¿Cuál es la aplicación de la estructura de acero en la construcción exterior?

En las últimas décadas, la ex Unión Soviética, Estados Unidos y Japón han sido los tres principales países en producción de acero en el mundo, y la producción de acero ocupa el primer lugar. en el mundo. Por lo tanto, los edificios con estructura de acero están en auge en estos países. Durante el mismo período, el desarrollo de China en esta área fue relativamente lento y su nivel relativamente atrasado. En los últimos años, con la implementación y el avance de la política de reforma y apertura de China, la construcción económica de China ha logrado grandes avances. Durante este período, la producción de acero de China saltó al primer lugar del mundo. Desde 65438 hasta 0996, la producción de acero de China superó los 100 millones de toneladas por primera vez; en 1998, la producción de acero de mi país alcanzó 114,34 millones de toneladas, con un aumento de producción anual de 3 millones de toneladas. El crecimiento de la producción de acero ha creado excelentes oportunidades para el desarrollo de la construcción de estructuras de acero en China. Sin embargo, todavía existen brechas significativas entre China y los países desarrollados en muchos aspectos. Por lo tanto, para promover un mayor desarrollo y aplicación de las estructuras de acero para la construcción en nuestro país, necesitamos comprender urgentemente la situación de la aplicación de las estructuras de acero para la construcción extranjeras.

La cantidad total de acero utilizado en la construcción en mi país representa alrededor del 20% al 25% de la producción total de acero, mientras que los países desarrollados representan más del 30%. Por ejemplo, en Estados Unidos y Japón este índice ha superado el 50%. En China, el acero se utiliza principalmente en la construcción de estructuras de acero, barras de acero para hormigón armado, cordones de acero, alambres de acero, puertas y ventanas, etc. , de los cuales el acero para estructuras de acero solo representa alrededor del 65,438+00%. De los 100 millones de toneladas de acero que se producen en mi país, entre 2 y 3 millones de toneladas se utilizan realmente en estructuras de acero.

Según algunos datos sobre la distribución de la industria de la construcción metálica en los Estados Unidos a mediados de 1998, la situación básica del desarrollo y mercado de la industria de la construcción metálica en los Estados Unidos es: la década de 1950, 1960, 1970, 1980 y 1990, y las ventas anuales en millones de dólares/capacidad de procesamiento anual en 10.000 toneladas son 150/30, 300/65, 1200/110 y 1500 respectivamente. en los Estados Unidos están creciendo rápidamente y actualmente se estima que han superado los 2.500 millones de dólares estadounidenses, con una capacidad de procesamiento anual de más de 2 millones de toneladas.

2. Estructuras de acero para edificios de poca altura y de varios pisos y estructuras de acero livianas

La principal distribución del mercado de edificios metálicos en Estados Unidos: industrial (talleres de producción, almacenes y auxiliares). instalaciones, etc.), comerciales (centros comerciales, hoteles, salas de exposiciones, hospitales, edificios de oficinas, etc.), comunidades (centros de actividades comunitarias públicas y privadas y edificios como escuelas, gimnasios, bibliotecas, iglesias, etc.) y aspectos integrales, representando el 46%, 365, 438 +0% y 65.438 respectivamente.

En Estados Unidos el uso de estructuras de acero en edificios de poca altura sigue siendo muy común. El Instituto Americano de Construcción en Acero y la Asociación de Fabricantes de Edificios Metálicos (AISC y MBMA) han desarrollado conjuntamente directrices de diseño para edificios de poca altura. Los llamados edificios de poca altura se refieren a plantas industriales, almacenes, oficinas y otros edificios de oficinas y comunitarios con una altura de piso inferior a 18 m y no más de cinco pisos, entre ellos, los edificios no residenciales de dos pisos o menos. para el 70%.

En algunos países desarrollados, las construcciones ligeras de acero se han utilizado ampliamente en fábricas, almacenes, estadios, salas de exposiciones y supermercados. El llamado acero ligero se refiere a la estructura de acero del edificio que se suelda con placas de acero de colores como techos y paredes y correas de acero de paredes delgadas y vigas anulares.

3. Estructuras de acero de gran altura y súper altura

Debido a la mejora continua de la vida cultural humana, los requisitos para los edificios de gran altura y de gran luz están aumentando. más y más alto. La estructura de acero en sí tiene las ventajas únicas de peso ligero, alta resistencia y velocidad de construcción rápida. Por lo tanto, es muy ideal utilizar estructuras de acero para edificios de gran altura y edificios de gran envergadura, especialmente edificios de gran altura y súper. -Edificios de gran envergadura. En la actualidad, las estructuras más altas y grandes del mundo son todas estructuras de acero, y la mayoría de las sedes de los Juegos Olímpicos anteriores son estructuras de acero. En la actualidad, se han construido en el mundo varios edificios con estructura de acero puro, que es el edificio de gran altura más alto del mundo. Ellos son:

El Empire State Building, Nueva York, EE.UU., 102 pisos, 381 m de altura, construido en 1931 (el edificio más alto antes de 1969);

El World Trade Center, Nuevo York, EE. UU., edificio de 110 pisos, 417 m de altura (norte y sur);

Torre Sears en Chicago, EE. UU., 110 pisos, 443 m de altura, construida en 1970;

KLCC, Torres Petronas en Malasia, conocidas como las más altas del mundo, Torre Sears en Estados Unidos (hay objeciones al Edificio Si) de 450 m de altura, construida en 1996;

Torre Shanghai Jinmao de China, construida en 1997 , tiene un total de 95 pisos, una altura de construcción de 421 m y una altura estructural de 395 m, ocupando el primer lugar en el mundo. Si se construye el edificio del Centro Financiero Mundial Pudong de Shanghai (95 pisos, 460 metros), será el más alto del mundo, lo que es realmente un gran honor para nuestro país.

El edificio Shenzhen SEG Plaza tiene 279 metros de altura y un total de 70 pisos. Es el edificio súper alto de hormigón y tubos de acero más alto del mundo y es otro gran honor para nuestro país.

La estructura de acero gigante es un nuevo sistema de construcción de gran altura o súper altura producido para cumplir funciones especiales o funciones integrales. Es una estructura muy desarrollada con buena adaptabilidad arquitectónica y desempeño estructural potencialmente eficiente. Por ejemplo, el edificio NEC de 43 pisos en la prefectura de Chiba, Japón, tiene 180 m de altura, con grandes ventanales y un gran patio espacial en su interior. Su estructura gigante es un sistema de armadura espacial gigante compuesto por 4 columnas estructurales gigantes y 4 vigas de armadura espacial gigantes. . Mediante análisis, el sistema tiene una fuerte resistencia al empuje. Otro ejemplo es el nuevo edificio del banco comercial construido en Frankfurt, Alemania, en 1997. Tiene 63 pisos y una altura de 298,74 m. También es el edificio de gran altura más alto de Europa. La planta del edificio es un triángulo equilátero con una longitud de lado de 60 m, y su sistema estructural se basa en tres pórticos independientes y cilindros en los vértices del triángulo.

4. Estructura de acero de luces largas

La mayoría de las luces largas o de gran luz son estructuras de acero y, por supuesto, también las hay de "membrana". Sin embargo, debido a algunas deficiencias, las membranas inflables se han utilizado raramente en los últimos años y las membranas tensoras también requieren el soporte de cables y postes de acero.

Las estructuras de acero de luces largas se utilizan principalmente en estadios multifuncionales, centros de convenciones y exposiciones, salas de exposiciones, salas de espera, hangares, etc. La primera estructura de rejilla plana con mayor luz fue la pirámide cuadrada de 91 x 122 m del gimnasio de la UCLA en la década de 1960. Las mayores conchas reticuladas de doble capa son el Houston Universe Dome (196 m de diámetro) y el New Orleans Superdome (207 m de diámetro), que también se construyeron en los Estados Unidos en los años 1970. En la década de 1990, se construyó en Nagoya, Japón, la carcasa reticulada de una sola capa más grande del mundo, con un diámetro de construcción de 229,6 m y un diámetro estructural de 187,2 m. Los nodos son nodos rígidos que pueden soportar fuerzas axiales y momentos de flexión. El estadio cubierto más grande del mundo es el estadio principal de los Juegos Olímpicos de 1996 en Estados Unidos (plano cuasi elíptico, 186 mx 235 m). Utiliza un techo de tensegridad, que se compone principalmente de cables, varillas y membranas. Esta es una nueva estructura espacial prometedora. El estadio de Fukuoka construido en Japón en 1993, con un diámetro de 222 m, es actualmente el techo de acero retráctil más grande, mientras que el Skydo me (diámetro 203 m) construido en Toronto, Canadá en 1989, se ha reducido a la segunda estructura retráctil más grande del mundo. . No es la solución óptima utilizar placas de acero y acero perfilado para todas las estructuras de techo por encima de los 300 m. En los últimos años se han estudiado con éxito estructuras híbridas, en las que se utilizan juntos varillas, cables y membranas. El ejemplo más típico es el Millennium Dome de principios de siglo, construido en junio de 1997. La construcción duró sólo un año y la ceremonia de finalización se llevó a cabo en junio de 1998. Está ubicada en Greenwich, en la orilla sur del río Támesis en Londres, Inglaterra. Es la azotea más grande del mundo en la actualidad. La cúpula es tan genial como un platillo volante. La cúpula, con un diámetro de 320 metros, está suspendida de 12 torres con una altura de 100 metros, de los cuales 100 metros de soporte (la torre en sí tiene 90 metros) están dispuestas sobre una longitud total de 70 kilómetros de cables de acero. en un círculo con un diámetro de 200 metros. Arriba. La rejilla de la cúpula consta de 72 pares de cables radiales y 7 cables circunferenciales. La cúpula tiene 50 m de altura, con una armadura de cables en el centro y un anillo con un diámetro de 70 m en el medio. Está cubierto por 144 piezas gigantes de tela de fibra de vidrio blanca recubiertas con teflón. El área total del proyecto es de 80.000 metros cuadrados y el presupuesto total es de £758 millones. En el museo se realizará una exposición con el tema "Era Novela" para dar la bienvenida a la llegada del siglo XXI. El museo cuenta con 12 áreas de exposición que incluyen "Explorando el cuerpo humano", "Aula del tiempo", "Ventana de finanzas", "Los milagros de la Tierra" y "Mirando hacia el futuro". Por supuesto, en teoría también se pueden realizar estructuras con luces más grandes. Con este fin, académicos y unidades de investigación en Japón y Estados Unidos están realizando investigaciones. Por ejemplo, en 1959 Fuller propuso construir un caparazón reticulado de corto alcance con un diámetro de 3,22 km, que abarcara los bloques 23 al 59 de la ciudad de Nueva York. El caparazón reticulado pesaba 80.000 toneladas. Batu Iron Works de Japón propuso una vez un modelo para reticulado. conchas con luces de 200 m, 500 m y 1000 m, de los cuales 500 m es una sala de deportes y entretenimiento multifuncional para todo clima, y ​​1000 m es una sala de entretenimiento y deportes multifuncional. Aunque es necesario seguir investigando si esta idea se puede realizar en la realidad, en términos de puentes, se han logrado luces de aproximadamente 1.000 m. El puente atirantado más grande del mundo es el puente Totoro en Japón, con una longitud total de 890 m; el puente colgante más grande es el puente Totoro en Japón (1991 m), el puente de doble propósito de carretera y ferrocarril de mayor luz es el puente Tsing Ma en Hong Kong (puente colgante 1377 m). El techo colgante parabólico hiperbólico más antiguo del mundo es el famoso Raleigh Arena en los Estados Unidos.

Además, los Juegos Olímpicos y Exposiciones Mundiales anteriores pueden mostrar el nivel de desarrollo de las estructuras de acero. Como 1972 Munich, Alemania (un complejo de redes de cable que cubre un estadio de 74.800 m2), 1976 Montreal, Canadá, 1980 Moscú, 1984 Los Ángeles y 1988 Seúl, Corea del Sur (estadio de 120 m de diámetro, estadio de 93 m de diámetro). 1992 Estadio St. George de Barcelona, ​​España (128m), 1996 Georgia Dome de Atlanta, EE.UU. (domo de cable de 186m×235m). En 2000, el estadio principal de Sydney, Australia (110.000 personas, dos estructuras de celosía parabólica hiperbólica de 220 mx 70 m). Los aeropuertos y los hangares son estructuras de luces largas y las estructuras de acero se utilizan básicamente en ingeniería. Por ejemplo, el Hangar de Heathrow (Fases I y II) en Londres, Inglaterra, debería ser un proyecto de escala relativamente grande. El hangar capital (2-153 mx 90 m) construido en nuestro país en los últimos años adopta una estructura de rejilla piramidal cuadrangular oblicua de tres capas y una estructura de rejilla plana con junta esférica soldada. Su envergadura es una de las mejores del mundo y es otra gran. honor para la estructura de acero de mi país. El techo de acero del aeropuerto tiene colores más ricos debido a sus altos requisitos arquitectónicos. Tanto el aeropuerto de Hong Kong como el aeropuerto de Malasia utilizan estructuras de rejilla de una sola capa de gran superficie. Actualmente, un sistema de celosía tridimensional con una superficie ondulada, soportes en forma de árbol y nodos que se cruzan directamente es popular en el mundo y en China. Se ve majestuoso y hermoso. El aeropuerto de Shenzhen, el aeropuerto de Capital y el aeropuerto de Shanghai Pudong de China son ejemplos típicos.

5. Las perspectivas y lagunas de las estructuras de acero para la construcción en China.

A juzgar por la experiencia de Estados Unidos, Japón y algunos países desarrollados de Europa, la industria de la construcción pronto se convertirá en el principal mercado de aplicaciones del acero. Todavía hay una brecha en el país. Por lo tanto, todo el acero utilizado en los edificios de gran altura en mi país se importa del extranjero, especialmente las placas de acero gruesas de más de 50 mm, y el rendimiento en la dirección Z de los productos nacionales no puede cumplir con los requisitos. Las placas de acero extranjeras no sólo son gruesas, sino que también pueden cumplir diversos requisitos de rendimiento. Por ejemplo, en Japón se pueden producir los siguientes tipos de placas de acero de 100 mm de espesor:

① Hay placas de acero gruesas de alta resistencia y bajo precalentamiento de grado 590 N/mm2 (grado HT590) (precalentadas previamente a 75° C, ahora precalentado a 50 ℃);

②Las placas de acero gruesas resistentes a terremotos incluyen principalmente acero de alta resistencia con bajo índice de elasticidad (grado HT 590 ~ HT 780) y placas de acero de bajo punto de elasticidad, que se producen principalmente en Japón y se utilizan para estructuras secundarias. Cuando ocurre un terremoto, este material cede primero, asegurando que la estructura principal pueda reducir las pérdidas por terremoto;

③Placa de acero gruesa ignífuga. Hay 400N/mm2 y 490N/mm2, y el límite elástico a 600°C puede alcanzar 2/3 de la temperatura ambiente.

④ Placas de acero inoxidable austenítico y placas de acero inoxidable ferrítico para decoración (es mejor el uso costero que el primero).

En la actualidad, casi todas las estructuras de acero de gran altura en China se importan del extranjero, la contratación general de los proyectos la llevan a cabo países extranjeros y la fabricación y la instalación son contratadas por mano de obra local barata. Esta situación debería revertirse lo antes posible porque no guarda proporción con el estatus de China como potencia siderúrgica nacional. Las estructuras de acero de gran luz no son tan prominentes como las estructuras de acero de gran altura, pero sus planos de diseño (incluidos edificios y estructuras) a menudo ganan licitaciones en el extranjero. Esta situación dista mucho del llamado del gobierno central a establecer nuestro propio sistema de innovación científica y tecnológica, y debería atraer la atención de la industria de la construcción de nuestro país. ¿Es porque el nivel es bajo o es por otras razones que vale la pena considerar?

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