷彎型鋼框架構(gòu)件截面高度為51~305mm，厚度為13mm，此類截面用作主要框架構(gòu)件，建筑物高度可達(dá)6層。在多高層建筑中，主要框架典型構(gòu)件是熱軋型鋼，次要構(gòu)件可采用冷彎型構(gòu)件，這種情況下，熱軋型鋼和冷彎型鋼互為補(bǔ)充。
2、墻板和樓板
彩鋼壓瓦機(jī)生產(chǎn)的帶肋板、波紋板、幕墻墻板等通常用于屋面板、樓面板、墻板。墻截面高度通常為38~191mm，材料厚度為0.5~1.9mm，鋼墻板和樓板不僅提供結(jié)構(gòu)剛度，能承受荷載，還能為電氣管道提供空間，能鑿孔并且與吸聲材料結(jié)合，形成吸音天花板。波紋板常用于屋面板或排水設(shè)施結(jié)構(gòu)。已有研究表明，波紋板能有效地用于地下隱蔽工程的拱形屋面及排水結(jié)構(gòu)。
另外，眾多組織和鋼結(jié)構(gòu)公司持續(xù)不斷地對(duì)冷彎型鋼進(jìn)行了廣泛的研究。對(duì)于冷彎型鋼性能的研究，主要包括受壓加勁板件有效寬度，無加勁受壓板件折減工作應(yīng)力，冷彎型截面腹板局部屈曲，梁側(cè)向屈曲，墻龍骨結(jié)構(gòu)性能，桁架與框架屈曲，梁的非對(duì)稱彎曲，焊接及螺栓的連接，鋼柱彎曲屈曲，集中荷載作用及偏心荷載作用下柱在彈性及非彈性范圍的彎扭屈曲等。而建筑建造上國內(nèi)外目前的研究工作主要集中于：1)連接方法；2)墻板、屋面及樓面系統(tǒng)的吸聲、隔熱勝；3)鋼樓板與樓面梁的振動(dòng)反應(yīng)；4)基礎(chǔ)墻板；5)桁架；6)節(jié)能問題。
三、彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼研究與應(yīng)用展望
彩鋼雙層壓瓦機(jī)和冷彎型鋼的問世及應(yīng)用，開拓了主要借助優(yōu)化截面形狀而不單純依賴增加材料用量及改善材料性能來提高材料利用率的新途徑，這對(duì)于節(jié)約能源和資源具有十分重要的意義，特別是對(duì)于像我國這樣一個(gè)發(fā)展中的國家而言，重視冷彎型鋼這種高效經(jīng)濟(jì)型材的開發(fā)和推廣應(yīng)用尤為重要。
1)我國冷彎型鋼成型計(jì)算機(jī)輥型設(shè)計(jì)方面與國外相比還存在以下不足：冷彎成型基礎(chǔ)理論研究不夠；缺少冷彎試驗(yàn)；雙層彩鋼壓瓦機(jī)冷彎CAD軟件商品化程度不高。彌補(bǔ)以上的不足，還需要多專業(yè)，多部門長期的合作才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
2)冷彎型鋼產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步修改與完善。1986年頒布的7個(gè)冷彎型鋼國家標(biāo)準(zhǔn)，至今已經(jīng)實(shí)施10余年，目前生產(chǎn)冷彎型鋼的品種范圍、生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的條件以及用戶的要求等方面，較當(dāng)時(shí)都有了很大的變化，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足需要，同時(shí)也限制了一些新型冷彎型鋼的推廣應(yīng)用和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，所以需要對(duì)現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行修訂，并根據(jù)需要補(bǔ)充一些新的冷彎型鋼國家標(biāo)準(zhǔn)。
3)目前，國內(nèi)建筑業(yè)還沒有推出完整的冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系，也沒有冷彎型鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定型設(shè)計(jì)，對(duì)于個(gè)別具體項(xiàng)目均需單獨(dú)設(shè)計(jì)。因此，要大力開發(fā)、研制冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)商品化、集約化生產(chǎn)。要組織冷彎型鋼生產(chǎn)廠商及有關(guān)科研、設(shè)計(jì)、大專院校各展所長、通力合作，聯(lián)合開發(fā)研制技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、美觀協(xié)調(diào)的冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系。
4)冷彎型鋼結(jié)構(gòu)形式靈活，設(shè)計(jì)中可以采用不同橫截面形狀，可以按設(shè)計(jì)的要求任意擺放并且施工安裝簡便，低、多層住宅體系已經(jīng)可以完全采用冷彎型鋼構(gòu)件作為住宅的骨架，所以多層、小高層以及工業(yè)廠房的建設(shè)也越來越離不開冷彎型鋼構(gòu)件。我國推廣應(yīng)用冷彎薄壁型鋼體系的關(guān)鍵在于采用輕質(zhì)屋面材料、靈活的空間布置形式以及適宜的保溫材料。
5)為了使冷彎型鋼的設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)、合理，應(yīng)對(duì)不同的構(gòu)件分別進(jìn)行優(yōu)化，如受彎構(gòu)件截面的高寬比、受壓構(gòu)件的最優(yōu)截面形式等，供設(shè)計(jì)者參考。
6)冷彎型鋼的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品的規(guī)格化、工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑施工中的整體吊裝，實(shí)現(xiàn)建筑施工中的由濕作業(yè)向干作業(yè)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)化，環(huán)?；纫幌盗猩a(chǎn)工藝的變革。而目前冷彎型鋼用于建筑上往往出現(xiàn)“規(guī)格多，批量少”的特點(diǎn)，一個(gè)企業(yè)單獨(dú)做，經(jīng)濟(jì)上不甚合算，還需要企業(yè)彼此協(xié)調(diào)，成立配送中心。
7)彩鋼壓瓦機(jī)冷彎型鋼與普通鋼結(jié)構(gòu)相比還有很多特殊情況，例如冷彎效應(yīng)、板件的局部屈曲和超屈曲及材質(zhì)要求等，因此這類結(jié)構(gòu)還有許多技術(shù)問題有待進(jìn)一步深入研究，當(dāng)前應(yīng)以科技進(jìn)步推動(dòng)冷彎型鋼及輕鋼房屋的應(yīng)用發(fā)展，拓展冷彎型鋼在建筑業(yè)中的應(yīng)用范圍。
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