Khi nhu cầu về "nhịp lớn, xây dựng nhanh và tiêu thụ năng lượng thấp" của ngành xây dựng tiếp tục tăng, những hạn chế của vật liệu bê tông truyền thống—trọng lượng nặng, thi công chậm và ô nhiễm cao—ngày càng trở nên nổi bật.Vật liệu xây dựng kết cấu thép, với độ bền kéo cao, mức độ chế tạo sẵn cao và khả năng tái chế, đã trở thành giải pháp ưa thích cho các địa điểm lớn, nhà máy công nghiệp và các ứng dụng khác. Và điều này thúc đẩy ngành xây dựng hướng tới chuyển đổi xanh và hiệu quả.
Các sân vận động và trung tâm triển lãm lớn yêu cầu không gian dài không có cột và vật liệu kết cấu thép mang lại khả năng thích ứng đáng kể:
Chúng chủ yếu được sử dụng cho mái nhà và kết cấu giàn. Ví dụ, các giàn thép nhịp lớn được sử dụng trong các sân vận động có thể có một nhịp trên 60 mét—dài hơn 50% so với kết cấu bê tông—cho phép thiết kế "ghế khán giả không có cột" và cải thiện việc sử dụng không gian;
Trọng lượng bản thân của chúng chỉ bằng 1/3 so với các kết cấu bê tông có cùng nhịp, giúp giảm tải trọng cho nền móng. Trong khi đó, tỷ lệ chế tạo sẵn các bộ phận đạt trên 90%, rút ngắn 40% chu kỳ lắp đặt tại chỗ—đáp ứng nhu cầu của các địa điểm lớn về "xây dựng nhanh và vận hành hiệu quả".
Nhà xưởng công nghiệp cần phải chịu được thiết bị nặng và có khả năng cải tạo thường xuyên, vật liệu kết cấu thép có những ưu điểm vượt trội:
Thích hợp cho các xưởng gia công cơ khí và thiết bị nặng, được xây dựng bằng dầm chữ H và cột thép. Một cột thép đơn có thể chịu tải trọng 50–200 tấn, cao hơn 30% so với cột bê tông, cho phép lắp đặt trực tiếp các thiết bị nặng như cần cẩu, dây chuyền sản xuất;
Nhà xưởng đúc sẵn loại bỏ nhu cầu đổ bê tông tại chỗ, rút ngắn chu kỳ thi công từ 30%–50% so với nhà xưởng bê tông. Trong những lần cải tạo nhà xưởng tiếp theo, kết cấu thép có thể tháo rời và lắp ráp lại một cách linh hoạt, tránh được “khó khăn khi phá dỡ, cải tạo” nhà xưởng truyền thống.
Các công trình cao tầng như cao ốc văn phòng, chung cư cao cấp cần cân bằng giữa an toàn và hiệu quả không gian, đồng thời vật liệu kết cấu thép thực hiện xuất sắc:
Khi sử dụng cho khung nhà chính, trọng lượng bản thân của kết cấu thép nhẹ hơn 40% so với kết cấu bê tông. Điều này làm giảm tải trọng tổng thể của tòa nhà và tăng chiều cao sàn thực (cao hơn 0,3–0,5 mét so với các tòa nhà bê tông có cùng chiều cao);
Cấp độ địa chấn của chúng có thể đạt trên Cấp 8 và khả năng chống gió của chúng tốt hơn 25% so với kết cấu bê tông — điều này khiến chúng phù hợp với những khu vực thường xuyên xảy ra động đất và tốc độ gió cao. Đồng thời, quá trình sản xuất linh kiện được công nghiệp hóa giúp giảm ô nhiễm bụi tại chỗ và điều này đáp ứng các tiêu chuẩn công trình xanh.
Cầu đường cao tốc và đường sắt cần chịu được tải trọng xe cộ và xói mòn tự nhiên trong thời gian dài, đồng thời vật liệu kết cấu thép có độ tin cậy cao:
Khi được sử dụng cho dầm cầu và kết cấu tháp thép, chúng được làm bằng thép phong hóa. Loại thép này không cần sơn thường xuyên để bảo trì. Tuổi thọ sử dụng của chúng có thể lên tới hơn 50 năm và điều này giúp giảm 60% chi phí bảo trì so với cầu thép carbon thông thường;
Cầu nhịp dài sử dụng kết cấu dầm hộp thép, với một nhịp duy nhất từ 100–500 mét—và điều này khiến chúng phù hợp với các địa hình phức tạp như sông và hẻm núi. Ngoài ra, cấu kiện đúc sẵn dễ vận chuyển, hiệu suất lắp đặt tại chỗ cao hơn 35% so với cầu bê tông.
| Kịch bản ứng dụng | Các loại dự án điển hình | Đặc tính vật liệu cốt lõi | Dữ liệu chính | Giá trị cốt lõi |
|---|---|---|---|---|
| Địa điểm công cộng lớn | Sân vận động, trung tâm triển lãm | Nhịp dài, nhẹ | Nhịp đơn ≤ 60m, chu kỳ thi công giảm 40% | Phá vỡ các giới hạn về không gian, cho phép vận hành nhanh |
| Xưởng công nghiệp | Xưởng gia công cơ khí, thiết bị nặng | Chịu tải cao, dễ dàng cải tạo | Tải trọng cột đơn: 50–200 tấn, chu kỳ giảm 30% | Thích ứng với tải nặng, cho phép cải tạo linh hoạt |
| Tòa Nhà Cao Tầng | Tòa nhà văn phòng, căn hộ cao cấp | Chống gió, chống địa chấn, nhẹ | Cấp địa chấn ≥ Cấp 8, chiều cao thực tăng 0,3–0,5m | An toàn ổn định, tối ưu hóa không gian sống |
| Kỹ thuật cầu | Cầu đường cao tốc, cầu đường sắt | Chịu được thời tiết, chống ăn mòn, nhịp dài | Tuổi thọ sử dụng ≥ 50 năm, chi phí bảo trì giảm 60% | Chịu được thời tiết và bền bỉ, thích nghi với địa hình phức tạp |
Hiện nay,Vật liệu xây dựng kết cấu thépđang phát triển theo hướng "mô-đun hóa và thông minh hóa": Một số doanh nghiệp đã đưa ra các mô-đun kết cấu thép đúc sẵn để hiện thực hóa việc xây dựng "kiểu khối xây dựng"; Công nghệ BIM (Building Information Modeling) được tích hợp để tối ưu hóa thiết kế thành phần và giảm lãng phí vật liệu. Là vật liệu cốt lõi cho quá trình chuyển đổi xanh của ngành xây dựng, ứng dụng chuyên sâu của nó trong nhiều tình huống sẽ tiếp tục giúp giảm chi phí, cải thiện hiệu quả và giảm lượng khí thải carbon trong ngành xây dựng.
