Baustoffe aus Stahl bezieht sich auf den allgemeinen Begriff für verschiedene Materialien, die hauptsächlich aus Stahl bestehen und durch Schmelzen, Walzen, Schweißen, Kaltbiegen und andere Verfahren verarbeitet und geformt werden und in der Hauptstruktur oder dem Umschließungssystem von Gebäuden und Bauwerken verwendet werden. Sie haben traditionelle Ziegel-, Holz- und Steinmaterialien überholt und sind zum Grundpfeiler der modernen Bauindustrie geworden.
Zu den Kernmitgliedern gehören:
Baustahl: wie warmgewalzter H-förmiger Stahl, I-förmiger Stahl (I-förmiger Stahl), Winkelstahl, Kanalstahl, quadratisches/rechteckiges Rohr (kastenförmiger Stahl), rundes Stahlrohr, Stahlplatte usw., die das Skelett des Gebäudes bilden (Träger, Säulen, Fachwerke).
Bewehrungsstäbe: Gewindestahl, einfache Rundstahlstäbe usw. werden in Beton eingebettet, um Stahlbeton zu bilden, wodurch die Zugfestigkeit erheblich verbessert wird.
Kaltgebogener dünnwandiger Stahl: Dünne Stahlplatten werden in C-förmige, U-förmige, Z-förmige und andere Querschnitte kaltgebogen und für leichte Stahlkonstruktionen (z. B. niedrige Wohngebäude, Zwischengeschosse) und Sekundärkonstruktionen verwendet.
Stahlplatten/Metallplatten: Wird für Bodenbeläge (gewellte Stahlplatten) und Wand-/Dachgehäusesysteme (farbige Stahlplatten, Sandwichpaneele) verwendet.
Anschlüsse: Hochfeste Bolzen, Schweißmaterialien, Verbindungsplatten usw., um die Integrität und Stabilität der Struktur sicherzustellen.
Kernfunktionen:
Hervorragende Festigkeit und geringes Gewicht: Das extrem hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ermöglicht den Bau von Gebäuden mit großen Spannweiten und großen Durchfahrtshöhen, wodurch die Fundamentlast reduziert wird.
Homogenität und Zuverlässigkeit: Das Material ist einheitlich, die mechanischen Eigenschaften sind stabil, die Qualitätskontrolle des Produktionsprozesses ist streng und die Ergebnisse der Konstruktionsberechnung sind zuverlässig.
Hervorragende Zähigkeit des Kunststoffs: Er kann enorme Energie (z. B. Erdbeben und Windlasten) absorbieren und neigt nicht zu plötzlichen Sprödbrüchen.
Werksseitige Vorfertigung und effiziente Montage: Die Bauteile werden im Werk präzise vorgefertigt, die Verschraubung bzw. Verschweißung erfolgt schnell vor Ort, was die Bauzeit deutlich verkürzt.
Grün und nachhaltig: Hochgradig recycelbar (die Recyclingquote kann mehr als 95 % erreichen) und die Bauverschmutzung ist gering (hauptsächlich Trockenbetrieb).
Flexibles Design und freie Modellierung: Starke Plastizität, einfache Realisierung komplexer und neuartiger architektonischer Formen und großer Platzbedarf.
1. Warum Stahlbaumaterialien wählen?
Im Wettbewerb vieler Baustoffe stechen Stahlwerkstoffe hervor, deren Vorteile durch nichts zu ersetzen sind:
Hervorragende wirtschaftliche Vorteile:
Kurze Bauzeit = schnelle Kapitalrückgewinnung: Die Vorfertigungs- und Montagegeschwindigkeit geht weit über die herkömmlicher Betonkonstruktionen hinaus, wodurch viel Zeit und Arbeitskosten gespart werden und das Projekt früher in Betrieb genommen wird, um Vorteile zu erzielen.
Reduzierung der Gesamtkosten: Reduziertes strukturelles Eigengewicht spart Fundamentkosten; Die Fabrikproduktion reduziert den Abfall vor Ort; spätere Wartungskosten sind relativ gering; hohe Raumausnutzung (großes Stützenraster, kleiner Balken- und Stützenquerschnitt).
Langfristiger Wert: Starke Haltbarkeit reduziert die Häufigkeit von Renovierungen, hat eine lange Lebensdauer und einen guten Restwert (recycelbar).
Top-Leistungsvorteile:
Sicher und zuverlässig: Hohe Festigkeit und hohe Duktilität sorgen für eine hervorragende Erdbeben- und Windbeständigkeit, was eine ideale Wahl für erdbebengefährdete Gebiete und Taifungebiete ist.
Stabile und kontrollierbare Qualität: Die Produktionsumgebung im Werk ist streng, die Qualitätsprüfungsstandards sind hoch und die Genauigkeit der Komponenten ist garantiert.
Große Spannweite und großer Raum: Erstellen Sie problemlos großspannige Strukturen ohne oder mit wenigen Stützen (z. B. Turnhallen, Fabriken, Ausstellungshallen).
Einfache Umgestaltung und Erweiterung: Das Struktursystem ist klar, was sich für eine spätere Verstärkung, das Hinzufügen von Böden oder die Neuaufteilung des Raums eignet.
Eine grüne Wahl für nachhaltige Entwicklung:
Ein Modell der Kreislaufwirtschaft: Stahl ist derzeit einer der Werkstoffe mit der höchsten Recyclingquote. Es kann nahezu unbegrenzt recycelt werden, ohne die Leistung zu beeinträchtigen, wodurch Bauschutt und Ressourcenverbrauch erheblich reduziert werden (nach Angaben der World Steel Association).
Geringer CO2-Fußabdruck: Obwohl der Energieverbrauch bei der Produktion hoch ist, reduzieren die lange Lebensdauer, die Recyclingfähigkeit und die vorgefertigte Bauweise den Energieverbrauch und die Emissionen vor Ort, wodurch die CO2-Emissionen des gesamten Lebenszyklus wettbewerbsfähig werden. Der kurze Prozess der Verwendung von Stahlschrott aus Elektrolichtbogenöfen kann die CO2-Emissionen weiter reduzieren.
Reduzieren Sie die Verschmutzung vor Ort: Der Trockenbetrieb ist die Hauptmethode, die die Belastung der Umwelt durch Lärm, Staub und Nassbetriebsabwasser erheblich reduziert.
Kompatibel mit grüner Technologie: Der Stahlrahmen ist eine ideale Plattform für die Integration energiesparender Technologien wie Solar-Photovoltaik-Module und Gründächer.
Design- und Konstruktionsflexibilität:
Formfreiheit: Verwirklichen Sie die uneingeschränkte Kreativität des Architekten und schaffen Sie viele ikonische Gebäude (wie das Vogelneststadion und den Eiffelturm).
Vorfertigung und Montage: Eine hochindustrialisierte Bauweise, die weniger vom Wetter beeinflusst wird und eine bessere Qualitäts- und Bauzeitkontrolle bietet, die der Entwicklungsrichtung der Bauindustrialisierung entspricht.
Hohe Präzision: Die werkseigene Fertigung sorgt für genaue Bauteilabmessungen und kleine Montagefehler auf der Baustelle.
2. Hauptanwendungsbereiche von Stahlbaustoffen
Die starke Anpassungsfähigkeit von Stahlmaterialien lässt sie in Bauprojekten aller Art in Erscheinung treten:
Industriebauten:
Fabrik/Werkstatt: Die bevorzugte Bauform für ein- oder mehrstöckige Fabriken. Große Spannweiten und große Räume entsprechen der Anordnung von Produktionsanlagen und Montagelinien.
Lager-/Logistikzentrum: Die Stahlkonstruktion ist die perfekte Lösung für große lichte Höhe und Säulenabstände, um die Lagerung der Ladung und eine effiziente Zirkulation zu erleichtern.
Schwerindustrieanlagen: Zum Beispiel Rahmen, Geräteplattformen und Rohrhalterungen von Kraftwerken, Raffinerien und Chemieanlagen.
Gewerbliche und öffentliche Gebäude:
Große Einkaufszentren/Einkaufszentren: Um Kunden anzulocken, sind großzügige und flexible Innenräume erforderlich.
Bürogebäude/Hochhäuser: Die kombinierte Kernrohr-Stahlrahmenkonstruktion ist die gängige Form moderner Superhochhäuser (z. B. Shanghai Tower).
Stadien/Kongress- und Ausstellungszentren: Realisieren Sie Dächer mit extrem großer Spannweite und freie Tribünen, um ein schockierendes Raumerlebnis zu bieten (z. B. das Vogelnest und große Flughafenterminals).
Schulen/Krankenhäuser/Flughäfen/Verkehrsknotenpunkte: Erfordern schnelle Bauarbeiten, geringe Störungen und eine flexible Raumaufteilung.
Infrastruktur:
Brücken: Die Hauptkabel, Pylone und Brückendecks von Brücken mit großer Spannweite (Hängebrücken und Schrägseilbrücken) sind Schlüsselkomponenten; Stahlbrücken mit kleiner und mittlerer Spannweite werden immer häufiger eingesetzt.
Turmmastkonstruktionen: Strommasten, Kommunikationstürme, Türme von Windkraftanlagen usw.
Offshore-Plattformen: Die Hauptstruktur von Offshore-Ölbohrplattformen.
Aufstrebende und mehrstöckige Bereiche:
Mehrstöckige Gebäude: Der Einsatz leichter Stahlkielsysteme in Bürogebäuden, Mehrfamilienhäusern und Hotels (insbesondere Modulgebäuden) nimmt rasant zu.
Flach- und Wohngebäude:
Villen/Residenzen aus Leichtstahl: Kaltgebogene dünnwandige Kielsysteme aus Leichtstahl, schnelle Bauweise, gute Wärmedämmung und energiesparende Leistung sowie ausgezeichnete Erdbebensicherheit.
Mehrstöckige Wohngebäude mit Stahlkonstruktion: Schrittweise Förderung, um den „Arbeitskräftemangel“ zu beheben und die Qualität der Gebäude und den Industrialisierungsgrad zu verbessern.
Sonderbauten: Sendemasten, Skulpturen, temporäre Bauten (mobile Häuser, Bühnen) etc.
3. Häufig gestellte Fragen (Q&A)
F: Sind Gebäude mit Stahlkonstruktion teurer als Gebäude aus Stahlbeton?
A: Das lässt sich nicht verallgemeinern. Die anfänglichen Materialkosten können etwas höher sein, aber unter Berücksichtigung der Gesamtkosten (Einsparung von Finanz- und Verwaltungskosten durch verkürzte Bauzeit, reduzierte Grundkosten, Vorteile durch hohe Raumnutzung, niedrige langfristige Wartungskosten, erzielbarer Wert usw.) haben Stahlkonstruktionen in der Regel erhebliche wirtschaftliche Vorteile, insbesondere bei groß angelegten Industrie-, Gewerbe- und Bauzeitprojekten.
F: Was soll ich tun, wenn Stahl zu Rost und Korrosion neigt?
A: Dies ist vermeidbar und kontrollierbar. Moderne Stahlkonstruktionen verfügen über zahlreiche Schutzmaßnahmen:
Oberflächenvorbehandlung: Sandstrahlen, um den Rost bis zum angegebenen Grad zu entfernen.
Langzeit-Korrosionsschutzbeschichtung: Sprühgrundierung, Zwischenfarbe, Deckschicht (z. B. Epoxid-Zink-reiche Grundierung, Epoxid-Glimmer-Eisen-Zwischenfarbe, Polyurethan-Deckschicht), Beschichtungssystem und -dicke entsprechend dem Korrosionsgrad der Umgebung auslegen.
Feuerverzinkung: Sehr effektiv für kleine Bauteile oder Teile in rauen Umgebungen.
Witterungsbeständiger Stahl: Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen bildet sich eine stabile und dichte Rostschicht zum Schutz des Untergrunds, sodass kein Anstrich und keine Wartung erforderlich ist (häufig bei exponierten Strukturen erforderlich).
Kathodischer Schutz: Wird für Unterwasser- oder unterirdische Strukturen (z. B. Pfahlgründungen von Offshore-Plattformen) verwendet. Standarddesign, sorgfältige Konstruktion sowie regelmäßige Inspektion und Wartung können den langfristigen Betrieb von Stahlkonstruktionen gewährleisten.
F: Stahl ist nicht feuerbeständig. Was soll ich tun, wenn ein Brand entsteht?
A: Obwohl Stahl nicht brennbar ist, nimmt seine Festigkeit bei hohen Temperaturen (über etwa 550 °C) stark ab. Daher ist der Brandschutz eine zwingende Anforderung bei der Konstruktion von Stahlkonstruktionen. Zu den gängigen Methoden gehören:
Feuerhemmende Beschichtung: Intumeszierende (dehnt sich im Feuer aus und bildet eine isolierende Kohlenstoffschicht) oder nicht-intumeszierende (dicke Isolierung) feuerhemmende Beschichtung.
Feuerfeste Plattenverpackung: Wie Gipskartonplatten, Kalziumsilikatplatten, Steinwolleplatten usw.
Beton-/Mörtelumhüllung: Bilden Sie eine Schutzschicht.
Mit Wasser gefüllte Struktur (Wassermantel).
Durch wissenschaftliche Planung und Konstruktion kann die Feuerwiderstandsgrenze von Stahlkonstruktionen die Anforderungen der Brandschutzvorschriften für Gebäude vollständig erfüllen.
F: Ist die Schall- und Wärmedämmwirkung von Gebäuden mit Stahlkonstruktion gut?
A: Stahl selbst ist ein guter Wärmeleiter (schnelle Wärmeleitung), aber die Wärme- und Schalldämmleistung von Gebäuden mit Stahlkonstruktion hängt hauptsächlich von seinem Gehäusesystem und den Füllmaterialien ab (z. B. Wand-/Dachdämmwolle, Sandwichpaneele, Innen- und Außenwanddekorplatten, Bodenschalldämmstruktur). Moderne Stahlkonstruktionssysteme können die Komfortanforderungen traditioneller Gebäude durch eine sinnvolle Gestaltung der Dämmschichten, den Einsatz der Bruchbrückentechnologie (Blockierung von Wärmebrücken), die Füllung mit leistungsstarken Schalldämmstoffen und andere Maßnahmen vollständig erfüllen oder sogar übertreffen. Eine leichte Kielwand aus Stahl, gefüllt mit Glaswolle oder Steinwolle, ist eine ausgezeichnete Wärme- und Schalldämmkonstruktion.
F: Ist eine Stahlkonstruktion für den Wohnbereich geeignet?
A: Sehr geeignet und eine der zukünftigen Entwicklungsrichtungen.
Das leichte Stahlkielsystem wird häufig in Flachvillen, Landhäusern, Wohnungen, Modulhäusern, beim Wiederaufbau nach Katastrophen usw. eingesetzt und bietet die Vorteile einer guten Erdbebensicherheit, einer schnellen Bauweise, Energieeinsparung und Umweltschutz sowie flexiblen Raumangebots.
Die Technologie mehrstöckiger Wohngebäude mit Stahlkonstruktion ist ausgereift und im Ausland weit verbreitet und wird auch in China aktiv gefördert. Seine Vorteile sind eine schnelle Baugeschwindigkeit (etwa ein Drittel kürzer als bei herkömmlichen Bauweisen), eine hohe Qualität der werkseitig hergestellten Komponenten, eine hohe Hausrate, eine überlegene seismische Leistung und eine einfachere Realisierung von umweltfreundlichen Gebäuden und industrialisiertem Bauen (Fertiggebäude).
Baumaterialien aus Stahl haben das Gesicht der modernen Architektur mit ihrer beispiellosen Festigkeit, Zähigkeit, Baugeschwindigkeit, Designflexibilität und Nachhaltigkeit grundlegend verändert. Von prächtigen Wahrzeichengebäuden bis hin zu effizienten und praktischen Industrieanlagen, von Brücken über natürliche Wassergräben bis hin zu warmen und komfortablen Häusern – Stahlkonstruktionen schaffen still und leise sicherere, effizientere und umweltfreundlichere Räume für Menschen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Materialwissenschaft, Fertigungstechnologie und Designkonzepte wird Stahl als Kerngerüst von Gebäuden eine immer wichtigere Rolle bei der Gestaltung einer nachhaltigen zukünftigen Lebensumwelt spielen. Wer sich für Stahl entscheidet, entscheidet sich für eine starke, effiziente und umweltfreundliche Zukunft der Architektur.
