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日本JFE建筑用鋼材及施工應(yīng)用
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-07-29
?JFE進(jìn)一步提升所擁有的建筑領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，積極進(jìn)行以建筑結(jié)構(gòu)用鋼材為首的建材以及施工方法的開發(fā)，向市場提供了多種產(chǎn)品和技術(shù)，以滿足降低建設(shè)成本、改善工程質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境和抗震防災(zāi)的社會需求。
1.?建筑結(jié)構(gòu)用鋼材
以城市為中心的高層建筑促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)用鋼材的高強(qiáng)度化、厚壁化。J?FE?采用世界頂尖水平的TM?CO?（控軋控冷）技術(shù)，開發(fā)了以中厚板、H?型鋼和鋼管為中心的具有優(yōu)良耐震性能及焊接性的建筑用鋼材供應(yīng)市場。
（1）建筑結(jié)構(gòu)用550?N?/m?m?2級TM?CP?鋼材HBL385
???結(jié)構(gòu)體的輕量化在高層建筑中是特別重要的課題，輕量化是鋼結(jié)構(gòu)建筑物的大優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步輕量化，鋼材的高強(qiáng)度化是有效手段。然而使用高強(qiáng)度鋼材會導(dǎo)致成本上升和焊接施工管理的嚴(yán)格化，是用戶所不希望的。
HBL385?是將屈服和拉伸屈服強(qiáng)度的下限值分別設(shè)定為385?N?/?m?m?2及550?N?/?m?m?2的JFE最好的商品之一。此鋼材既確保了和通用的屈服強(qiáng)度325?N?/m?m?2、335?N?/?m?m?2鋼材同等的焊接施工性，又實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的高強(qiáng)度化，是現(xiàn)在鋼架用比強(qiáng)度成本（每單位強(qiáng)度的鋼材成本＋制作成本）最低的鋼種。而且，?JFE?還在開發(fā)此材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了將其用作鋼架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)開發(fā)。因鋼筋混凝土約束了鋼架的縱向彎曲，避免了因縱彎而造成鋼材屈服強(qiáng)度的下降，從而可由于鋼材強(qiáng)度的上升而相應(yīng)地減少其用量。
?。?）提高大熱量焊接熱影響部韌性的技術(shù)
為了確保鋼架結(jié)構(gòu)焊接部的耐震性，迫切要求焊接部實(shí)現(xiàn)高韌性化。然而，在厚壁的箱型斷面焊接組合（立）柱上，由于采用了埋弧焊和電渣焊等大熱量輸入焊接，使焊接部位處于長時間高溫，故采用原來的技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)有限度的高韌性化。JFE?獨(dú)自開發(fā)的M?AZ?（焊接熱影響區(qū)）組織控制技術(shù)J?FE?EW?EL?技術(shù)，利用了鋼板組分的最佳設(shè)計、HAZ?組織的微細(xì)化和HAZ?顯微組織控制等先進(jìn)技術(shù)，使得鋼材即使在最大輸入熱量高達(dá)1000?kJ/cm?的電渣焊時，在HAZ?及焊接金屬中，作為防脆性斷裂指標(biāo)的0℃夏比沖擊吸收能≥70J；并且，還完成了與鋼材強(qiáng)度水平和焊接方法相配套的焊接材料的開發(fā)，完全能滿足490?～590?N?/?m?m?2?級鋼材的焊接要求。
（3）建筑結(jié)構(gòu)用熱成形四方形無縫鋼管
這種鋼管是J?FE?在無縫鋼管生產(chǎn)的最終工序定徑軋機(jī)上，利用將圓形斷面無縫鋼管成形為四方形斷面的技術(shù)開發(fā)的。此產(chǎn)品的制造范圍是外徑150?～250?m?m?、壁厚13?～33?m?m?，最大尺寸250?m?m?×33?m?m?的斷面積與40?m?m?×19?m?m?四方形鋼管柱大致相等。由于直徑小的產(chǎn)品角部輪廓分明，故成了重視圖案美觀性的建筑物的主要使用目標(biāo)。并且，此產(chǎn)品具有與J?IS?G?3136?規(guī)定的SN?490?材相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和優(yōu)良沖擊特性，同時，作為熱成形材，還具有良好的斷面內(nèi)機(jī)械性能均勻性，故作為立柱材的變形性能也是優(yōu)良的。此產(chǎn)品已經(jīng)于2005?年8?月獲得了國土交通部的認(rèn)定。
?。?）建筑結(jié)構(gòu)用柱材
四方形鋼管作為建筑結(jié)構(gòu)用材使用廣泛。而園形鋼管則因斷面無方向性、設(shè)計容易，用作混凝土填充鋼管柱時有大的約束效果，即能抑制縱向彎曲造成的耐疲勞性能下降，故主要用于高層建筑。對于這些建筑用材，J?FE著重確保其有良好的焊接性和耐震性，特別是在進(jìn)行易受冷成形加工影響的材料開發(fā)的同時，還進(jìn)行了構(gòu)件性能確證與設(shè)計法的構(gòu)筑，完成了設(shè)計法的建議、備齊方面的中心任務(wù)。在用于立柱構(gòu)件的制造或構(gòu)架方面不可缺少焊接技術(shù)中，進(jìn)行了2?個相關(guān)研究：一是在焊接四面箱形柱的內(nèi)隔板電渣焊接部須有必要的韌性；二是采用惰性氣體保護(hù)金屬極電弧焊的梁端焊接部能防止脆性斷裂。還通過冷成形四方形鋼管進(jìn)行了隔板焊接部的NBFW（非脆性斷口焊接）法的開發(fā)及實(shí)用化。特別是此NBFW?法是J?FE?一種最好的技術(shù)，在性能極優(yōu)良的550?N?/?m?m?2?級和590?N?/m?m?2?級的冷成形方形鋼管P?立柱G385?和PBCP400?的商品化中是關(guān)鍵技術(shù)。
?。?）建筑結(jié)構(gòu)用梁材
關(guān)于外部尺寸一定的超高負(fù)荷H?型鋼，J?FE?生產(chǎn)了日本國內(nèi)最多的42?系列292?尺寸產(chǎn)品；而且，在超厚H?型鋼HBLJH325?/335?方面，有斷面效率優(yōu)良的獨(dú)有尺寸700?×500?系列產(chǎn)品，從而提高了設(shè)計的自由度和方便性。另外，J?FE?正在開發(fā)550?N?/?m?m?2?級高強(qiáng)度軋制H?形鋼HBL－H385?，以擴(kuò)充原產(chǎn)品強(qiáng)度等級。
2.?薄板建筑鋼材
作為屋頂、墻壁和地板等表面材料，很多建筑物都使用鍍層和涂漆鋼板等薄板。J?FE?要求薄板建材須具有耐大氣腐蝕性、圖案美觀性、良好加工性，同時也一直在開發(fā)附加了各種各樣性能、功能的建材商品。
?。?）鋅合金鍍層鋼板
耐久性優(yōu)良（即使用壽命長）的J?FE?鋅合金鍍層鋼板是55％Al?·Zn?合金鍍層鋼板。因鍍層中Al的作用，其耐酸性、耐熱性、熱反射性優(yōu)良，加工性和涂漆性良好，將其作為基板涂上聚氟乙烯樹脂，已使這種耐大氣腐蝕性、圖案性、隔熱性都優(yōu)良的鋼板實(shí)現(xiàn)了商品化。
?。?）防污、環(huán)境凈化型外裝建材面板
由于在基體板材表面涂敷了光催化劑并進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，故具有原來產(chǎn)品所沒有的高密合性。
因此，J?FE?開發(fā)的這種自潔鋼板具有高防污功能，可利用紫外線和雨水清除板面污染，從而保持外表美觀，還兼具耐久性，已被名古屋港口大廈外墻大修工程所采用。
3.?建筑結(jié)構(gòu)施工法
為了建筑物的安全，在確保鋼構(gòu)件性能的同時，采用適當(dāng)且合理的施工方法是重要的。為此，J?FE?十分重視對從構(gòu)件水平到建筑物結(jié)構(gòu)的各種建筑施工法的開發(fā)。
（1）制震減震器的使用
為了提高結(jié)構(gòu)物對大地震的耐震性，J?FE?開發(fā)提供了采用低屈服點(diǎn)的加固型、部分墻壁型和墻壁型3?種形式的過程型制震減震器，已用于40?件以上的制震結(jié)構(gòu)及耐震加固。這種減震器是在地震時比主框架先行屈服而充分吸收由地震輸入能量的構(gòu)件，能在抑制主框架損壞的同時，減少結(jié)構(gòu)物的變形，從而顯著提高建筑物在地震時的安全性。2005?年9?月，日本國土交通省實(shí)施了基于能量平衡的第631?號耐震設(shè)計法，據(jù)此采用能量吸收方法進(jìn)行了具有過程衰減效果的設(shè)計。較之原來的耐震結(jié)構(gòu)，這種彈性范圍的設(shè)計更合理、更能提高建筑結(jié)構(gòu)物的耐震安全性，從而提高成本性能。今后，無論是在超高層和中高層或一般低層及RC?建筑物中，過程型制震減震器都可以發(fā)揮其耐震加固的作用。此外，J?FE?還積極推進(jìn)了此減震器在橋梁結(jié)構(gòu)物等重要結(jié)構(gòu)上提高耐震性的應(yīng)用，如名古屋高速公路工程公司就在耐震加固工程中采用了減震器。
?。?）?J?FE?的基礎(chǔ)施工法
作為建筑物的柱和樁的接合方法，J?FE?的基礎(chǔ)施工法是將柱鋼管直接埋入管樁鋼管，并配置鋼架基礎(chǔ)梁的新基礎(chǔ)施工法。在將基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為鋼架系統(tǒng)的情況下，在確保高變形能力和耐震可靠性的同時，由于將柱鋼管直接埋入管樁鋼管，可將上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的力平穩(wěn)傳遞到樁上，故能進(jìn)行柱－樁－基礎(chǔ)梁的上、下部整體的最佳設(shè)計。另外，此施工法的一大特點(diǎn)是可抑制基礎(chǔ)梁長度，從而減少土石方量和對環(huán)境的負(fù)面影響。此施工法于2005年獲得了日本建筑綜合試驗(yàn)所技術(shù)認(rèn)證。
?。?）鋼架用薄膜耐火包復(fù)施工法
在街市防火區(qū)域所建3?層樓以上的建筑物須作成耐火結(jié)構(gòu)，一般是在柱、梁等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼架上噴涂25?m?m?以上厚度的石棉層，這會增加建設(shè)費(fèi)用并縮小室內(nèi)空間（對住宅等小建筑物尤甚）。J?FE?主要以三層住宅的鋼架建筑作為對象，開發(fā)了提高內(nèi)外裝修用石膏材料等級，使之能在火災(zāi)中保護(hù)天花板和墻壁整體構(gòu)件的“薄膜耐火施工法”，通過嚴(yán)格實(shí)際檢驗(yàn)，取得了國土交通部的認(rèn)定。
4.?結(jié)語
J?FE?對建筑結(jié)構(gòu)用鋼材及相關(guān)施工技術(shù)的開發(fā)滿足了市場需求，并對降低成本，提高質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境等作出了貢獻(xiàn)。
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