钢结构领域中H型钢的应用

一、型钢的广泛应用与钢结构建筑形式的多元化发展
H型钢由于截面经济合理、性能优越、加工制作和施工安装工艺简单、方便、快捷，成为建筑钢结构体系中重要的材料组成部分，从而被广泛应用于国民经济建设的各个领域，工业厂房，特别是重工业厂房中的承重框架梁、柱构件，如上海晶元芯片工厂两个月就用了几千吨；化工行业的大量管廊和罐体、塔体设备支架，冶金行业炼钢平台、高炉框架、厂房、轨道等，电厂的煤仓、汽机岛、输送长廊等等。陆地和海洋石油钻井平台、车辆、仓储式大型超市、桥梁隧道等大型施工。仅深圳西部电厂基础打桩414*405就用了5000多吨。地下工程的钢桩及支护结构，SMW坑基施工法就使上海F1赛车场、上海南站地下700*300、488*300用了1万多吨，钱塘江大桥施工辅桥、西湖隧道的坑道支护；厦门、湖南会展中心等等都看到了H型钢的身影。
钢结构建筑形式的多元化、多样化，促进了钢结构形式多种多样。有普通钢结构、薄壁轻钢结构、高层民用建筑钢结构、门式钢架轻型房屋钢结构、网架结构、压型钢板结构、钢结构焊接和高强度螺栓连接、钢与混凝土结合楼盖、钢管混凝土结构及钢骨（型钢）混凝土结构等等。如：轻钢结构，目前在国际上，特别是在我国，是被重点推荐的一种结构形式。它具有重量轻、经济性好等特点，目前在各种屋盖结构及单层房屋中得到广泛应用。在中、小跨度的屋盖中，轻型钢及轻型钢管拱型结构（平面曲线材架）也是较多采用的形式之一。网壳结构在大跨度空间结构的建造中越来越多，网壳结构在地震作用下的动力性能与设计也得到了普遍关注。网壳结构形式较多，有空间网格结构、单桩层面网壳结构、单层球面网壳结构、索承网壳结构等。钢管结构因其形式多样，结构灵活多变，可与其他钢结构相互关连，更是城镇建设中大型建筑常见的结构形式。目前一些造型优美的体育场馆如“鸟巢”、机场候机楼和会展中心应用钢结构等都采用了这些形式。不过，螺旋焊管在高层大厦、重工业厂房等重钢结构中新的应用，都使热轧H型钢在钢结构领域应用受到限制。
二、钢结构住宅前景广阔
轻钢结构住宅也是近10年来发展最快的领域，在美国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上。这些结构工业化、商品化程度高，施工快，综合效益高，市场需求量很大，已引起结构设计人员认识。轻钢住宅的研究开发已在各地试点，是轻钢发展的一个重要方向，目前已经有多种低层、多层和高层的设计方案和实例。
钢结构住宅通用体系用于民用住宅，具有独特的优势，与其它住宅通用体系相比，其主要特点是：
1、自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。
2、布置灵活，开间大，房型丰富，约可提高建筑面积3%~5%。具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。
3、可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。
4、施工周期大大缩短。据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半，减少作业量，且其节能指标可达50%，属环保型绿色建筑体系。
钢结构住宅因其可做到大跨度、大空间，分隔使用灵活，而且施工速度快、抗震有利的特点，必将对我国传统的住宅结构产生较大冲击。但由于受到相关领域如墙体材料、消防验收的制约，特别是在工业化、城市化快递进程中，人们环保意识淡薄，劳动力成本低等因素，导致住宅钢结构在我国短时间内难以形成规模。一旦住宅钢结构技术上取得突破性进展，逐步取代传统建筑形态进入住宅建设市场，钢结构行业将引来爆发性的增长。
三、我国立体停车产业方兴未艾
近年来，随着我国经济的持续快速发展，特别是人均GDP突破1000美元，轿车大量涌入家庭，给交通、道路建设及停车带来巨大压力。据了解，2004年我国小汽车产量450万辆，2005年有望突破1000万辆。在目前我国汽车人均占有率仍然不高的情况下，就已出现约50%的汽车无序停放现象，停车难已成为困扰我国城市静态交通及汽车工业快速发展的“头痛事”。许多城市，停车难已成为困扰一些商业区发展的瓶颈因素。在黄金周期间，一些景区也明显出现停车难题。在近日的中国城市智能停车国际论坛上，专家认为对停车需要的增加，为我国立体停车产业的发展创造了机会。
由于城市土地有限，向空中和地下发展的城市立体停车成为解决当前停车难题的有效途径。如果按每年需20m2的停车位算，上海缺口85万个车位，约需170万m2，而实际上上海市内根本工不出这样大的一块空地。目前在一些发达国家和地区，停车已成为年产值数十亿美元的大产业。美国停车业每年大约收益260亿美元，提供约100万个就业机会。虽然我国智能停车产业只有五六年的规模化历史，但立体停车产业在我国具有广阔的市场空间。
四、拖挂车、造船、叉车生产等制造业是热轧H型钢应用的潜在市场
拖挂车主要分集装箱专用车和半挂车，美国和欧洲的集装箱专用车用量很大，周转效率很高。该运输车的大梁基本上采用W12系列的热轧H型钢，美国市场年销售车身约30万辆，国内生产出口在2~3万辆。马钢近期W12系列的开发，不仅会逐步替代进口材料，而且有出口有能力。国内随着经济的快速发展，对运输业的要求也越来越高，大型载货车重型化、箱式化是货车制造业的发展方向。其大梁由槽钢过度到工字钢，目前已大量使用特殊的焊接“H型钢”。但由于竞争激烈，许多厂家利用价格较低的翼缘板和开平板来降低成本，加上尺寸特殊，短期内采用热轧H型钢的难度比较大。大型船舶的龙骨，叉车门架、城市高架的隔音护栏、施工隧道和矿井的支护、大型机械设备的底座轨道等等都是H型钢的潜在市场。
五、高性能要求以及与中板的比价关系是影响H型钢消费的重要因素
2005年颁布的钢铁新政确立一个重要的产业政策是注重钢材节约使用，发展循环经济，是实现钢铁工业可持续发展的必由之路。随着建筑技术的不断发展，对材料的要求是越来越高。面对激烈竞争的全球钢结构市场，国外的一些钢结构制造业在采用先进钢结构制作工艺技术的同时，在钢结构用材上加大研发力度，不断开发新型材料及其应用技术。比如日本在耐震设计法中，要求通过塑性变形，吸收地震产生的能量。要求梁材所用钢材的屈服强度具有一定的稳定性。为了提高钢结构件的强度，对钢材的磷、硫等杂质进行控制，保证其较高的韧性。此外，还要求具有防火、耐腐蚀等多种性能，因而开发出耐火钢、耐候钢、低屈服点钢、高强度钢等等。具有良好焊接性的超厚H型钢作为梁柱会广泛用作高层建筑钢结构件。
合理理解与中板的比价关系，对于市场的消费起着至关重要的作用，2002年下半年到2004年国家基建迅猛，热轧H型钢的消费承袭惯性需求旺盛，供应产生缺口、市场规律的作用，加之国外价格的拉动作用，5%的缺口带动50%的上涨，热轧H型钢已经开始脱离与中板250元/t的价差，以比中板更大的斜率上涨，当接近价差600元/t的时候，供应缺口实际上就被中板（焊接H型钢）堵上了。负公差常达6%~8%的开平板，生产成本更低的翼缘板对H型钢消费在很大程度上也起到了制约作用。
热轧H型钢价格与中板（10mm）的价差≤250元/t左右时，（250元/t为除管理费、设备折旧外，焊接H型钢的制造成本）比价关系将对热轧H型钢消费有大大促进作用。差值越小甚至负值，促进作用越大。前几年H型钢能大幅度增长，除消费理念和认知程度的提升外，另一个重要因素就是热轧H型钢的价格基本上采用贴着中板走甚至持平的销售政策。
热轧H型钢价格与中板（10mm）的价格≥500元/t左右时，热轧H型钢的消费将受到很大的抑制作用。去年上半年由于H型钢价格略高于中板，H型钢需求十分旺盛，比如承担国家大剧院、北京电视台等重大项目钢结构工程的江苏沪宁一公司每个月的轧制H型钢需求都在2000t以上。但到了5月份以后，特别是中板价格大幅度下跌与H型钢的价差达到500元/t以后，几乎没有了轧制H型钢订单。很多钢结构厂甚至业主要求设计院更改设计，使H型钢供求关系发生根本变化。如果这种比价再维持下去，热轧H型钢的消费上涨趋势将会受到大大的限制，短时间内甚至有负增长的可能，加上其它钢厂新生产线的投产，明年将会出现严重的供大于求的局面。
六、利用资源优势大力发展钢结构产业
目前马钢有腹板高100~800mm的热轧H型钢，中型及大型角、槽钢，热轧卷板和中厚板的资源。在房屋钢结构方面，马钢起步比较早，从设计施工到安装装修一套完整的体系建成两栋钢结构住宅楼，加工配送中心承担过福建师范大学青年公寓、武汉光谷公寓钢结构的加工制作和安装。已研发出具有自有知识产权的耐火钢，应用在上海中富城的钢结构住宅楼。莱钢虽然起步稍晚一点，但已形成了自己的产业，在青岛、济南、泰安、成都等地都有以钢结构房屋为主的房地产开发公司。国内很多大的房地产开发商已在积极准备进入钢结构住宅建设市场，如中国内陆首家在中国香港上市的纯建筑业公司：浙江宝业集团股份有限公司，是一家大型建筑工程总承包企业，主要经营包括为房地产开发和住宅产业化服务的一系列相关行业，如住宅钢结构系列、建筑楼面及围护结构系列、建筑（塑钢、木业）门窗系列等等，已建成使用的钢结构住宅产品包括别墅式和多层宿舍，主要采用冷弯型钢和高频焊接系列产品建造，部分采用热轧型钢产品，随着后续小H型钢产品特别是轻型薄壁产品的开发和规格完善，应用轧制H型钢的比例将大幅度提高。
在重钢结构方面，除宝冶、二十冶等之外，武钢、首钢钢结构也走在前面，承担的大部分都是公司自己开发的项目。在轻钢结构方面，莱钢等单位发展早、规模大，马钢小H型钢紧随其后。钢厂内部除了厂房、设备平台之外，很多场合都可以用H型钢，比如用小H型钢制作的围墙，而且使用寿命低，成本低。型钢生产过程中由于多种因素会产生一些非定尺和可利用材，比如轨道、管廊支架，基础打桩等能用一些通过分检之后的可利用材，在莱钢就看到几乎所有新建的支架、厂房都使用H型钢，在济钢、长钢等也都是大量使用H型钢。

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