钢结构住宅怎么样

钢结构住宅怎么样
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6问钢结构住宅:钢结构住宅什么样?

“室外的事情室内做,高空的事情地面做,危险复杂的事情机器做,污染环境的事情不做”,这里描述的就是钢结构住宅的建设过程。

“平均两天半到三天一层,不到两年的时间一期27.5万平方米已进入最后的机电设备安装调试和室内装饰阶段。”9月23日,由杭萧钢构股份有限公司建设的包头万郡·大都城一期工程开盘,其建设速度之快,其建造方式之独特引起了社会的关注。

事实上,早在2008年,杭萧钢构就在萧山建成了24层杭萧钢构集体公寓,2009年,他们承建的国内最大的钢结构住宅群——武汉世纪家园整体竣工并交付使用。作为住建部科技示范项目工程,时至今日,它依然是我国已交付使用的最大的钢结构住宅群。

在整个社会尚无认知的环境下,杭萧钢构以极大的勇气和智慧投身到钢结构住宅领域,十几年锲而不舍投巨资研发,建立起完全自主知识产权的钢结构住宅体系,为我国建筑工业化、住宅产业化发展闯出一条新路。在节能减排压力与日俱增,钢铁行业产能过剩,大力发展绿色建筑的今天,大规模推广钢结构住宅势在必行。让我们走近武汉世纪家园,走近拥有自主知识产权,一直低调潜行的钢结构住宅群,也希望借此增进社会对钢结构住宅的认知。

一问“钢结构住宅什么样?”

武汉世纪家园住宅小区位于武汉市江岸区,是由武汉香利房地产公司开发,浙江杭萧钢构股份有限公司承建的钢结构住宅项目,有11幢22-24层的高层钢结构住宅组成,总建筑面积26万平方米。

走近这一高楼林立的住宅群,若不是有人告知这是钢结构住宅,单从外观很难看出它与传统建筑有什么不同。

“同等建筑面积我们的房子要大一些”,“冬天不冷夏天不热,住着舒服”,走访小区住户,听到最多的是亲身感受。

“武汉世纪家园小区钢结构住宅项目应用了杭萧钢构多项新的研发成果,其中最大的亮点是新型CCA板灌浆外墙、冷弯高频焊接矩形钢管混凝土柱和高频焊接H型钢梁的应用。”杭萧钢构副总工程师李文斌告诉记者。

从楼板系统、结构体系、墙体系统三方面入手,李文斌为我们详细解剖钢结构住宅,从差异中认识钢结构住宅。

首先,钢结构住宅楼板系统有什么不同?

不同于传统施工方式的现浇混凝土楼板,杭萧钢构开发出“钢筋桁架楼承板”,就是将楼板中的钢筋在工厂中加工成钢筋桁架,并将钢筋桁架与镀锌压型钢板焊接成一体的组合模版。在施工现场,将其铺设在钢梁上,进行少量附加钢筋绑扎,浇注混凝土,形成钢筋桁架混凝土楼板。

“通过武汉世纪家园等住宅建设的实践,我们把钢筋桁架混凝土楼板总结为十大优点”,李文斌逐一盘点:一,现场绑扎工作量减少60%~70%,可进一步缩短工期。二,比普通压型钢

板—混凝土组合楼板的厚度减少约50mm,混凝土用量减少,室内净高增加。三,栓钉焊接质量更容易保证。四,底面平整,感观好,钢板损耗更少。五,力学性能与现浇楼板基本相同,使用阶段板底基本不开裂。六,与现浇楼板的防火性能相当,钢板不参与使用阶段受力,不需考虑防腐问题。七,钢筋排列均匀,保护层厚度有可靠保证。八,通过改变桁架高度以适用跨度较大的楼板。九,楼板的双向刚度相近,有利于建筑物抗震,也可做成双向板。十,桁架受力模式合理,综合造价低。

其次,钢结构住宅框架结构体系有什么不同?

不同于传统混凝土结构,本工程结构体系采用高频焊接矩形钢管混凝土柱框架-混凝土筒体体系,在筒体中设置钢柱、钢梁。

高频焊接矩形钢管是将一定宽度的钢带,在常温条件下经过一组纵向排列的轧辊,逐步变形,达到适用要求的尺寸,而后通过高频焊接而成的具有闭口断面的型钢产品,是目前我国三种H型钢类型即热轧H型钢、焊接H型钢和高频焊接H型钢之一,具有截面模量大,承载力高、制作方便等优点。

李文斌告诉记者,六大优点凸显了高频焊接矩(方)形钢管混凝土柱的独特价值:

一是质量稳定。节材相比由四块钢板焊接而成的矩形钢管,冷弯高频焊接方钢管仅有一条通长焊缝,焊接变形影响范围小,焊接质量稳定,材料损耗少。

二是承载力高,节省用钢量。钢管混凝土构件在轴向压力作用下,混凝土由于受到钢管的约束作用而处于三向受压状态,其强度得到进一步提高;而混凝土的存在还可以避免或延缓薄壁钢管过早的发生局部屈服,使得钢材的承载力得以充分发挥。二者相结合,相互取长补短。在要求相同承载力的条件下,钢管砼柱的用钢量远小于纯钢柱。

三是塑性变形能力增强,抗震性能好。混凝土脆性大,高强度混凝土更是如此。但是如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土,国内外的试验结果表眀,核心混凝土在钢管的约束下,不但改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时具有较大的塑性变形,提高了建筑的耗能能力;钢管于混凝土共同工作,节点域刚度大,抗剪承载力高,能够避免纯钢柱在大震情况下易发生剪切破坏的缺点;在强震下,较容易满足强柱弱梁的抗震机理要求。

四是抗侧刚度大。与纯钢柱框架相比,钢管混凝土柱框架的抗侧力刚度大,侧移小,舒适性好,且效应小,稳定性好。

五是耐火性能良好。火灾时,混凝土吸收热量,从而使钢管结构较之纯钢结构具有更好的耐火性能,可降低防火处理费用。

六是现场施工、安装方便。与钢筋砼柱相比,采用钢管砼柱不需要绑扎钢筋、支模和拆模等工序;与纯钢柱相比,钢管壁厚较薄,自重小,运输、吊装方便。

再次,钢结构住宅墙体系统有什么不同?

钢结构住宅的难点在墙体,不同于传统墙体,CCA板整体灌浆墙是以汉德邦CCA板为面板,以轻钢龙骨为立柱,在其空腔内泵入混凝土而形成的复合整体式实心墙体。

李文斌从四个方面概括其优点:

第一,节能环保。CCA板的主要原材料是黄砂,灌浆料主要由黄砂、粉煤灰、EPS颗粒、水泥按一定比例混合而成,这些原材料的开采和利用不会造成对生态资源的破坏,所有组成材料都不含有害物质、无辐射,绿色环保,而且龙骨可回收冶炼,灌浆料强度不高,可经粉碎处理循环利用。汉德邦CCA板灌浆墙的导热系数较低,600密度等级EPS混凝土灌浆,200厚CCA板灌浆墙的传热系数为0.96,相当于600mm厚度的砖墙节能效果显著,符合目前国家发展绿色建筑和限制粘土砖节省耕地资源的国情。

第二,省地节材。武汉世纪家园外墙总面积为80632.6平方米,采用200mm厚新型CCA板灌浆墙。如果采用传统的粘土,按照60万块砖毁1亩耕地,每万块砖消耗1吨标准煤来计算,就可替换1100万块粘土砖,相当于节省耕地约18.4亩,节省约1100吨标准煤。

第三,性能与性价比高。武汉世纪家园住宅外墙均采用高密度CCA板,厚度为10mm;内侧采用中密度CCA板,厚度为8mm;两层CCA板之间灌600密度等级的EPS混凝土,厚度为200mm;经过国家建筑材料检验测试中心试验检测,CCA板灌浆墙相当于600mm厚粘土砖墙,所以有效使用面积大。

由于是实心墙体,与主体结构采用弹性连接,CCA板灌浆墙体有着很好的抗震性能,且实心墙的握钉力好,解决了轻质轻体在吊挂方面的不足。

CCA板灌浆墙由于其自重较轻,属于轻质墙体,从而可以降低基础和结构的造价,是与钢结构体系相匹配的一种优质墙体。

第四,施工速度快。CCA板灌浆墙体在施工安装方面,操作简单,速度快。由于墙体表面平整度较好,墙体成型后,未经装修工程就可拥有很好的外观表面。与砌块墙相比,节省抹灰分项。由于CCA板板幅较大,所以与目前使用较为广泛的GRC条板相比,大大减少了拼接接缝,既节约了接缝材料和人工成本。

二问“开发商的利益在哪里?”

钢结构住宅的推广需要社会的力量,更需要给执行者——开发商带来实实在在的收益,从而引导他们转向钢结构住宅领域,实现行业升级转型。

结合工程实践,李文斌把钢结构住宅给开发商带来的收益归结为四方面:

一,施工速度快,节省贷款利息和管理费用。

由于钢构件实现了生产线连续化加工制作,减少了现场工作量,还可以实现不同分项工程的立体交叉作业,因而使施工周期缩短约30%。施工周期缩短一方面加快了资金周转,方便提前还清银行贷款,另一方面还可以节省数额可观的扰民费和项目管理费如工资、差旅费等,在当前贷款利息高企的金融环境下,尤为重要。

二,主体结构自重轻,降低了基础费用和抗震成本。

主体结构不同,基础的费用也不同。两种体系中,全混凝土结构基础造价高。而钢管混凝土混合结构虽然用钢量大,但混凝土用量减少了很多,使得结构自重显著减轻,从而节省了基础造价。以武汉世纪家园小区为例,若采用钢筋混凝土结构,平均每平方米的垂直荷载1.38t,采用钢结构仅0.95t。在我国东南沿海地区,浅层地表承载力不高,如果兴建多层混凝土结构,很有可能会采用桩基础,但若采用多层钢结构,则为采用柱下独立基础提供了条件。由于基础形式不同,从而使基础造价差异更加悬殊。

由于自重轻,使得结构自身承受的地震作用减小,在同样满足现行国家规范的前提下,相对的可以相对节省更多的建造成本,这一点越是在高烈度地区越发显著。

三,科技含量高,成为销售亮点。

钢结构住宅科技含量高,节能效果显著,可为住户创造更加安全舒适的空间,作为销售亮点,可提高楼盘的售出率。

梁采用截面合理的高频焊接H型钢,能够轻松满足7-9米甚至更大的跨度。经过建筑结构密切配合精心布置的大柱网钢结构住宅,不仅空间通透灵活,为建筑灵活布局提供了方便,也为住户根据自身需要对房屋加以改造创造了条件,这无疑很受当前市场欢迎。

四,增加使用面积,既能成为卖点也能带来直接受益。

汉德邦CCA板灌浆墙体较薄,分室墙仅90mm厚,与传统材料墙体(厚150mm~200mm不等)相比,降低幅度明显。以武汉世纪家园小区为例,框架柱断面仅350mm墙体与柱两项之和,可使钢结构住宅的有效使用面积较传统形式住宅增加4%-8%,这实际上增加了建筑物的使用价值。同时,由此还带来一系列好处:

对于带车库或带底层商铺的住宅,可增加车位和商铺面积,直接增加销售收入;对于商品房按套内面积出售的地区,可为开发商带来直接的经济收益;对于商品房按建筑面积出售的地区,在楼盘销售时将成为吸引消费者的新的亮点。此外,对于地下室为车库的住宅或底部带商铺的住宅,结构可方便地实现,而无需采用昂贵的转换措施,无需为此增加建筑成本。

三问“住户的利益在哪里?”

钢结构住宅作为一种商品,最终还是要让消费者受益,让他们认可,感觉买得值才是硬道理。

在李文斌看来,生命安全是住宅的第一准则,在高楼林立的城市,在地震频发的年代,钢结构住宅对生命有强大呵护能力,其安全性是住户的最大利益。

一项调查显示,抗震性能差、房屋倒塌是导致人员伤亡主要原因,近年来国内外接连发生的地震进一步检验了钢结构住宅和公共建筑的抗震性能。

李文斌举出多次破坏性试验的数据:层间位移角小于1/200时,CCA板灌浆墙无任何裂缝;层间位移角为1/90时,墙体仅产生局部裂缝或挤压,只要略加补修就可恢复使用,不会伤及人员安全。能满足大震时主体结构层间位移变形的要求。

而早在2003年,台湾国立成功大学建筑学系教授张嘉祥就对CCA板灌浆墙进行钉孔破坏、板材接缝处开裂、板材开裂等破坏试验。结构主体层间变位角在31%、21.5%、11.5%、1%、1/40时CCA板灌浆墙均无破坏。

实践证明,杭萧多高层钢结构住宅体系不仅仅钢结构主体的抗震性能好,汉德邦CCA板灌浆墙也具有优越的抗震性能,因此在东南亚、台湾、香港广泛采用。

绿色环保材料也是钢结构住宅安全性的保证。

李文斌告诉记者,杭萧钢构与浙江大学、同济大学、国家建筑材料测试中心等十几家科研机构进行合作,进行了60多项系统的试验与检测,各项性能均满足或超过国家规范要求。试验证明,CCA板100%不含对人体有害的石棉、苯及甲醛等有害物质,无任何放射性,使用范围不受任何限制,属于A级不燃材料,若遇火灾,板材烟指数和毒指数为零。

钢结构住宅的舒适性同样为住户青睐。

由于钢结构住宅采用梁柱体系,套内无承重墙体,空间通透,有利于功能空间的灵活布置,可满足多层次住户的需求,也为住户根据不同时期的人口结构调整房间布局提供了最大便利。再加上钢结构住宅开窗不受限制,采光通风效果好,可为人们提供更加安全舒适的生活空间。

钢结构住宅节能保温效果好,在使用期间,冬天可为住户节省取暖费用,夏天可为住户节省降温开支,天长日久也是一个不小的数字。

钢结构住宅利用率的提高是带给住户最显性的利益。

这么多年来有个不成文的规定,消费者买房时是按照建筑面积缴纳房款,而实际享用的确是使用面积。钢结构住宅由于结构占用面积小,墙体较薄,因而面积利用率高,人们花同样建筑面积的钱,可获得更大的使用面积。以武汉世纪家园5号楼B户型为例,李文斌分析:在建筑面积137.6一定的情况下,有效面积钢结构为80.8%,混凝土结构为77.5%;使用面积增加3.3平方米。

以武汉地区为例,若住宅的平均售价为8000元/m2,消费者购买武汉世纪家园5号楼B户型后,所获得的隐含收益为2.64万元。从中可以看出,消费者购买钢结构房屋与购买同样建筑面积的全混凝土结构房屋相比,获得的不仅仅是更大的使用面积,而且还有更可观的经济收益。

四问“钢结构住宅贵吗?”

钢结构住宅造价高是社会的普遍认识,也是影响其推广的一大障碍。在李文斌看来,应该以综合经济效益为评价指标。

综合经济效益即在进行建筑工程结构材料方案分析评估时,除了考虑工程直接投资,还要考虑因以下因素:采用不同材料所产生的自重减轻引起的结构内力减少和地基基础造价的降低,由于构件截面小而使建筑使用面积增加,由于施工周期缩短带来利息减少和提前投入使用创造的经济效益。

此外,还有一些因素及其所产生的经济效益难以转化成经济单位来供评估使用,但其所产生的经济效益和社会效益是非常可观的,如因采用钢结构而使得结构抗震性能增强,建筑布置灵活,质量和品质提高,对周外环境影响小等等优点。

以武汉世纪家园住宅小区5号楼、7号楼组团为研究对象,可以看出,钢框架-混凝土核心筒体系施工速度快,构件占用面积小,但给人的直观印象是用钢量较多。然而,通过生命周期评价研究表明,因钢材可以循环再生利用,建造该体系住宅单位面积的能源消耗比混凝土建筑下降达11.0%,单位面积的CO2排放和混凝土方案持平,比混凝土结构可以节约大约26.8%的矿物和天然资源(以上数据仅包括原材料加工和建筑构件制造阶段,不含现场施工),从绿色发展,造福子孙角度看,钢结构住宅既符合长远利益,又具有现实利益。

实践证明,武汉世纪家园钢结构住宅工程具有显著的综合经济效益、环境效益和社会效益,钢结构住宅早已走进寻常百姓家。

五问“防火防腐性能可靠吗?”

美国“9﹒11”事件,摩天大楼顷刻间轰然倒坍,坚强挺立的钢结构梁柱居然被烧成丝绸状,从此,防火与钢结构建筑的安全性敏感地联系在一起。杭萧钢构钢结构住宅防火性能怎样?这是社会格外关注的问题。

“针对钢材耐腐蚀性差、耐热不耐火的特点,需要做保护,我们利用汉德邦CCA板包裹的气密性增强钢构件的防腐、防火,将建筑装修与钢构件的防腐、防火统一考虑。”李文斌为我们描述了防火技术。

具体做法是:在CCA板与钢构件之间的空腔内泵入防火填充浆(EPS混凝土、厚涂型防火涂料),以CCA板和防火填充浆的耐火隔热作用来提高钢构件耐火极限的一种复合式防火保护方法。具有如下特点:耐火性能好,钢构件完全被固结在耐火材料中;成本低,采用EPS混凝土填充浆与现有喷涂法和包裹法相比,成本明显节省;装饰性好,表面光滑平整;气密性好,有利于钢构件防腐。

而杭萧钢构所采用的高频焊接矩形钢管混凝土柱框架-混凝土筒体结构体系,就是将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土,发生火灾时混凝土吸收热量,从而使钢管结构较之纯钢结构具有更好的耐火性能,从而可降低防火处理费用。

六问“不足与优化的地方在哪里?”

随着国民经济的快速发展,节能环保要求的不断提高,建筑劳务人员的短缺,将促进钢结构住宅的发展。但钢结构住宅是一个综合性课题,涉及的范围很广。作为一种新事物,我们对其认识需要较长的过程。若干年后回头看,杭萧钢结构住宅可能仅仅是钢结构住宅体系的一个分支,

我们还有一些需要完善、发展之处。整个行业的发展需要有识之士共同努力。李文斌介绍,目前钢结构住宅还有以下几方面需要优化:

一、探索钢板剪力墙的应用

住宅建筑平面布置及立面造型的特点,决定了结构体系的局限性。我们在选择结构体系时除了满足结构受力及建筑功能要求外,还要考虑施工条件及工程造价。目前,我们主要采用钢框架—混凝土筒体体系和钢框架-支撑体系。我们发现钢板剪力墙在住宅中的适应性可能更强,我们正在进行相关技术的研究。

二、寻求降低直接造价的途径

如寻找性价比更优的墙体填充料CCA板灌浆墙的灌浆料采用EPS混凝土,其具有导热系数较低、重量轻等优点,但EPS的价格较高,我们正在研究EPS混凝土的替代品,这种灌浆料在保持EPS混凝土性能的情况下,成本将有较大的降低。

三、住宅体系内容的完善

目前,我们住宅体系主要涉及建筑主体结构和围护结构,对设备相关内容的关注度不高。这主要是因为钢结构住宅和普通混凝土住宅有关设备技术的差异较小,但从长远的发展来看,探索最适合钢结构的设配配套体系是必须做的工作。

四、钢结构住宅的标准化与社会化的推进

钢结构住宅要得到全社会的认可,其标准化是关键。我们希望,通过杭萧对钢结构住宅的研发与实践,带动整个行业的发展,形成全社会的大规模生产。(记者宋明霞)

钢结构住宅体系概念及特点

一、钢结构住宅体系概述 各国对住宅体系的理解和做法不尽相同,但一般是指住宅的主体工程,由于选用不同的结构 材料、结构类型和施工方法而形成的不同住宅产品,并构成相应的若干从设计到建造的成套 技术。 钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据,成为建筑体系中的一 个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架,以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。 钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品,通过社会化大生产,将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化 是钢结构住宅发展的趋势。 二、钢结构住宅体系的特点 钢结构住宅与传统的建筑形式相比,具有以下的一些特点: (1)重量轻、强度高。由于应用钢材作承重结构,用新型建筑材料作围护结构,一般用钢 结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右,减小了房屋自重,从而降低了基础 工程造价。由于竖向受力构件所占的建筑面积相对较小,因而可以增加住宅的使用面积。同 时由于钢结构住宅采用了大开间、大进深的柱网,为住户提供了可以灵活分隔的大空间,能 满足用户的不同需求。 (2)工业化程度高,符合产业化要求。钢结构住宅的结构构件大多在工厂制作,安装方便,适宜大批量生产,这改变了传统的住宅建造方式,实现了从“建造房屋”到“制造房屋”的转变。促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变,同时促进了生产力的发展。 (3)施工周期短。一般三、四天就可以建一层,快的只需一两天。钢结构住宅体系大多在 工厂制作,在现场安装,现场作业量大为减少,因此施工周期可以大大缩短,施工中产生的 噪音和扬尘、以及现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比,一般 可缩短工期二分之一,提前发挥投资效益,加快了资金周转,降低建设成本3%-5%。 (4)抗震性能好。由于钢材是弹性变形材料,因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构 强度高、延性好、自重轻,可以大大改善结构的受力性能,尤其是抗震性能。从国内外震后 情况来看,钢结构住宅建筑倒塌数量很少。

当今钢结构行业发展前景和趋势-共4页

2.从设计,施工,钢结构工业化生产看,越来越多的标志性钢结构建筑,已经足够证明我国的钢结构建筑无论从设计施工,还是从设计到钢结构件的工业生产加工,专业钢结构设计人员的素质在实践中得到不断提高,一批有特色有实力的专业研究所,设计院,建筑施工单位,施工监理单位都在日臻成熟,专业性,技术性,规模化更加完善. 随着钢结构建筑的遍地开花,我国各地分别建起了钢结构的标志性建筑,如,世界第三高度421米的上海金茂大厦,具有国际领先水平,高度279米的深圳赛格大厦,跨度1490米的润扬长江大桥,跨度550米的上海卢浦大桥,345米高的跨长江输电铁塔,以及首都国际机场,鸟巢国家体育中心,首钢钢结构厂房建筑等等许多彩钢结构体系的重要工程,标志着建筑钢结构正向高层重型和空间大跨度钢结构发展。 3.从钢结构应用范围看,我国的钢结构建筑正从高层重型和空间大跨度工业和公共建筑钢结构向住在发展。近年来,随着城市建设的发展和高层建筑的增多,我国钢结构发展十分迅速,钢结构住宅作为一种绿色环保建筑,已被建设部列为重点推广项目。其实,我国钢结构住宅很晚,只是改革开放后,从国外引进一些低层和多层钢结构住宅,才使我们有了学习与借鉴的机会。1986年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总院合作介绍一种低层钢结构住宅建筑体系——Bsis,并在冶金部建筑研究总院院内建造一栋二层钢结构住宅样板房。1988年日本积水株会社赠送上海同济大学二栋钢结构住宅(二层),建在同济新村中。90年代个别国外公司推推广其产品在北京、上海等地建立多层钢结构办公,住宅楼。大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。这说明了钢结构住宅的发展势头良好。 4.钢结构作为绿色环保产品,与传统的混凝土结构相比较,具有自重轻、强度高、搞震性能好等优点。适合于活荷载点总荷载比例较小的结构,更适合与大跨度空间结构、高耸构筑物并适合在软土地基上建造。也符合环境保护与节约、集约利用资源的国策,其综合经济效益越来越为各方投资者所认同,客观上将促使设计者和开发商们选择钢结构。也正是钢结构建筑的这些优点和实用性,引起了政府的高度重视和推广,并把钢结构住宅作为我国十五期间的重点推广项目。 5.钢结构的发展趋势表明,我国发展钢结构存在着巨大的市场潜力和发展前景,这存在的巨市场潜力和发展前景及趋势,主要来源于: (1)我国自2019年开始钢产量超过一亿吨,居世界首位,2019年投产的轧制H型钢系列钢结构发展创造了良好的物质基础。 (2)高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用以及焊接材料的开发应用,都为发展饮结构工程创造了良好的条件。、 (3)2019年11月建设部发布的《中国建筑技术政策》中,明确提出发展建筑钢材、建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求,使我国长期以来实行的“合理用钢”政策转变为“鼓励用钢”政策,将为促进钢结构的推广应用起到积极的作用。 (4)钢结构行业将出现一批有特色有实力的专业设计院,研究所,年产量超过20万吨的大型钢结构制造厂,有几十有技术一流,设备先进的施工安装企业,上千家中小企业相互补充,协调发展,逐步形成较规范的竞争市场。、 6 发展钢结构住宅是我国住宅产业化的必由之路。住宅产业化是我国住宅发展的必由之路,这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于工业化生产,标准化制作,与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,它属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略,因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业的快速发展,直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。 随着钢结构建筑的发展,钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟,大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现,同时,钢结构行业建筑规范、建筑的标准也将随之逐渐完善。相

钢结构住宅

钢结构住宅发展现状的评述 周建龙 [提要] 钢结构住宅是十五期间我国将要重点推广的项目,其具有强度高、结构尺寸小、自重轻、施工速度快、抗震性能好及工业化程度高的特点。本文对国内外主要的钢结构住宅结构形式进行了回顾和总结,对各种结构体系进行了评述,并对钢结构住宅设计中存在的主要问题提出了建议。 [关键词] 钢结构住宅结构体系 一。概述 改革开放以来,我国的钢产量有了很大的提高,特别是从1997年以后,我国的钢产量连续四年超过亿吨,但我国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为2%,而在钢结构用钢量中,建筑钢结构用钢量又仅占10%,这与我国作为产钢大国的地位是很不相称的,为此,国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施,争取在“十五”期间建筑钢结构的用量达到总钢产量的3%,至2010年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6%,而建设部将钢结构住宅体系的开发和应用作为我国建筑业用钢的突破点,并且制定了《钢结构住宅建筑体系产业化技术导则》和《钢框架核心筒住宅建筑体系技术导则》。钢结构住宅具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、结构构件尺寸小、工业化程度高的特点,同时钢结构又是可重复利用的绿色环保材料,因此钢结构住宅是符合国家产业政策的推广项目。随着国家禁用实心粘土砖和限制使用空心粘土砖的政策的推出,加快住宅产业化进程、积极推广钢结构住宅体系已迫在眉睫。但我国的钢结构住宅尚处于探索起步阶段,这种体系在钢结构防火、梁柱节点做法、楼板形式、配套墙体材料、经济性及市场可接受程度上尚有许多不完善之处。从前几年开始,全国陆续出现了一批钢结构住宅试点项目,如山东莱钢的樱花园住宅小区、天津的钢框架—剪力墙高层住宅、北京赛博思金属结构有限公司的钢框架核心筒多层住宅、上海冶金设计院设计的陆海城、中福城项目、马鞍山钢铁股份有限公司设计的18层示范实验住宅楼等。我院的钢结构住宅设计刚刚起步,为使大家对钢结构住宅有一全面了解,为今后的设计积累必要的技术资料,现对国内钢结构住宅体系作一介绍。 二.结构体系 钢结构住宅结构体系大致可分为以下几种形式: 1.钢框架与混凝土筒体(墙体)的混合结构体系 2.钢框架加支撑的结构体系 3.钢框架与预制混凝土墙体的框剪结构体系 4.纯钢框架结构体系 5.错列桁架结构体系 6.轻钢龙骨结构体系 1) 钢框架与混凝土筒体(墙体)的混合结构体系的特点 钢—混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋混凝土,形 成主要的抗侧力结构,而外周的框架则采用钢框架,这种结构体系将钢材的强 度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大 的特点有机地结合起来,外周梁柱连接一般采用刚性连接,而楼面钢梁与混凝 土墙则采用铰结,由于混凝土承担了绝大部分的水平力,故而混合结构的位移 控制指标可参照钢筋混凝土结构采用,但框架部分承担的地震剪力不得小于结

钢结构房屋的特点与优点

钢结构房屋的特点与优点 钢结构房屋基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的"板肋结构体系",这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力,适用于抗震烈度为8度以上的地区。抗风性:型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一,可抵抗每秒70米的飓风,使生命财产能得到有效的保护。耐久性:轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响,增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。保温性:采用的保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板,有效的避免墙体的'冷桥'现象,达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m 厚的砖墙。隔音性:隔音效果是评估住宅的一个重要指标,轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃,隔音效果好,隔音达40分贝以上;由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体,其隔音效果可高达60分贝。健康性:干作业施工,减少废弃物对环境造成的污染,房屋钢结构材料可100%回收,其他配套材料也可大部分回收,符合当前环保意识;所有材料为绿色建材,满足生态环境要求,有利于健康。舒适性:轻钢墙体采用高效节能体系,具有呼吸功能,可调节室内空气干湿度;屋顶具有通风功能,可以使屋内部上空形成流动的空气间,保证屋顶内部

的通风及散热需求。快捷:全部干作业施工,不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑,只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。环保:材料可100%回收,真正做到绿色无污染。节能:全部采用高效节能墙体,保温、隔热、隔音效果好,可达到50%的节能标准。

2021年钢结构住宅设计论文

2021年钢结构住宅设计论文 1钢结构的优点 一般来说,材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比,钢结构有如下一些特点。 1.1材料的强度高,塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比,强度要高得多。因此,特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面,由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压时需要满足稳定的要求,强度有时不能充分发挥。 1.2材质均匀,与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制,材质波动的范围小。 1.3钢结构制造简便,施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作,因此,大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高。构件在工地拼装,可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期。此外,对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要

进行拆迁。 1.4钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大,但钢结构却比钢筋混凝土结构轻,原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载,钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10,为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构,如建造在交通不便的山区和边远地区的工程,重量轻也是一个重要的有利条件。 当然任何一种材料都不是十全十美的,钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺,在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中,构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆,锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能,已经逐步推广应用,并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时,强度没有多大变化,具有一定的耐热性能,但温度达150℃以上时,就须用隔热层加以保护。钢材不耐火,重要的结构必须注意采取防火措施。例如,利用蛭石板、蛭石喷涂层或石膏板等加以防护。 2钢结构住宅的特点 钢结构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,主要体现在以下方面。 2.1设计制造周期短,设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短,设计中的修改和调整非常方便。同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,

(完整版)钢结构发展历程

钢结构发展历程 从铁被人们发现开始,铁就与建筑有着紧密的关系,在人类建筑史上铁发挥着重要的作用。但是,大规模的运用钢铁作为建筑材料还是从近200年开始的。 我国古代有许多运用铁构件建造的建筑,如公元694年在洛阳建成的“天枢”和公元1061年在湖北荆州玉泉寺建成的13层铁塔等。欧美等国在1840年之前多采用铸铁建造拱桥。在1840年后,随着铆钉连接和锻铁技术的发展,铸铁结构逐渐被锻铁结构取代,1846年到1850年英国人在威尔士修建的布里塔尼亚桥就是这方面的代表。该桥共有4跨,每跨均为箱型梁式结构,由锻铁型板和角铁经铆钉连接而成。直到1870年成功轧制出工字钢后,形成了工业化大批量生产钢材的能力,强度高韧性好的钢材才逐渐在建筑领域代替锻铁材料。20世纪初焊接技术和高强度螺栓的接连出现,极大的促进了钢结构的发展,除了欧洲和北美外,钢结构在前苏联和日本也获得了广泛应用,逐渐成为全世界所接受的重要的结构体系。 中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就,但由于2000 多年的封建制度的束缚,科学不发达,因此,长期停留于铁制建筑物的水平。直到19 世纪末,我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后,钢结构的应用有了很大的发展,不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平,掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术,在全国各地已经建造了许多规模巨大而I 结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等,我国的人民大会堂钢屋架,北京和1海等地的体育馆的钢网架,陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。轻钢结构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB 结构板,支撑、连接件等组成。所用的材料是定向刨花板,水泥纤维板,以及胶合板。在这些轻质楼迈特建筑轻钢结构住宅面上每平方米可承受316~365 公斤的荷载。的楼面结构体系重量仅为国内传统的混凝土楼板体系的四分之一到六分之一,但其楼面的结构高度将比普通混凝土板高100~120 毫米。 钢结构建筑的多少,标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。进入2000 年以后,我国国民经济显著增长,因力明显增强,钢产量成为世界大因,在建筑中提出了要“积极、合理地用钢”,从此甩掉了“限制用钢”的束缚,

谈钢结构住宅建筑设计研究(2)

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ab9907481.html, 谈钢结构住宅建筑设计研究 作者:李谷满 来源:《城市建设理论研究》2013年第11期 摘要:本文阐述了常用钢结构住宅体系,探讨了钢结构住宅建筑设计措施。 关键字:钢结构;住宅;建筑;设计 中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号: 一、常用钢结构住宅体系 钢结构体系形式有多种,但应用于住宅建筑的钢结构体系主要可分为轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架一混凝土剪力墙体系、错列析架体系、钢框架一核心筒体系等。不同的结构体系有不同的适用范围,虽然有些结构体系应用范围较广,但通常会受到经济等因素的限制。轻钢龙骨结构体系较适用于1~3 层的低层住宅,不适用于强震区的高层住宅。纯钢框架体系一般适用于6 层以下的多层住宅,不适用于强震区的高层住宅,并且用于高层住宅经济性相对较差。钢支撑框架体系比纯钢框架体系侧向刚度大,常用于多层及小高层住宅,应用较广;而且当房屋层数较高时,该体系要比纯钢框架体系经济。钢框架—混凝土剪力墙体系常用于小高层及高层住宅;而且从受力特点看出,带缝剪力墙体抗震性能较好,较适用于地震区。错列析架结构体系具有住宅布置灵活、楼板跨度小、结构自重轻和造价低的特点,是一种经济、实用、高效的新型结构体系,适用于多层及小高层住宅。 为了体现钢结构住宅的优越性,减轻结构自重,外墙体一般采用轻质复合板,与梁柱的连接方式,主要采用外挂式,也可采用内嵌式。内墙材料一般可采用空心砌块、加气混凝土等轻质填充材料,也可采用纸面石膏板,纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板。楼板体系作为房屋的水平构件,起着支撑竖向荷载和传递水平荷载作用。因此楼板必须有足够的强度、刚度和整体稳定性,还要具有较好的隔音、防水和防火性能,同时宜尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重,并提高施工速度。国外钢结构住宅普遍采用木板为楼层板,我国由于木材资源短缺,现阶段主要采用压型钢板—现浇混凝土组合楼板、预制混凝土叠合板、现浇钢筋混凝土楼板、密排托架—现浇混凝土组合楼板、轻骨料或加气混凝土楼板。 钢结构建筑的屋顶依据屋面材料和屋面的结构布置,可以做成平屋顶或是坡屋顶。平屋顶即在钢楼板层的基础上只需将面层换做防水层材料或是彩色涂层牙型钢板,并按要求设置一定的排水坡度和排水天沟。坡屋顶的构造一般是在钢屋架上设置檩条,上铺彩色涂层压型钢板或彩钢板夹芯板,采用彩钢夹芯板,色彩美观,还具有一定的保温隔热效果,施工简便,可以做到不渗水。 二、钢结构住宅建筑设计要点

装配式钢结构住宅体系

(1)、MB-1体系 MB-1轻钢轻板低层装配式住宅按其市场定位可分为适用于农村经济住宅的MB-1A 型和适用于市郊豪华住宅的MB-1B型。 该体系采用薄壁轻钢龙骨为受力构件组成的空间桁架结构作为承重体系,并利用复合稻草板等轻质,环保材料作为围护结构,在现场能快速装配,并且室内外围护结构和装修材料及建筑设备均能配套成一条龙服务,尤其采用了高强耐候钢作为支承体,增加了建筑的耐久性,采用了英国引进技术的纸面草板(俗称稻草板),不仅在利用农业废料,在环境保护和综合利用上有较大的社会效益,同时,采用该种板后使建筑在节能、防火,提高了建筑的舒适性等方面,比一般同类建筑有更大的优点,对大面积的农村地区建筑可利用当地农业资源有之重要的意义。同时,所开发的MB-1A型的经济型建筑,利用薄壁工字钢的高强度,并将纸面草板嵌入中间的拼装方式,大大提高了建筑物的侧向抗力性能。这种类似于中国民间广泛应用的"立贴式"建筑,虽经几百年的沧桑,却"虽倾而不倒"。这次在江西的抗洪救灾房的实例中已经过了狂风的洗礼,其耐久性和完好型得到了广泛的认可。 (2)、MB-2体系 MB-2体系是适用于城市多、高层的建筑。MB-2轻钢轻板房屋体系是采用钢与混凝土组合框架结构作为承重体系,以轻质复合板材为围护结构,通过工业化生产的方式营造一种建筑产品。 在工厂中制作成各种构、配件,运至建设现场进行组装,是一种全新的工业化、标准化和集约化的房屋生产方式。 MB-2体系主要材料采用新型建材,如耐候钢、铝合金板、稻草板等,不用粘土砖,改革秦砖汉瓦; 整体刚度好,有利于抗震,每平方米建筑自重平均降低70%左右,约为混凝土结构的1/3; 干作业法,施工文明,施工速度比传统结构至少加快一倍,施工周期大为缩短,开发商资金投入回收快; 所有的购配件都在工厂中制作完成,其规格、质量、精度都能在工厂内通过质量管理体系得到保证; 复合围护结构传热系数完全符合节能住宅的标准,稻草板、石膏板与防水材料的复合使用,使防水、防火性能俱佳; 降低了基础费用,中高层、高层一般只需采用微型桩,总造价可与混凝土结构持平; 用户参与设计,按自己的意见进行灵活隔断。给排水管也可自由移动,为用户提供了创意空间。 (3)、稻草板简介 稻草板是在第一次世界大战期间,首先从瑞典发展起来的一种建筑板材,至90年代成为建筑行业广泛采用的一种新型建筑材料,现已普及到英国、美国、澳大利亚、巴基斯坦、泰国、委内瑞拉等许多国家。这种板材使用植物秸秆--稻草或麦草作原料,不添加粘结剂,不需切割粉碎,直接在成型机内以加热挤压的方式形成板材,并在表面粘上一层“护面纸”而成。 由于它的这种结构和成型特点,决定了它的生态优势; 其主要原料稻、麦草是取之不尽的一年生可再生资源;

国外钢结构建筑的发展历史

国内外钢结构建筑的发展历史 一、国外钢结构建筑的发展历史 最早在建造房屋中使用的金属结构可以追溯到18世纪未的英国。由于当时棉纺厂经常发生火灾,因而在厂房结构中采用了铁框架。100年后,美国的芝加哥学派建造了一批钢结构摩天大楼,法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔,金属建筑从此进入了第一个光辉时代。在那个时代,人们也建造金属结构的独户住宅,有些金属住宅,至今状态良好。 在以后的半个多世纪里,钢筋混凝土结构兴起,金属在建筑领域里失去了它的名声和魅力,主要用于建造工厂、飞机库等。 钢结构建筑在20世纪60年代再次开始新发展。建筑钢材获得了突破性进展,计算机也开始早期应用,金属建筑的各种结构体系日趋成熟。70年代法国蓬皮杜文化中心建成,高科技潮流开始出现;到80、90年代,雷诺汽车零件配送中心、香港汇丰银行、法国里昂机场TGV铁路客运站、日本关西国际机场等则把钢结构推向了一个新的高度。与此同时,建筑师们在中小型项目中,也把钢结构技艺发挥得淋漓尽致,如FRANCE建筑工作室设计的大学生餐厅、儒勒. 瓦尔纳中学、美国ABC公司制造的住宅等。特别值得指出的是,西方发达国家已提出预工程化金属建筑概念,预工程化金属建筑是指将建筑结构分成若干模块在工厂加工完成,从而使钢结构建筑的设计、加工和安装得以一体化,这就大大降低了建筑成本(比传统结构型式低10 ~20%),缩短了施工周期,使钢结构的综合优势更加明显。

在新结构方面,许多国家都加大了研究力度,现在人类已具有建造跨度超过1000m的超大型穹顶与高度超过1000m最高至4000m 的超高层建筑的能力。大跨度开合空间钢结构亦有较大的进展,1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶体育馆,跨度205m,能容纳7万人,屋盖关合后可做全封闭有空气调节的体育场。1993年建成的日本福冈室内体育场,直径222m,是当代世界上最大的开合空间钢结构。膜结构的发展亦令人瞩目,1992年在美国亚特兰大建成的奥运会主馆“佐治亚穹顶”,平面尺寸为240m×193m,是世界上最大跨度的索网与膜杂交结构屋顶。 由于科技之发展及钢材品质之进步,钢结构之重要性被先进国家所肯定,在欧洲、美洲、日本、台湾等地,厂房之兴建全部采用钢结构。而在一些先进城市,大楼、桥梁、大型公共工程,亦多采用钢结构建筑。最近10年,在美国,大约70% 的非民居和两层及以下的建筑均采用了轻钢刚架体系。 二、钢结构建筑的主要优点 1.强度高、刚度大、自重轻。大体而言钢结构与钢筋混凝土自重之比约为1:1 .6,而地震力=质量*地震加速度,故重量愈轻,地震力也减少。钢结构若以适当处理,对耐地震力更有效。同时还可以减少基础工程量和基础造价。 2.钢结构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制作,使质量容易保证,便于标准化及推广使用。

装配式钢结构住宅国内现状

装配式钢结构住宅国内现状

装配式钢结构住宅国内现状分析 ----周航(20120717)、曹勇(20120735)、董奇伟(20120732)、郭孜涛(20120739) 摘要:装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点,适应工业化发展需求,BIM提供了一种交互式的预制装配式住宅虚拟设计平台,本文介绍我国预制装配式钢结构住宅现状及未来发展。 引言 20世纪70年代至今,随着全球经济的快速发展,钢结构住宅在全球经济发达国家和地区得到了深入的发展,总体走向成熟。这些发达国家钢结构住宅的科研和工程应用起步较早,工业化水平已经很高。迄今为止,国外钢结构住宅已经形成了相当规模的产业化住宅体系,并且在住宅产业化生产方面的研究已经进入对住宅体系灵活性、多变性的研究阶段。这对我国住宅钢结构体系及其产业化的发展有很大的借鉴意义。 1 中国装配式钢结构住宅发展现状 装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点,适应工业化需求,且抗震性能优越、施工周期短、钢材可回收、综合技术经济指标好。但由于种种原因,我 贰

国在多高层住宅建筑中采用钢结构住宅的仅占了很小一部分,这其中既有人们传统观念难以接受的问题,也有预制装配式钢结构住宅自身的问题。 1.1 政策背景 我国住宅产业化的正式提出,始于1999年国务院办公厅转发建设部等八部委《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见》,要求加快住宅建设从粗放型向集约型转变,推进住宅产业现代化,提高住宅质量,具体提出了发展钢结构的要求。国务院(1999)第72号文件更是为预制装配式钢结构住宅及其产业化的发展提供了前所未有的政策支持,该文件明确提出:发展预制装配式钢结构住宅,扩大预制装配式钢结构住宅的市场占有率,将会加速住宅产业化过程,对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。 1.2 行业背景 2003年以来的大规模行业投资造成的钢铁行业产能严重过剩,2012年新开工面积负增长以及施工面积连续数月增速下降而压制了需求,国内外经济疲软导致家电、船舶、机械等涉钢商品消费萎靡。在供给端和需求端共同挤压下,钢铁行业已由微利运行进入亏损状态。虽然2012年四季度以来,伴随着全球经济环境好转,下游需求的整体好转支撑钢价逐步上涨,但总体来说,现阶段是一个发展钢结构住宅的好时机。 1.3 发展现状 我国钢结构住宅起步较晚,大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。预制装配式钢结构住宅在国内起步更晚,观望者多,需求量少,实施者少。近年来,随着城市建设的发展和高层建筑的增多,我国钢结构发展十分迅速。 叁

钢结构住宅体系

二、钢结构房屋的抗震技术 (一)震害调查 由于地震通过地震波释放巨大的能量,因此发生地震时会对地面上的事物产生巨大的影响,从而造成人员伤亡和社会的物资财务损失。如1976年的唐山7.8级地震,使24.2万余人丧生,6.4万余人重伤,直接经济损失达100亿人民币;1995年日本阪神7.2级地震,四8420人,上45000人,直接经济损失达1213亿美元。最近的四川汶川地震已造成68516人遇难,365399人受伤,失踪19350人。直接经济损失约1500亿人民币。强烈的地震不仅造成了巨大的人员伤亡和经济损失,而且瞬间的灾难给人们精神上带来了强烈的恐惧。 面对强烈的地震作用,房屋的抗震性能就变得尤为重要。砌体与混凝土结构自身重量 较大且延性较低,在强烈的地震作用下,大量砌体与混凝土结构倒塌,破坏的钢筋混凝土 楼板和梁柱既造成了直接的人员伤亡,也给救援工作带了了很大的困难。 而钢结构的房屋自身重量轻且具有良好的延性,破坏较轻,1976年我国唐山地震、1985年墨西哥地震和1995年日本阪神地震,钢结构房屋的破坏程度远低于钢筋混凝土结 构房屋。 (二)钢结构房屋的抗震原理 1. 钢结构的优点 钢结构与传统的砖混结构和钢筋混凝土结构相比,在使用功能、设计、施工及综合经 济方面都具有优势,在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几方面: [4] (1)构件截面小,可增加大约5%的使用面积;可采用较大柱网尺寸,户内空间分隔 较为灵活。 (2)与钢结构配套的轻质墙板、复合楼板等新型材料,符合建筑节能和环保的要求, 可以达到节能50%的目标,极大地节约了我国相对人均短缺的能源; (3)钢构件及配套技术相应部件的绝大部分易于定型化、标准化,可采用工业化生产方式,实现构件的工厂预制和现场装配化施工;实现技术集成化,提高住宅的科技含量和使用功能,符合住宅产业化要求; (4)钢结构住宅体系工业化生产程度高,现场湿作业少,而且钢材本身可以再利用, 符合环保建筑的要求; (5)钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重的30%,提高住宅的抗震性能,并大 大降低基础的造价; (6)钢结构体系施工周期短,可以大大提高资金的投资效益; (7)钢结构住宅体系直接造价略高,但综合经济效益却明显好于传统的住宅体系; (8)易于改造和拆建,材料的回收和再生利用率高,符合可持续发展的要求。综上所述,钢结构住宅由于适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高,可以将设 计、生产、施工、安装一体化,提高住宅产业化水平,因而在住宅市场中有良好的发展前 景。 2. 钢结构房屋的结构体系及其抗震性能 常用的钢结构体系有框架结构,框架支撑结构、框架-抗震墙板结构及筒体结构、巨 型框架结构等。 (1)钢框架结构体系 钢框架结构构造简单,传力明确,制作安装方便,建筑平面布置及窗的开设等有较大 的灵活性。在水平力的作用下,当楼层较少时,结构的侧向变形主要是剪切变形,及主要 有框架柱的弯曲变形和节点的转角所引起;当层数较多时,框架柱的轴向变形所引起的结 构整体弯曲而产生的侧移明显增大,结构的侧向变形为弯剪形。由此看出,纯框架结构的

钢结构住宅建筑设计探讨 吴启东

钢结构住宅建筑设计探讨吴啟东 发表时间:2019-07-24T11:30:51.380Z 来源:《防护工程》2019年8期作者:吴啟东[导读] 本文对上述问题进行了分析,并对住宅平面进行了研究,推出几种适合钢结构体系的住宅单体平面。 广东天元建筑设计有限公司 528237 摘要:钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分,钢结构住宅除了要将钢结构建筑的特点体现出来之外,同时又要满足多样化的住宅功能需求,使人们对多样化住宅功能的需求得到满足,故设计人员应该着力解决钢结构结构体系和住宅房型功能需求之间的冲突,同时还应与住宅建筑设计相结合,基于此,本文对钢结构住宅建筑设计进行了分析和介绍,着力解决住宅房型功能需求与钢结构结构体系的矛盾,并结合住宅建筑设计,采用标准化、模数化的方式对连接部件和结构构件进行设计。本文对上述问题进行了分析,并对住宅平面进行了研究,推出几种适合钢结构体系的住宅单体平面。 关键词:钢结构;住宅;建筑设计;标准化;模数化 前言:在我国住宅建筑工程高速发展的今天,有越来越多的住宅工程开始采用钢结构体系,整个住宅建筑工程的质量在很大程度上受到了设计质量的影响,因此在住宅工程设计中钢结构住宅建筑设计具有十分重要的地位,正因为如此住宅建筑设计人员开始重视钢结构的设计工作并全面的提升住宅建筑工程的整体质量。钢结构住宅跟传统的砌筑式住宅不同,具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工快等优点,钢构件以工厂加工为主,易实现标准化、模数化、系列化,同时,其结构体系及维护体系也有别于传统的住宅同时也是钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分。因此杜宇钢结构住宅,需要针对钢结构建筑的特点,在建筑设计方面进行研究,并对一些特殊问题进行深入探讨。 1钢结构住宅建筑的优势 (1)便于功能区间的合理布置钢结构住宅本身具有较强的钢材强度,因此在布置的时候可以采用大开间柱的方式,灵活地分割建筑平面,通过其非承重墙体可以对室内空间进行灵活分割,从而实现开放式住宅。同时,由于钢结构具有连接简单的优势,因此可以将跃层或错层结构更好地应用在垂直平面内。在结构布置条件相同的情况下,通过改造可以根据需要改成2室2厅2卫或者2室2厅1卫两种形式。 (2)具有较高的抗震性能和承载强度在荷载相同的情况下,采用钢结构具有最小的截面;在截面相同的情况下,采用钢结构具有最大的承载力。因为钢结构本身具有较轻的重量,4层砖混结构的重量相当于6层轻钢住宅的重量,所以地震对钢结构的影响作用比较小。 (3)具有较短的设计制造周期通过对专业化结构分析软件和计算机的运用,钢结构住宅建筑设计中能够极大地缩短设计周期,而且还可以很方便地进行设计修改和调整。由于可以实现工厂预制和现场安装,因此设计人员在工作室完成钢结构住宅的设计工作之后,工厂的生产线就可以将后续的产品制作完成,因此其可以有效的缩短项目建设周期[1]。 (4)钢结构重量轻、强度高。从国内外震害调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少。钢结构构件、墙板及有关部品在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,钢结构住宅在工地的施工实质上是工厂产品的组装和集成,再补充少量无法在工厂进行的工序项目,符合产业化的要求。钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。符合推进住宅产业化,发展节能省地型住宅的国家政钢结构工厂制作质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合。 2存在的主要问题 (1)钢结构住宅的研发投入不够如对钢结构住宅防火、防腐性能研究及施工集成的研究还不系统配套。当前要集中力量解决多层(4~6层)、小高层(11~12层)、高层(12层以上)与钢结构住宅配套使用的外墙板性能、生产、施工和价格的难题。 (2)缺乏政策的配套和支持,缺乏系统合理的协调与分工,使产业总体发展不协调没有制订废物处理、有效利用资源、建筑材料回收等政策法律。建筑业应对砂石开采应有严格政策和措施、对水泥工业的发展、对水的利用等应有总量控制。应建立“钢结构住宅产业体系技术开发补助金制度”、“钢结构住宅产业化基金”、对钢结构住宅试点工程应给予补贴,对钢结构住宅也应制订专门的经济技术考核指标等。 (3)钢结构住宅数量少钢结构住宅在住宅建筑中的比例不足1%,虽有部分房地产开发商也开始研究钢结构住宅,但广大住宅开发商还未投入钢结构住宅中来,成本高、防火、防锈问题,影响他们的积极性。没有从钢结构住宅综合效益和“终生成本”来考虑也是原因之一。 (4)住宅单元的标准化设计与建筑空间造型多样化的矛盾按照钢结构特点,在钢框架范围内可按照使用需求对内部空间进行分割,但对钢结构的外部维护结构的处理,由于受到钢框架结构的限制而无法象传统住宅一样有较大的选择余地。钢结构住宅单元或套型模块设计要综合考虑柱、梁、楼板、外墙板、屋面板和隔墙板及设备、管线的优化选型,但不能因此完全简单划一,要尽量避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板,创造形式丰富多样的钢结构住宅造型。 3提高钢结构住宅设计的建议 (1)建筑设备要考虑钢结构住宅的特点,各种管线和设备是住户一进门首先遇到的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项设备,选用先进的技术和设备用于钢结构住宅。 (2)钢结构设计要做到安全合理。选择合理结构体系、可靠方便的节点构造、尽量减少构件规格品种;现场焊接工作量较少、为构件制作、运输、吊装创造条件。 (3)钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导,其他专业紧密互动配合。改变目前仅有结构工程师的积极性,而没有建筑师声音。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外,还要注重解决:如何发挥钢结构的优势?梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间和面积;如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板的问题。目前在钢结构住宅设计中建筑师的智慧和积极性发挥不够。要发挥建筑师与结构、水、电、设备等专业协调能力,如解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题,做到成本增加不多而效果较好。 (4)从试点工程和国外的经验看,要发展钢结构住宅体系,宜釆用研究开发、设计制造、施工维修、管理一条龙的模式。以企业为核心,院校、设计、研究单位发挥各自优势,相互配合解决关键技术和产品的研发生产,组成专业的钢结构房屋开发公司或房地产开发公司来实施。如莱钢建设集团公司、北京赛博思金属结构工程有限责任公司、天津市建委、北新建材集团、杭萧钢构、浙江宝业集团等公司的做法。各企业要找到钢结构住宅突破口,长远规划,分步实施,以取得较好的经济效益。

装配式钢结构介绍

装配式钢结构介绍 住宅产业化综合效益:钢结构体系 我国现有的装配式钢结构体系住宅形式、工艺与特点介绍一、钢结构住宅体系概念及特点 1.1 钢结构住宅体系概述 各国对住宅体系的理解和做法不尽相同,但一般是指住宅的主体工程,由于选用不同的结构材料、结构类型和施工方法而形成的不同住宅产品,并构成相应的若干从设计到建造的成套技术。钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据,成为建筑体系中的一个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架,以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品,通过社会化大生产,将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化是钢结构住宅发展的趋势。 1.2 钢结构住宅体系的特点 钢结构住宅与传统的建筑形式相比,具有以下的一些特点: (1)重量轻、强度高。由于应用钢材作承重结构,用新型建筑材料作围护结构,一般用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右,减小了房屋自重,从而降低了基础工程造价。由于竖向受力构件所占的建筑面积相对较小,因而可以增加住宅的使用面积。同时由于钢结构住宅采用了大开间、大进深的柱网,为住户提供了可以灵活分隔的大空间,能满足用户的不同需求。 2)工业化程度高,符合产业化要求。钢结构住宅的结构构件大多在工厂(

制作,安装方便,适宜大批量生产,这改变了传统的住宅建造方式,实现了从“建造房屋”到“制造房屋”的转变。促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变,同时促进了生产力的发展。 (3)施工周期短。一般三、四天就可以建一层,快的只需一两天。钢结构住宅体系大多在工厂制作,在现场安装,现场作业量大为减少,因此施工周期可以大大缩短,施工中产生的噪音和扬尘、以及现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比,一般可缩短工期二分之一,提前发挥投资效益,加快了资金周转,降低建设成本3%-5%。 (4)抗震性能好。由于钢材是弹性变形材料,因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构强度高、延性好、自重轻,可以大大改善结构的受力性能,尤其是抗震性能。从国内外震后情况来看,钢结构住宅建筑倒塌数量很少。 (5)符合建筑节能发展方向。用钢材作框架,保温墙板作围护结构,可替代粘土砖,减少了水泥、砂、石、石灰的用量,减轻了对不可再生资源的破坏。现场湿法施工减少,施工环境较好。同时,钢材可以回收再利用,建造和拆除时对环境污染小,其节能指标可达50%以上,属于绿色环保建筑体系。 (6)钢结构在住宅中的应用,为我国钢铁工业打开了新的应用市场。还可以带动相关新型建筑材料的研究和应用。 1 2013 我国现有的装配式钢结构住宅形式、工艺与特点介绍 二、国内外钢结构住宅发展历史 2.1装配式钢结构体系住宅在国外的发展历史与现状 20世纪初,随着工业革命的开始,一些发达国家的钢铁工业规模迅速扩大,钢结构住宅得到初步发展。时至今日,钢结构住宅技术在世界发达国家的发展历史己

装配式钢结构住宅国内现状

分析 ----周航()、曹勇()、董奇伟()、郭孜涛() 摘要:装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点,适应工业化发展需求,BIM提供了一种交互式的预制装配式住宅虚拟设计平台,本文介绍我国预制装配式钢结构住宅现状及未来发展。 引言 20世纪70年代至今,随着全球经济的快速发展,钢结构住宅在全球经济发达国家和地区得到了深入的发展,总体走向成熟。这些发达国家钢结构住宅的科研和工程应用起步较早,工业化水平已经很高。迄今为止,国外钢结构住宅已经形成了相当规模的产业化住宅体系,并且在住宅产业化生产方面的研究已经进入对住宅体系灵活性、多变性的研究阶段。这对我国住宅钢结构体系及其产业化的发展有很大的借鉴意义。 1 中国装配式钢结构住宅发展现状 装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点,适应工业化需求,且抗震性能优越、施工周期短、钢材可回收、综合技术经济指标好。但由于种种原因,我国在多高层住宅建筑中采用钢结构住宅的仅占了很小一部分,这其中既有人们传统观念难以接受的问题,也有预制装配式钢结构住宅自身的问题。 1.1 政策背景 我国住宅产业化的正式提出,始于1999年国务院办公厅转发建设部等八部委《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见》,要求加快住宅建设从粗放型向集约型转变,推进住宅产业现代化,提高住宅质量,具体提出了发展钢结

构的要求。国务院(1999)第72号文件更是为预制装配式钢结构住宅及其产业化的发展提供了前所未有的政策支持,该文件明确提出:发展预制装配式钢结构住宅,扩大预制装配式钢结构住宅的市场占有率,将会加速住宅产业化过程,对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。 1.2 行业背景 2003年以来的大规模行业投资造成的钢铁行业产能严重过剩,2012年新开工面积负增长以及施工面积连续数月增速下降而压制了需求,国内外经济疲软导致家电、船舶、机械等涉钢商品消费萎靡。在供给端和需求端共同挤压下,钢铁行业已由微利运行进入亏损状态。虽然2012年四季度以来,伴随着全球经济环境好转,下游需求的整体好转支撑钢价逐步上涨,但总体来说,现阶段是一个发展钢结构住宅的好时机。 1.3 发展现状 我国钢结构住宅起步较晚,大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。预制装配式钢结构住宅在国内起步更晚,观望者多,需求量少,实施者少。近年来,随着城市建设的发展和高层建筑的增多,我国钢结构发展十分迅速。 2 国内装配式钢结构住宅主要实践 钢结构建筑市场兴起于上海和广东,现在虽已遍布全国,但因地域经济发展不平衡,可将其分为北京、上海、苏杭、粤闽、天津等五大区域。钢结构建筑企业主要分布在东南沿海地区的主要城市,如上海、杭州萧山、东莞和无锡等大中城市,而在东北、西北、西南和华中地区,钢结构住宅发展缓慢,有些城市还处于起步阶段。

轻钢结构住宅性能主要特点(精)

轻钢结构住宅性能主要特点防腐蚀性能 由于我国幅员辽阔,建筑设计材料需要满足各个地区、各种环境的要求。参照国家颁布的标准,对于高腐蚀性地区或特殊建筑物,镀锌量应不低于275g/㎡(双面或镀铝锌150g/㎡(双面,并应满足现行国家或行业标准的规定。这一规定与澳洲的规定一致。 根据博思格钢铁澳洲研发中心的研究数据分析,镀锌钢板和镀铝锌钢板作为结构使用与暴露在建筑外部,镀层消耗的速度会有很大的差别。即使在同一个建筑物内部,由于建筑各部分密封效果各不相同,造成大气腐蚀环境的不一致。由于镀铝锌镀层表面有铝和锌两种材料,铝更加容易被腐蚀,产生极其致密的AL2O3,这些铝的氧化物覆盖在钢板表层,更好地隔绝了镀层钢板与外界腐蚀环境的接触。因此镀铝锌层在室内环境中的预测寿命远远长于我们要求的结构寿命,可达到200年以上;即使在通风环境很不好的板材之间,预测寿命也能达到75年。 结构性能 (1轻质楼盖系统 其楼盖由冷弯薄壁C型钢楼面梁与铺于楼面梁上的结构面板组成。楼面梁一般跨度为3.6m~6.0m,楼面梁高为200~300mm,楼面梁间距为600毫米。楼面梁腹板上预开孔,这样对于管线的穿越与布置极为方便。结构面板通常采用定向刨花板;也可以选择在定向刨花板上再浇筑40mm的细石混凝土。轻质楼盖根据不同的设计要求,每平方米可承受最大500公斤的荷载。 (2墙体结构 承重墙由立柱、顶导梁和底导梁、支撑、墙体结构面板组成。立柱为C形轻钢构件,其壁厚根据所受的荷载而定,通常为0.75~2mm,立柱间距一般为400~600mm,立柱的下端为开口朝上的底导梁,立柱上端为开口向下的顶导梁;为提高墙柱的稳定性,一般墙柱高度范围内设1~2道水平钢拉条或撑杆。这种墙体结构布置方式,可有效承受并可靠传递竖向荷载,且布置方便。

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