¿Cuáles son las aplicaciones de las estructuras de acero en construcciones exteriores?

1. La proporción del acero de construcción en la producción total de acero

En las últimas décadas, la antigua Unión Soviética, Estados Unidos y Japón han sido los tres principales países en producción de acero en del mundo, cuya producción de acero ocupa alternativamente el primer lugar en el mundo. Por lo tanto, la industria de la construcción de estructuras de acero en estos países está en auge. Durante el mismo período, el desarrollo de mi país 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 mi país, la construcción económica de mi país ha progresado rápidamente. Durante este período, la producción de acero de mi país se convirtió en la primera del mundo. En 1996, la producción de acero de mi país superó la marca de los 100 millones de toneladas por primera vez; en 1998, la producción de acero de mi país alcanzó los 114,34 millones de toneladas, con un aumento anual de 3 millones de toneladas. El crecimiento de la producción de acero ha creado una excelente oportunidad para el desarrollo de la industria de construcción de estructuras de acero de mi país. Sin embargo, en la actualidad, todavía existen brechas obvias entre mi país 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 de mi país, necesitamos comprender urgentemente el perfil de aplicación del acero de construcción extranjero. estructuras.

El acero de construcción total de China representa alrededor del 20% al 25% de toda la producción de acero, mientras que los países industrialmente desarrollados representan más del 30%. Por ejemplo, en Estados Unidos y Japón este indicador ha superado el 50%. En mi país, 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. , el acero solo se usa para estructuras de acero, representando alrededor del 10%, entre los 100 millones de toneladas de producción de acero de mi país, solo de 2 a 3 millones de toneladas se usan 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 el mercado de la industria de la construcción metálica en los Estados Unidos es: en la década de 1950 , Décadas de 1960, 1970, 1980 y 1990, con millones Las ventas anuales en dólares estadounidenses/volumen de procesamiento anual en 10.000 toneladas son 150/30, 300/65, 1200/110, 1500/125 y 2200/190 respectivamente. Por ejemplo, los múltiplos de crecimiento correspondientes alcanzaron 1,2/2, 2,8/3, 7,10/5, 7 y 15/6,3 veces. Se puede ver que las ventas anuales de metales de construcción en los Estados Unidos están creciendo rápidamente y se estima que han superado los 2.500 millones de dólares estadounidenses, y el volumen de procesamiento anual ha alcanzado más de 2 millones de toneladas.

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

La principal distribución del mercado de edificaciones metálicas en Estados Unidos: industrial (plantas de producción, almacenes y instalaciones auxiliares, 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.), integral, etc., representaron el 46%, 31% y 14% 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) desarrollaron 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 5 pisos. Entre ellos, los edificios no residenciales de dos pisos o menos. para el 70%.

Las construcciones ligeras de acero se han utilizado ampliamente en fábricas, almacenes, estadios, salas de exposiciones, supermercados y otros edificios en algunos países desarrollados. El llamado acero ligero se refiere al uso de placas de acero de colores como techos y paredes, al uso de acero de paredes delgadas como correas y vigas anulares, y a la soldadura de la estructura de acero del edificio.

3. Estructuras de acero de gran altura y de gran altura

A medida que la vida cultural humana continúa mejorando, los requisitos para los edificios de gran altura y de gran luz son cada vez mayores y más alto. La estructura de acero en sí tiene ventajas únicas, como peso ligero, alta resistencia y construcción rápida. Por lo tanto, es muy ideal utilizar estructuras de acero para edificios de gran altura y grandes luces, especialmente edificios de gran altura y luces muy grandes. En la actualidad, las estructuras más altas y más grandes del mundo están hechas de estructuras de acero, y las sedes de los Juegos Olímpicos anteriores también utilizaron principalmente estructuras de acero.

Varios edificios con estructura pura de acero que se han construido en el mundo son actualmente los edificios de gran altura más altos del mundo:

El Empire State Building de 102 pisos y 381 m de altura en la ciudad de Nueva York. , EE. UU., construido en 1931 (antes de 1969) siempre ha sido el más alto);

El World Trade Center de 110 pisos y 417 m de altura en Nueva York, EE. UU. (Torres Norte y Sur) construido en 1969;

El edificio de 110 pisos y 443 m de altura construido en 1970 La Torre Sears en Chicago, EE. UU.;

El Edificio de las Torres Gemelas de Malasia (KLCC) de 450 m de altura construido en 1996, se dice que es la más alta del mundo, pero la Torre Sears en los Estados Unidos tiene objeciones);

La Torre Shanghai Jinmao construida en mi país en 1997 tiene 95 pisos, una altura de edificio de 421 m, y una altura estructural de 395 m. También se encuentra entre los más altos del mundo. Si se completa el edificio del Centro Financiero Mundial Pudong de Shanghai (95 pisos y 460 m), será llamado el más alto del mundo y será un gran honor para nuestro país. El edificio Shenzhen SEG Plaza tiene 70 pisos y una altura de 279 metros. Es el edificio de gran altura más alto del mundo hecho enteramente de hormigón con tubos de acero. Este es otro gran honor para nuestro país.

La estructura de acero gigante es un nuevo sistema para edificios de gran altura o súper altura. Se produce para cumplir funciones especiales o funciones integrales. Tiene buena adaptabilidad arquitectónica y desempeño estructural potencialmente eficiente, y es una estructura muy desarrollada. Por ejemplo, el edificio NEC de 43 pisos y 180 m de altura en la prefectura de Chiba, Japón, tiene grandes aberturas y un gran patio espacial en su interior. Su estructura gigante es un sistema de armadura espacial gigante compuesto por cuatro columnas estructurales gigantes y cuatro vigas de armadura espacial gigantes. . Después del análisis, este sistema tiene una resistencia al empuje extremadamente fuerte. Otro ejemplo es el nuevo edificio Commerzbank construido en 1997 en Frankfurt, Alemania. 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 en los vértices del triángulo 4. Estructura de acero de gran luz

De gran luz o relativamente. estructura de acero de gran luz La mayoría de las luces grandes utilizan estructuras de acero y, por supuesto, también se completan con "membranas". Sin embargo, las membranas inflables rara vez se han utilizado en los últimos años debido a algunas deficiencias, y las membranas de tensión también requieren el soporte de cables de acero y. postes de acero.

Las estructuras de acero de luces largas se utilizan principalmente en estadios multifuncionales, centros de conferencias y exposiciones, salas de exposiciones, terminales, hangares de aviones, etc. La primera retícula de panel plano con mayor luz fue el gimnasio de 91 x 122 m de la Universidad de California en Los Ángeles, en la década de 1960 (con pirámides cuadradas colocadas frente a él). Las estructuras reticulares de doble capa más grandes son el Astrodomo de Houston (196 m de diámetro) y el Superdomo de Nueva Orleans (Superdomo, 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 estructura de celosía de una sola capa con la luz más grande del mundo. El diámetro del edificio es de 229,6 m y el diámetro estructural es de 187,2 m. Adopta una rejilla de tres vías y los nodos son rígidos. Nodos que pueden soportar fuerza axial y momento flector. El estadio cubierto más grande del mundo es el Estadio de Atlanta, estadio principal de los Juegos Olímpicos de 1996 en Estados Unidos (plano pseudo-ovalado, 186m × 235m. Utiliza un techo con sistema de tensegridad, que se compone principalmente de cables, varillas). , y membranas es la nueva estructura espacial más prometedora de la actualidad. El estadio de Fukuoka construido en Japón en 1993, con un diámetro de 222 m, es la estructura de techo retráctil de acero más grande en la actualidad, mientras que el Skydome de Toronto, Canadá (Skydome, con un diámetro de 203 m) construido en 1989, ha quedado reducido al segundo. Estructura retráctil más grande del mundo. Las estructuras de techo que superan los 300 m están todas compuestas de placas de acero y acero perfilado, lo que no es la solución óptima. En los últimos años, la investigación más exitosa ha sido la estructura híbrida (híbrida), es decir, el uso mixto de varillas, cables y membranas. . El ejemplo más típico es la Cúpula del Milenio (La Cúpula del Milenio) del cambio de milenio. Su construcción estaba prevista para junio de 1997. La construcción duró sólo un año. La ceremonia de elevación del techo se celebró en junio de 1998. está situado en Londres, Inglaterra, en la orilla sur del Támesis, es el techo de mayor luz del mundo en la actualidad. La cúpula parece un platillo volante, con un diámetro de 320 m. La cúpula consta de 12 100 m de altura. torres de mástil que incluyen soportes de 10 m (la columna en sí mide 90 m) a través de cables de acero con una longitud total de 70 km. Las torres de mástil suspendidas están dispuestas en un círculo con un diámetro de 200 m. La rejilla del domo está formada por 72 pares de cables radiales y 7 cables circunferenciales. La cúpula tiene 50 m de altura, con una armadura de cables central y un anillo de 70 m de diámetro en el medio. Está cubierta con 144 telas gigantes de fibra de vidrio blancas de doble capa recubiertas con teflón.

La superficie total del proyecto es de 80.000 m2 y el presupuesto total es de 758 millones de libras. El museo realizará una exposición con el tema "La Era de la Innovación" para dar la bienvenida a la llegada del siglo XXI. El museo cuenta con 12 áreas de exposición que incluyen "Exploración del cuerpo humano", "Aula del tiempo", "Ventana de las finanzas", "Milagro de la Tierra" y "Mirando hacia el futuro". Por supuesto, desde una perspectiva teórica, es posible realizar una estructura de mayor alcance. Para ello, académicos y unidades de investigación japoneses y estadounidenses están realizando investigaciones. Por ejemplo, en 1959, Fuller propuso construir una capa reticulada geodésica con un diámetro de 3,22 km, que abarcara los bloques 23 al 59 de la ciudad de Nueva York. La capa reticulada pesaba 80.000 toneladas. La empresa japonesa Basu Iron Works alguna vez propuso rejillas con luces de 200 m. , 500 m y 1000 m Según el plano del armazón, 500 m son para una sala de actividades deportivas y de entretenimiento multifuncional para todo clima, y ​​1000 m son para crear una ciudad futura ideal que encarne un rico entorno de vida diaria que integre el trabajo, la residencia y el entretenimiento. Aunque aún queda por estudiar en profundidad si esta idea se puede realizar en la realidad, en términos de puentes, se han logrado luces de aproximadamente 1000 m. El puente atirantado más grande del mundo es el puente Tatara de Japón con una longitud total de 890 m; el puente colgante más grande Es el famoso puente de piedra de Japón (1991 m), y el puente de mayor luz tanto para carretera como para ferrocarril es el puente Tsing Ma de Hong Kong (puente colgante 1377 m). El techo colgante parabólico hiperbólico más antiguo del mundo es el famoso Rayleigh Arena estadounidense. Además, los Juegos Olímpicos, exposiciones, etc. anteriores pueden mostrar el nivel de desarrollo de las estructuras de acero. Por ejemplo, Munich, Alemania en 1972 (un complejo de construcción de redes de cables que cubre un estadio de 74.800 m2), Montreal, Canadá en 1976, Moscú en 1980, Los Ángeles, Estados Unidos, en 1984, y Seúl, Corea del Sur, en 1988 (los 120 m La sala de gimnasia de diámetro y la sala de esgrima de 93 m de diámetro son cúpulas de cable), 1992 Estadio San Jodi en Barcelona, ​​​​España (128 m), 1996 Georgia Dome en Atlanta, EE. UU. (Cúpula de cable de 186 mx 235 m). 2000 Estadio principal en 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 proyectos. Por ejemplo, el Hangar de Heathrow (Fases I y II) en Londres, Inglaterra, debería ser un proyecto de escala relativamente grande. The Capital Hangar (2-153 m Otro gran honor para las estructuras de acero. El techo de estructura de acero del aeropuerto es aún más colorido debido a sus requisitos arquitectónicos relativamente altos. Tanto el aeropuerto de Hong Kong como el aeropuerto de Malasia adoptan la forma de una estructura reticular de un solo cuerpo de gran superficie. Actualmente, un sistema de celosía tridimensional con superficies onduladas, soportes en forma de árbol y nodos que se cruzan directamente es popular a nivel internacional y en mi país. Se ve majestuoso y hermoso. el aeropuerto de Shenzhen, el aeropuerto de Capital y el aeropuerto de Shanghai Pudong de mi país son ejemplos típicos.

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

A juzgar por la experiencia de Estados Unidos, Japón y algunos países desarrollados de Europa, la industria de la construcción está a punto de estallar. convertirse en el principal mercado de aplicaciones de acero. En la actualidad, todavía existe una brecha en comparación con nuestro país. Por lo tanto, hasta ahora el acero para edificios de gran altura de mi país se ha importado del extranjero, especialmente placas de acero gruesas de más de 50 mm. El rendimiento en la dirección Z de los productos nacionales aún no cumple con los requisitos. Las placas de acero extranjeras no solo son más gruesas, sino también. puede cumplir varios requisitos de rendimiento. Por ejemplo, Japón ha podido producir placas de acero de 100 mm de espesor, que tienen los siguientes tipos:

① Hay tipos de alta resistencia y bajo precalentamiento (anteriormente precalentados a 75 °C, ahora precalentados a 50 °C). °C) Placas de acero gruesas de grado 590N/mm2 (grado HT590);

② Las placas de acero gruesas resistentes a terremotos incluyen principalmente acero de alta resistencia con bajo índice de elasticidad (grado HT590 ~ HT780) y placas de acero de bajo límite elástico. Este tipo de acero se produce principalmente en Japón y se utiliza para estructuras secundarias. Estructuralmente, este material cede primero durante un terremoto, lo que garantiza que la estructura principal reduzca las pérdidas por terremoto;

③Placa de acero gruesa ignífuga. Hay 400 N/mm2 y 490 N/mm2, y cuando el límite elástico es de 600 ℃, puede alcanzar 2/3 de eso a temperatura normal;

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

En la actualidad, casi todas las estructuras de acero nacionales de gran altura se importan del extranjero, la contratación general de los proyectos la realizan países extranjeros y la fabricación y la instalación son contratadas por mano de obra nacional barata. Esta situación debería ser. revertirlo lo antes posible, porque es incompatible con la producción nacional de acero. El estatus de un país importante es muy desproporcionado.

Las estructuras de acero de gran luz no son tan prominentes como las estructuras de acero de gran altura, pero los planes de diseño (incluida la arquitectura y la estructura) a menudo ganan licitaciones extranjeras. Esta situación está lejos del llamado del gobierno central para establecer nuestro propio sistema de innovación científica y tecnológica. Esto debería causar preocupación a la industria de la construcción de nuestro país. Vale la pena reflexionar si se debe al bajo nivel de atención o a otras razones.

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