Materiale de construcție din oțel se referă la termenul general pentru diferite materiale care sunt compuse în principal din oțel și sunt prelucrate și formate prin topire, laminare, sudare, îndoire la rece și alte procese și sunt utilizate în structura principală sau sistemul de incintă a clădirilor și structurilor. Au depășit materialele tradiționale din cărămidă, lemn și piatră și au devenit pilonul central al industriei moderne de construcții.
Membrii de bază includ:
Oțel de structură: precum oțel laminat la cald în formă de H, oțel în formă de I (oțel în formă de I), oțel unghiular, oțel pentru canal, tub pătrat/dreptunghiular (oțel în formă de cutie), tub rotund de oțel, tablă de oțel etc., care constituie scheletul clădirii (grinzi, stâlpi, ferme).
Bara de armare: Oțelul filetat, barele de oțel rotunde simple etc., sunt încorporate în beton pentru a forma betonul armat, îmbunătățind considerabil rezistența la tracțiune.
Oțel cu pereți subțiri îndoit la rece: plăcile subțiri de oțel sunt îndoite la rece în secțiuni transversale în formă de C, U, Z și alte secțiuni transversale, utilizate pentru structuri ușoare din oțel (cum ar fi clădiri rezidențiale joase, mezanin) și structuri secundare.
Plăci de oțel/plăci metalice: utilizate pentru podele (plăci de oțel ondulat), sisteme de incinte de perete/acoperiș (plăci de oțel colorate, panouri sandwich).
Conectori: șuruburi de înaltă rezistență, materiale de sudură, plăci de legătură etc., pentru a asigura integritatea și stabilitatea structurii.
Caracteristici de bază:
Rezistență excelentă și greutate redusă: Raportul rezistență-greutate extrem de ridicat permite construirea de clădiri cu deschideri mari și degajări mari, reducând sarcina de fundație.
Omogenitate și fiabilitate: materialul este uniform, proprietățile mecanice sunt stabile, controlul calității procesului de producție este strict, iar rezultatele calculului de proiectare sunt fiabile.
Rezistență plastică excelentă: poate absorbi energie uriașă (cum ar fi cutremure și încărcături de vânt) și nu este predispus la fracturi bruște fragile.
Prefabricare din fabrică și asamblare eficientă: Componentele sunt prefabricate cu precizie în fabrică, iar îmbinarea șuruburilor sau sudarea este rapidă la fața locului, ceea ce scurtează foarte mult perioada de construcție.
Verde și durabil: Foarte reciclabil (rata de reciclare poate ajunge la peste 95%), iar poluarea în construcție este scăzută (în principal funcționare uscată).
Design flexibil și modelare liberă: plasticitate puternică, forme arhitecturale complexe și noi și cerințe mari de spațiu.
1. De ce să alegeți materiale de construcție din oțel?
În competiția multor materiale de construcție, materialele din oțel ies în evidență, iar avantajele lor sunt de neînlocuit:
Beneficii economice excelente:
Perioada scurtă de construcție = recuperare rapidă a capitalului: Viteza de construcție a prefabricarii și a ansamblului depășește cu mult structurile tradiționale din beton, economisind mult timp și costuri cu forța de muncă, iar proiectul este pus în funcțiune mai devreme pentru a genera beneficii.
Reducerea costurilor totale: greutatea proprie structurală redusă economisește costul fundației; producția din fabrică reduce deșeurile la fața locului; costurile de întreținere ulterioare sunt relativ scăzute; utilizare mare a spațiului (grilă de stâlp mare, grinda mică și secțiunea stâlpului).
Valoare pe termen lung: Durabilitatea puternică reduce frecvența renovării, are o durată lungă de viață și o valoare reziduală bună (reciclabilă).
Avantaje de performanță de top:
Sigur și fiabil: rezistența ridicată și ductilitatea ridicată oferă o rezistență excelentă la cutremur și vânt, ceea ce este o alegere ideală pentru zonele predispuse la cutremur și zonele de taifun.
Calitate stabilă și controlabilă: Mediul de producție din fabrică este strict, standardele de inspecție a calității sunt ridicate și precizia componentelor este garantată.
Spațiu mare și spațiu mare: Realizați cu ușurință structuri cu deschidere mare, fără coloane sau cu puține coloane (cum ar fi săli de sport, fabrici, săli de expoziție).
Ușor de transformat și extins: Sistemul structural este clar, ceea ce este convenabil pentru armarea ulterioară, adăugarea de podele sau reîmpărțirea spațiului.
O alegere verde pentru dezvoltare durabilă:
Un model de economie circulară: oțelul este unul dintre materialele cu cea mai mare rată de reciclare în prezent. Poate fi reciclat aproape la infinit fără a reduce performanța, reducând semnificativ deșeurile de construcție și consumul de resurse (conform datelor de la World Steel Association).
Amprenta redusă de carbon: Deși consumul de energie de producție este mare, durata de viață lungă, reciclabilitatea și construcția prefabricată reduc consumul de energie și emisiile la fața locului, făcând emisiile de carbon ale întregului ciclu de viață competitive. Procesul scurt de utilizare a deșeurilor de oțel din cuptorul cu arc electric poate reduce și mai mult emisiile de carbon.
Reduceți poluarea la fața locului: operațiunea uscată este metoda principală, care reduce foarte mult poluarea zgomotului, prafului și a apelor uzate de funcționare umedă a mediului.
Compatibil cu tehnologia ecologică: Cadrul din oțel este o platformă ideală pentru integrarea tehnologiilor de economisire a energiei, cum ar fi panourile solare fotovoltaice și acoperișurile verzi.
Flexibilitate în proiectare și construcție:
Libertatea formei: realizează creativitatea neîngrădită a arhitectului și creează multe clădiri emblematice (cum ar fi Stadionul Cuibul de Păsări și Turnul Eiffel).
Prefabricare și asamblare: O metodă de construcție extrem de industrializată, care este mai puțin afectată de vreme, cu o calitate mai bună și un control al perioadei de construcție, care este în conformitate cu direcția de dezvoltare a industrializării clădirilor.
Precizie ridicată: producția din fabrică asigură dimensiuni precise ale componentelor și erori mici de asamblare pe șantier.
2. Domenii cheie de aplicare ale materialelor de construcție din oțel
Adaptabilitatea puternică a materialelor din oțel îl face să apară în toate tipurile de proiecte de construcție:
Clădiri industriale:
Fabrică/atelier: Forma structurală preferată pentru fabricile cu un singur etaj sau cu mai multe etaje. Întinderi mari și spații mari îndeplinesc configurația echipamentelor de producție și a liniilor de asamblare.
Depozit/centru logistic: Structura din oțel este soluția perfectă pentru înălțimea liberă mare și distanța dintre coloane pentru a facilita depozitarea încărcăturii și circulația eficientă.
Instalații industriale grele: cum ar fi cadre, platforme de echipamente și suporturi de conducte ale centralelor electrice, rafinăriilor și uzinelor chimice.
Clădiri comerciale și publice:
Mall-uri/centre comerciale mari: sunt necesare spații interioare spațioase și flexibile pentru a atrage clienți.
Clădiri de birouri/clădiri înalte: Structura combinată cu cadru din oțel din miez este forma principală a clădirilor moderne super-înalte (cum ar fi Turnul Shanghai).
Stadioane/Centre de convenții și expoziții: Realizați acoperișuri foarte mari și tribune neobstrucționate pentru a oferi o experiență spațială șocantă (cum ar fi Cuibul de pasăre și terminalele mari ale aeroporturilor).
Școli/Spitale/Aeroporturi/Noduri de transport: necesită o construcție rapidă, interferență redusă și un aspect spațial flexibil.
Infrastructură:
Poduri: Cablurile principale, stâlpii și platformele de pod ale podurilor cu deschidere mare (poduri suspendate și poduri armate) sunt componente cheie; podurile din oțel de deschidere mică și medie sunt din ce în ce mai utilizate.
Structuri de catarg de turn: turnuri de putere, turnuri de comunicații, turnuri de turbine eoliene etc.
Platforme offshore: Structura principală a platformelor de foraj petrolier offshore.
Domenii emergente și cu mai multe etaje:
Clădiri cu mai multe etaje: aplicarea sistemelor ușoare de chilă din oțel în clădiri de birouri, clădiri de apartamente și hoteluri (în special clădiri modulare) este în creștere rapidă.
Clădiri mici și rezidențiale:
Vile/reședințe ușoare din oțel: sisteme de chilă ușoară din oțel cu pereți subțiri îndoite la rece, construcție rapidă, izolație termică bună și performanță de economisire a energiei și rezistență excelentă la cutremur.
Clădiri rezidențiale cu structură de oțel cu mai multe etaje: promovați-le treptat pentru a rezolva „lipsa de forță de muncă” și pentru a îmbunătăți calitatea clădirilor și nivelul de industrializare.
Structuri speciale: turnuri de transmisie, sculpturi, cladiri temporare (case mobile, scene), etc.
3. Întrebări frecvente (Întrebări și răspunsuri)
Î: Sunt clădirile cu structuri de oțel mai scumpe decât clădirile din beton armat?
R: Nu poate fi generalizat. Costul inițial al materialului poate fi puțin mai mare, dar având în vedere costul cuprinzător (costuri financiare și de management economisite prin reducerea perioadei de construcție, costuri de bază reduse, beneficii aduse de utilizarea ridicată a spațiului, costuri reduse de întreținere pe termen lung, valoare recuperabilă etc.), structurile din oțel au de obicei avantaje economice semnificative, în special în proiectele industriale, comerciale și de construcții de anvergură.
Î: Ce ar trebui să fac dacă oțelul este predispus la rugină și coroziune?
R: Acest lucru este prevenibil și controlabil. Structurile moderne din oțel adoptă mai multe măsuri de protecție:
Pretratarea suprafeței: sablare pentru a îndepărta rugina la nivelul specificat.
Acoperire anticorozivă pe termen lung: grund pulverizat, vopsea intermediară, strat superior (cum ar fi grund epoxidic bogat în zinc, strat intermediar de vopsea poliuretanică din fier micaceu epoxidic), proiectați sistemul de acoperire și grosimea în funcție de nivelul de coroziune a mediului.
Galvanizare la cald: Foarte eficient pentru componente sau piese mici în medii dure.
Oțel rezistent la intemperii: Un strat de rugină stabil și dens se va forma în anumite condiții atmosferice pentru a proteja substratul, eliminând nevoia de vopsire și întreținere (utilizată adesea pentru structurile expuse).
Protecție catodică: utilizată pentru structuri subacvatice sau subterane (cum ar fi fundațiile de piloți de platformă offshore). Designul standard, construcția atentă și inspecția și întreținerea regulată pot asigura funcționarea pe termen lung a structurilor din oțel.
Î: Oțelul nu este rezistent la foc, ce ar trebui să fac dacă are loc un incendiu?
R: Deși oțelul este neinflamabil, rezistența sa va scădea brusc la temperaturi ridicate (peste aproximativ 550°C). Prin urmare, protecția împotriva incendiilor este o cerință obligatorie pentru proiectarea structurii de oțel. Metodele comune includ:
Acoperire ignifugă: acoperire ignifugă intumescentă (se extinde în foc pentru a forma un strat de carbon izolator) sau neintumescent (izolație groasă).
Ambalare placă ignifugă: cum ar fi plăcile de gips, placă de silicat de calciu, placă de vată de rocă etc.
Înveliș pentru beton/mortar: Formați un strat protector.
Structură umplută cu apă (manta de apă).
Prin proiectarea și construcția științifică, limita de rezistență la foc a structurilor din oțel poate îndeplini pe deplin cerințele reglementărilor privind protecția împotriva incendiilor.
Î: Izolarea fonică și efectul de izolare termică a clădirilor din oțel este bun?
R: Oțelul în sine este un bun conductor de căldură (conducție rapidă a căldurii), dar izolarea termică și performanța de izolare fonică a clădirilor cu structură din oțel depinde în principal de sistemul său de incintă și de materialele de umplere (cum ar fi vata de izolație a peretelui/acoperișului, panouri sandwich, panouri decorative de perete interior și exterior, structura de izolare fonică a podelei). Sistemele moderne de structuri din oțel pot îndeplini pe deplin sau chiar depăși cerințele de confort ale clădirilor tradiționale prin proiectarea rezonabilă a straturilor de izolație, utilizarea tehnologiei podurilor sparte (blocarea punților termice), umplerea cu materiale de izolare fonică de înaltă performanță și alte măsuri. Peretele ușor din oțel umplut cu vată de sticlă sau vată de rocă este o structură excelentă de izolare termică și de izolare fonică.
Î: Este structura de oțel potrivită pentru uz rezidențial?
R: Foarte potrivit și una dintre direcțiile de dezvoltare viitoare.
Sistemul ușor de chilă din oțel este utilizat pe scară largă în vile joase, case rurale, apartamente, case modulare, reconstrucție post-dezastru etc., cu avantajele unei bune rezistențe la cutremur, construcție rapidă, economisire a energiei și protecție a mediului și spațiu flexibil.
Tehnologia clădirilor rezidențiale cu mai multe etaje structurate din oțel este matură și utilizată pe scară largă în străinătate și este, de asemenea, promovată activ în China. Avantajele sale sunt viteza de construcție rapidă (aproximativ 1/3 mai scurtă decât cele tradiționale), calitatea înaltă a componentelor produse în fabrică, rata ridicată a casei, performanța seismică superioară și realizarea mai ușoară a clădirilor verzi și a construcțiilor industrializate (cladiri prefabricate).
Materialele de construcție din oțel au schimbat profund fața arhitecturii moderne cu rezistența, duritatea, viteza de construcție, flexibilitatea și durabilitatea lor de neegalat. De la clădiri emblematice magnifice la fabrici industriale eficiente și practice, de la poduri peste șanțuri naturale până la case calde și confortabile, structurile din oțel construiesc în tăcere spații mai sigure, mai eficiente și mai verzi pentru oameni. Odată cu progresul continuu al științei materialelor, al tehnologiei de fabricație și al conceptelor de design, oțelul, ca schelet de bază al clădirilor, va juca un rol din ce în ce mai important în formarea unui viitor mediu de viață durabil. A alege oțel înseamnă a alege un viitor puternic, eficient și ecologic al arhitecturii.
