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建筑節(jié)能住宅彰顯優(yōu)勢輕鋼結(jié)構(gòu)材料撐起一片綠蔭

2013-04-29 00:44陸剛
居業(yè) 2013年5期
關(guān)鍵詞:輕鋼鋼結(jié)構(gòu)住宅

陸剛

建設(shè)節(jié)能省地型住宅,是中國未來的住宅建設(shè)方向,而發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑,則是解決高能耗建筑的一條行之有效的途徑。拓展綠色建材和節(jié)能設(shè)施、最大限度利用和發(fā)展有效空間等,都是鋼結(jié)構(gòu)住宅所能呈現(xiàn)出來的優(yōu)勢。實行工廠化生產(chǎn),推動住宅鋼結(jié)構(gòu)建筑的產(chǎn)業(yè)化,有著廣闊的市場發(fā)展前景。輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)形式,不僅能夠給用戶營造更舒適、安全的使用空間,而且在提高住宅建設(shè)質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)化方面可發(fā)揮重要、積極的作用。因此,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅“浮出水面”,成為社會關(guān)注的“綠色話題”。

傾心打造輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的前景光明

有資料顯示,我國目前的建筑能耗占全社會總能耗的30%左右,建筑在二氧化碳的排放總量中幾乎占到了50%以上,建筑節(jié)能已迫在眉睫。中國是目前世界上年新建建筑量最大的國家,每年有20億平方米左右的新建建筑消耗著世界上40%左右的水泥和鋼材。據(jù)悉,歐美國家(地區(qū))建筑的平均壽命在80年以上,而我國建筑的平均壽命只有50年。在如火如荼的建設(shè)潮中,“短命建筑”層出不窮。人們在炫耀GDP的同時,沒有意識到越來越多的建筑垃圾給社會、給子孫后代所留下的災(zāi)難。可喜的是,發(fā)展綠色建筑已經(jīng)明確寫入國家“十二五”規(guī)劃中。促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,要大力發(fā)展高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保、新材料等產(chǎn)業(yè),并擴大技改專項資金規(guī)模,促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級。節(jié)能減排的關(guān)鍵是節(jié)約能源、提高能效、減少污染,要抓緊制定出臺合理控制能源消費總量的工作方案,加快理順能源價格體系。同時,綜合運用經(jīng)濟、法律和必要的行政手段,突出抓好工業(yè)、交通、建筑、公共機構(gòu)、居民生活等重點領(lǐng)域,以及千家重點耗能企業(yè)的節(jié)能減排,進一步淘汰落后產(chǎn)能。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《建筑業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,要求建筑產(chǎn)品在施工過程的單位增加值能耗下降10%,鋼結(jié)構(gòu)工程比例增加,新建工程的工程設(shè)計、建筑施工,要100%符合國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求。另外,提高建筑結(jié)構(gòu)配件的工業(yè)化制造水平,促進結(jié)構(gòu)構(gòu)件集成化、模塊化生產(chǎn),鼓勵和推動新建保障性住房和商品住宅菜單式全裝修交房。相關(guān)政策的出臺,已充分表明國家、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在建筑節(jié)能方面的決心。眾所周知,住宅建設(shè)中節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等問題非常重要,它不僅關(guān)系到住宅能源消耗的問題,也涉及到地球上有限的資源合理利用。目前,我國近400億平方米的既有建筑中,99%屬高能耗建筑,每年新建的近20億平方米的建筑中,有95%仍屬高能耗建筑,其單位面積能耗約占總能耗28%,再加上建材生產(chǎn)的能耗,用于建筑的能耗已占到社會總能耗的40%。從這些數(shù)據(jù)不難看出,建筑業(yè)是一個高能耗的行業(yè),如果節(jié)能省地型建筑能大力推廣,其社會效益和資源有效利用的意義重大。

多年來,我國住宅建設(shè)主要是粗放型生產(chǎn),鋼結(jié)構(gòu)房屋建造以現(xiàn)場手工濕作業(yè)生產(chǎn)方式為主,不僅生產(chǎn)效率低,建設(shè)周期長,而且能耗高,環(huán)境壓力大,住宅的質(zhì)量和性能難以保證,壽命周期難以實現(xiàn)。隨著這幾年勞動力成本的不斷提高,需要大量人工的混凝土建筑與鋼結(jié)構(gòu)建筑,在價格上已不具備優(yōu)勢。保障性住房建設(shè)也將試點采用鋼結(jié)構(gòu)。此外,鋼結(jié)構(gòu)建筑還將應(yīng)用到學(xué)校和醫(yī)院等配套設(shè)施的建設(shè)當(dāng)中。另外,與傳統(tǒng)的混凝土建筑相比,鋼結(jié)構(gòu)建筑具備自重輕、抗震性能好、建設(shè)周期短、使用空間大等一系列優(yōu)點。比如,鋼結(jié)構(gòu)住宅與混凝土住宅相比,可增加大約6%的使用面積。

近年來,在我國出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑形式主要有:普通鋼結(jié)構(gòu)住宅工程、國外引進的冷彎薄壁型鋼低層住宅工程、自主研發(fā)的輕鋼框架配套復(fù)合保溫墻板的低層和多層鋼結(jié)構(gòu)住宅工程等。目前,國內(nèi)鋼材產(chǎn)量充足,有了一批輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅試點與示范的建設(shè)經(jīng)驗和科技成果,輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展已具備了較好的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,人們對住房的要求越來越高,對安全住宅、舒適住宅、健康住宅、綠色住宅等高品質(zhì)住宅的需求越來越強烈,《輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》也已經(jīng)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)發(fā)布?!兑?guī)程》的出臺將標(biāo)志著我國輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)進入一個新的發(fā)展階段,將進一步推動我國住宅向產(chǎn)業(yè)化、集成化發(fā)展,從而減少住宅建設(shè)對資源的浪費,盡早實現(xiàn)中央提出的建筑節(jié)能目標(biāo)。

根據(jù)專家分析,中國的住宅產(chǎn)業(yè)在今后20年中,仍然處于快速增長期,并且中國住宅價格的25%將會來自科技含量的提升。如今,國家大力提倡發(fā)展節(jié)能省地型住宅,不斷提升住宅產(chǎn)品的科技含量,鋼結(jié)構(gòu)住宅以其獨特的抗震能力強、施工速度快、交房率高等優(yōu)勢,契合了綠色環(huán)保住宅的要求。

目前,國家正在大力推進公租房、廉租房建設(shè),由此可能產(chǎn)生的建筑垃圾必須要考慮在內(nèi),否則若干年后,數(shù)千萬套公租房、廉租房就成為大量不可回收的建筑垃圾。而鋼結(jié)構(gòu)住宅可以重復(fù)利用,應(yīng)該成為更好的選擇。由于我國鋼材產(chǎn)量居世界首位,并且國家也在逐步調(diào)整政策,鼓勵發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,我國大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的條件業(yè)已成熟,正邁入鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的黃金時期,鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)與發(fā)揮出來。我國的國情是人多地少、資源缺乏,低層低密度的小住宅不可能成為中國住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流,但是在鋼鐵資源較為豐富的部分小城鎮(zhèn)及農(nóng)村,這種低層輕鋼住宅有著一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

解讀國外節(jié)能輕鋼住宅

所謂鋼結(jié)構(gòu)住宅,是指用鋼結(jié)構(gòu)做承重,用環(huán)保、輕體、節(jié)能材料做圍護結(jié)構(gòu)的住宅。從建筑高度上講,鋼結(jié)構(gòu)住宅大體可分為低層(3層以下,包括別墅和聯(lián)排別墅)、多層、小高層(6~12層)和高層(12層以上)等。其實,鋼結(jié)構(gòu)住宅并不是新生事物,早在20世紀(jì)60年代,歐美、日本等國家和地區(qū)就開始推廣。由于環(huán)保意識的加強和木材短缺等因素,因此,世界發(fā)達國家都十分重視鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展,美國、日本、英國、澳大利亞等國正積極推動中低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用與發(fā)展,日本和歐洲甚至還提出用鋼結(jié)構(gòu)建筑來儲備鋼鐵資源。

據(jù)資料顯示,美國是最早采用鋼框架結(jié)構(gòu)建造住宅的國家和地區(qū)之一,鑒于經(jīng)濟性、安全性能(抗震、防火)以及耐久性能的綜合考慮,越來越多的房屋開發(fā)商轉(zhuǎn)而經(jīng)營輕鋼結(jié)構(gòu)住宅,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的價值很快得到普遍認(rèn)可。輕鋼結(jié)構(gòu)在美國發(fā)展最快,1965年輕鋼結(jié)構(gòu)在美國僅占建筑市場15%,1990年就上升到53%,而到1993年則已上升至68%,到2000年已經(jīng)上升至75%。住宅用構(gòu)件和部品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,以及專業(yè)化、商品化、社會化程度很高,幾乎達到100%。各種施工機械、設(shè)備、儀器等租賃化非常發(fā)達,商品化程度達到40%。在美國,采用該體系建造的房屋從20世紀(jì)90年代中期的55,000棟住宅,劇增為2000年的325,000棟。因此,這種輕型鋼結(jié)構(gòu)己成為發(fā)達國家的主要建筑結(jié)構(gòu)形式。

瑞典是世界上鋼結(jié)構(gòu)住宅最發(fā)達的國家,其80%的住宅采用以通用部件為基礎(chǔ)的住宅通用體系。美國、法國等國家,鋼結(jié)構(gòu)住宅占到全部住宅建設(shè)比例的40%左右,這些國家有政府主導(dǎo)實施,并由行業(yè)組織牽頭,研究開發(fā)了一整套成熟的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計、建造、產(chǎn)品配套體系及工藝,已經(jīng)到了相對成熟和完善的階段。

低層輕鋼住宅作為主流住宅產(chǎn)品,在歐美等國經(jīng)過幾十年發(fā)展改進,已具備非常完善的技術(shù)生產(chǎn)體系和豐富的配套產(chǎn)品體系。如澳大利亞早已將采用G550高強鋼建造的輕鋼龍骨作為承重體系,應(yīng)用于住宅建造,并形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化住宅體系。在不降低結(jié)構(gòu)可靠性及安全度的前提下,可以節(jié)約鋼材用量30%。要將這種體系引進國內(nèi),首先要和我國國內(nèi)的行業(yè)技術(shù)規(guī)程相配套,同時盡量把使用的產(chǎn)品國產(chǎn)化,以降低造價。20世紀(jì)60年代澳大利亞還在提出了“快速安裝預(yù)制住宅”的概念,但由于市場尚未成熟,并未得到很好發(fā)展。到了1987年,高強度冷彎薄壁鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn),澳大利亞與新西蘭的聯(lián)合規(guī)《AS/NZS4600冷彎成型結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范》于1996年發(fā)布實施。這種鋼材承載力高,與相同承載力的木材相比,只是木材的1/3重,表面經(jīng)鍍鋅處理,在免大修的情況下,耐久性可達75年。在澳大利亞,每年約建造6億美元的輕鋼龍骨獨立式住宅120,000棟,約占澳大利亞所有建筑業(yè)務(wù)產(chǎn)值的24%。

鋼結(jié)構(gòu)住宅有利于保障生命安全,這在自然災(zāi)害頻發(fā)的國家具有特別重要的意義。日本發(fā)生的地震、海嘯讓世界驚恐,云南省德宏傣族景頗族自治州盈江縣的地震牽動國人,緬甸強震接踵而至。地震災(zāi)害讓鋼結(jié)構(gòu)住宅價值凸顯。中國汶川“5·12”地震與“3·11”日本地震相比,中國、日本因地震造成的死亡人數(shù)相差懸殊。撇開人口密度等客觀因素,建筑界人士認(rèn)為,住宅結(jié)構(gòu)的不同也是傷亡人數(shù)差距懸殊的因素之一。日本處于地震多發(fā)地帶,因此鋼結(jié)構(gòu)住宅的普及率極高,公共建筑中學(xué)校的抗震能力達到10級,普通居民住宅也能夠抵御7級以上地震。實踐證明,日本鋼結(jié)構(gòu)建筑對減緩地震造成的傷害起到了非常重要的作用。鋼結(jié)構(gòu)建筑自重輕,其優(yōu)異的抗震能力被世界各國廣泛認(rèn)可。有專家指出,從地震引發(fā)印度洋大海嘯的2004年開始,地球再次進入地震活躍期。僅2010年,全球就記錄到28次7級以上地震。按照地震活躍期持續(xù)10年以上的規(guī)律,近幾年地球仍處在地震多發(fā)期,做好防震減災(zāi)工作刻不容緩。

反觀我國現(xiàn)有的住宅建筑中,鋼結(jié)構(gòu)所占比例不足1%,公眾對鋼結(jié)構(gòu)住宅的概念還很模糊。在5·12大地震發(fā)生后,曾有多名建筑專家呼吁,在災(zāi)后重建階段,政府應(yīng)大力推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑,尤其是學(xué)校、醫(yī)院等公共建筑。除抗震效果好外,鋼結(jié)構(gòu)住宅施工速度快,能夠隔音、隔熱,可循環(huán)利用。鋼結(jié)構(gòu)住宅屬技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),結(jié)合保溫隔熱、廢舊利用的新型墻體建材開發(fā),能夠達到節(jié)能省地的目標(biāo)。審視這些年地震帶來的教訓(xùn),改變傳統(tǒng)的住宅建造方式,大力推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅、提高防震減災(zāi)能力,保護人民生命財產(chǎn)安全,成為全社會必須共同直面的重大問題。毋庸置疑,推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅是對生命的庇護與尊重。我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范日漸完善,在黏土磚被禁用以及鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的背景下,大力開發(fā)建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)住宅恰逢其時。

“綠色”鋼結(jié)構(gòu)住宅

的利用率極高

被譽為“綠色建筑”的鋼結(jié)構(gòu)住宅革除了將生產(chǎn)磚、瓦、石灰、沙等建材對環(huán)境的破壞與影響,建筑垃圾、建筑施工噪聲都減少到最低程度,抗震性能好,改建和拆遷容易,材料的回收和再利用率高,是人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展的“綠色產(chǎn)業(yè)”。

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有輕質(zhì)高強性。鋼結(jié)構(gòu)住宅的重量是鋼筋混凝土住宅的50%左右,使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。鋼結(jié)構(gòu)建筑的工業(yè)化程度高,工期短。在同等條件下,鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工期相比,鋼結(jié)構(gòu)僅是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/3~1/2。最重要的是鋼結(jié)構(gòu)材性好,可靠性高。在國內(nèi)外的歷次地震中,鋼結(jié)構(gòu)是損壞最輕的結(jié)構(gòu),已被公認(rèn)為是抗震設(shè)防地區(qū)特別是強震區(qū)的最合適結(jié)構(gòu)。單純從目前材料的價格上看,鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)的造價要高,但鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)速度要快50%左右,這會節(jié)省很多時間成本,而且房屋整體重量也比混凝土結(jié)構(gòu)輕50%以上,這樣基礎(chǔ)處理、運輸量的成本都會下降。建造房屋是一個系統(tǒng)工程,包括設(shè)計、制造、運輸、安裝、維修和管理等諸多環(huán)節(jié),因此,從整體上看,鋼結(jié)構(gòu)更“省”。此外,鋼材具有可回收、再利用的特點,相對于目前普遍使用的其他建筑材料,其最有利于節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和節(jié)地。

據(jù)專業(yè)機構(gòu)研究,鋼結(jié)構(gòu)住宅每平方米建筑的鋼材使用量為100~120千克,各種建筑材料的二氧化碳排放量為480千克/平方米。而混凝土結(jié)構(gòu)住宅的建筑材料二氧化碳排放量為740.6千克/平方米,相比之下鋼結(jié)構(gòu)住宅的二氧化碳排放量低35%左右。此外,鋼結(jié)構(gòu)住宅拆除需要較少的人力和物力,而且大量材料可循環(huán)利用;混凝土結(jié)構(gòu)住宅使用大量的水泥,拆除困難,也很難回收利用,帶來大量的建筑垃圾。如果我國房地產(chǎn)行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)住宅的比例達10%,每年減少的污水排放量將相當(dāng)于10個西湖的水總量,減少的木材砍伐量相當(dāng)于9,000公頃森林,節(jié)約用電量相當(dāng)于葛洲壩水電站一個月的發(fā)電量。顯然,與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比,鋼結(jié)構(gòu)住宅在資源節(jié)約、環(huán)境保護方面具有明顯優(yōu)勢。

輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計是為確保達到保溫效果,在建筑物的外墻和屋面中使用的保溫隔熱材料能長期使用并能保溫隔熱。建筑輕鋼結(jié)構(gòu)住宅一般除了在墻的墻柱間填充玻璃纖維外,在墻外側(cè)再貼一層保溫材料,可有效隔斷通過墻柱至外墻板的熱橋;樓層之間格柵內(nèi)填充玻璃纖維,減少通過樓層的熱傳遞;所有內(nèi)墻墻體的墻柱之間均填充玻璃纖維,減少戶墻之間的熱傳遞。

我國人口多,宜居土地少,城市人口密度高,因此住宅必然以高層、多高層為主,而這正是鋼結(jié)構(gòu)住宅“高、大、輕”的獨特優(yōu)勢。除此之外,它還可降低單位工業(yè)增加值用水量,降低單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗,降低單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放,減少耕地占用量,減少主要污染物排放總量。綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)住宅與“十二五”規(guī)劃中5項環(huán)境與資源的約束性指標(biāo)緊密關(guān)聯(lián),讓節(jié)能與環(huán)保更加實用,鋼結(jié)構(gòu)住宅的價值彰顯無余。

“十二五”期間我國將要建成3600萬套保障房,面對這個絕對增量,除了破解土地和資金難題,加快建設(shè)速度,保證速度與質(zhì)量并舉,同樣是一個重大挑戰(zhàn)。住宅產(chǎn)業(yè)化是一條捷徑,住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展取決于住宅工業(yè)化、部品產(chǎn)業(yè)化的程度和水平。鋼結(jié)構(gòu)住宅是實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的突破口,是實現(xiàn)“十二五”保障房建設(shè)目標(biāo)的有力手段。鋼結(jié)構(gòu)住宅將使生活和生產(chǎn)更加匹配,真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,鋼結(jié)構(gòu)住宅使上下游聯(lián)動,必將帶動鋼鐵、機械制造、工業(yè)化設(shè)計、材料回收等一系列產(chǎn)業(yè)鏈條的升級和發(fā)展。

改變房地產(chǎn)行業(yè)傳統(tǒng)的、低端的發(fā)展方式,推進勞動密集型行業(yè)向知識和技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變,減少對勞動力和資源的過度依賴,鋼結(jié)構(gòu)住宅是產(chǎn)業(yè)升級的必然選擇。傳統(tǒng)的鋼混結(jié)構(gòu)住宅由于現(xiàn)澆部分很多,需要大量工人現(xiàn)場手工作業(yè),鋼結(jié)構(gòu)住宅則實現(xiàn)了部品化、產(chǎn)業(yè)化,可以減少用工2/3。鋼結(jié)構(gòu)住宅將大大解放生產(chǎn)力,如此龐大的減員將有助于建筑農(nóng)民工向其他行業(yè)流動。倘若政府將這些農(nóng)民工納入公共服務(wù)體系,統(tǒng)一政策、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一服務(wù),加大培訓(xùn)力度,實現(xiàn)行業(yè)梯度轉(zhuǎn)移,鼓勵大量的房地產(chǎn)領(lǐng)域勞動力向知識和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展,使他們成為有社會保障的產(chǎn)業(yè)工人,不僅有助于提高農(nóng)民工的薪酬待遇,而且有助于緩解“用工荒”。

我國輕鋼住宅的常用結(jié)構(gòu)體系

鋼結(jié)構(gòu)住宅本身是一種環(huán)保型的精細(xì)化建筑。一棟24層高樓,采用混凝土建筑,其柱子邊長在1米左右;采用鋼結(jié)構(gòu)建筑,在達到安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下,通過優(yōu)化與精細(xì)設(shè)計,其柱子邊長為0.5米,整個截面只占前者的四分之一。在優(yōu)化空間與降低造價方面,后者均優(yōu)越于前者。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系主要包括主體鋼結(jié)構(gòu)體系、圍護結(jié)構(gòu)體系以及樓板結(jié)構(gòu)體系等幾大部分,主要承重骨架是由鋼構(gòu)件或鋼管混凝土構(gòu)件所組成,它具有鋼結(jié)構(gòu)建筑的一系列特性,同時又具備一般住宅建筑的共性。鋼結(jié)構(gòu)體系形式有多種,但應(yīng)用于住宅的房屋鋼結(jié)構(gòu)體系,主要可分為鋼框架體系、鋼支撐框架體系、鋼框架—混凝土剪力墻體系、錯列桁架體系、鋼框架—核心簡體系等。鋼框架體系類似于混凝土框架體系,不同的是將混凝土梁柱改為鋼梁、鋼柱,其豎向承載體系與水平承載體系均為鋼框架。該體系一般適用于6層以下的多層建筑,不適用于受地震作用影響較大的高層建筑,并且用于高層建筑的經(jīng)濟收益相對較差。鋼支撐框架體系在鋼框架縱、橫兩個方向適當(dāng)部位,沿柱高增設(shè)垂直支撐,以加強結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。支撐采用角鋼、槽鋼、圓鋼或鋼管制作,可按拉桿或壓桿設(shè)計。支撐的形式可以采用X型、K型、人型、倒人字、單斜桿等。該體系比純鋼框架體系側(cè)向剛度大,常用于多層及高層鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)用較廣,而且當(dāng)房屋層數(shù)較高時,該體系要比純鋼框架體系經(jīng)濟。

《輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》要求重點突出“輕型”,可用于抗震或非抗震地區(qū)的不超過6層的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑。對公寓等其他建筑可參考使用。需要指出的是,輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計、施工和驗收,除應(yīng)符合本《規(guī)程》外,還應(yīng)符合現(xiàn)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。此《規(guī)程》適用于以輕型鋼框架為結(jié)構(gòu)體系,并配有滿足其功能要求的輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)樓板和輕質(zhì)屋面建筑系統(tǒng),是輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計、施工和驗收的標(biāo)準(zhǔn)。輕型鋼框架是指由小截面熱軋H型鋼、高頻焊接H型鋼、普通焊接H型或異形截面的型鋼、冷軋或熱軋成型的方(或矩、圓)形鋼管組成的純框架或框架-支撐結(jié)構(gòu)體系,結(jié)合輕質(zhì)樓板和利用墻體抗側(cè)力等有利因素,可使鋼框架結(jié)構(gòu)體系不僅用鋼量省,還解決了可以建造多層結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題,尤其是能與我國現(xiàn)行規(guī)范體系保持一致,滿足抗震要求,是一種符合中國國情的建筑結(jié)構(gòu)體系。

鋼框架-核心筒體系,在中高層鋼結(jié)構(gòu)住宅乃至中高層商用樓中應(yīng)用最多。這種結(jié)構(gòu)以衛(wèi)生間組成四周封閉的現(xiàn)澆鋼筋混凝土核心筒,與鋼框架搭配成組合結(jié)構(gòu)。由于該體系綜合受力性能好,特別適合于地震區(qū)和地基土質(zhì)較差的地區(qū),但因為自重減輕相對較少,一般多適用于不超過12層的住宅建筑體系??偟膩碚f,該體系比較經(jīng)濟,較適合我國大眾的消費水平,是相當(dāng)值得推廣的一種中高層住宅結(jié)構(gòu)形式。圍護結(jié)構(gòu)體系為了減輕結(jié)構(gòu)自重,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,圍護墻體宜采用輕質(zhì)復(fù)合材料。外圍護結(jié)構(gòu)主要采用的墻板有蒸壓加氣混凝土板(ALC板)、太空板、水泥刨花板、夾芯板等。內(nèi)墻采用輕質(zhì)混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。屋蓋系統(tǒng)應(yīng)采用有檁體系,屋面材料可與樓面相同,也可采用彩色壓型鋼板防水屋面系統(tǒng),該系統(tǒng)具備了很好的防水效果,又起到了屋面的隔熱保溫作用。樓板結(jié)構(gòu)體系在鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系中,樓板主要有壓型鋼板——現(xiàn)澆混凝土組合樓板、預(yù)制混凝土疊合板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。鋼框架——預(yù)制混凝土剪力墻體系同鋼支撐框架體系一樣,常用于多層及高層結(jié)構(gòu),而且從受力特點來看,帶剪力墻結(jié)構(gòu)其抗震性能較好,較適用于地震區(qū)。錯列桁架結(jié)構(gòu)體系的用鋼量可較框架結(jié)構(gòu)減少30%~40%,節(jié)約造價。同時,樓板可直接支承在相鄰桁架的上、下弦上,不需設(shè)樓面梁格,結(jié)構(gòu)上可采用小柱距和短跨樓板,使樓板厚度減小,減輕自重。由于桁架在工廠預(yù)先預(yù)制,所以現(xiàn)場安裝節(jié)點數(shù)少,焊接量小,桁架與柱節(jié)點可采用鉸接,從而構(gòu)造簡單,傳力明確,施工周期更短。錯列桁架體系適用于多層及小高層結(jié)構(gòu)。鑒于上述優(yōu)點和我國人口多、居住面積小、樓層較高的國情,該體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)體系用于住宅建筑具有良好前景。

在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計方面,設(shè)計師通過精細(xì)化設(shè)計,在保障安全的前提上,盡可能優(yōu)化再優(yōu)化,既考慮安全系數(shù),又著眼經(jīng)濟環(huán)保,實現(xiàn)美觀、安全、經(jīng)濟三者的最佳組合。按照常規(guī)模式與手段去建造鋼結(jié)構(gòu)住宅,體現(xiàn)不出優(yōu)秀之處,打造不出精品工程。鋼結(jié)構(gòu)建筑的支柱原來是箱形柱,由4塊鋼材焊接而成。有些制作方把厚厚的鋼板直接軋成方管,只有一條焊接縫,承重標(biāo)準(zhǔn)與安全性能較前者大大提高。此外,結(jié)構(gòu)梁全部采用H型自動化生產(chǎn)線生產(chǎn),盡可能減少人工制作,以做到鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)上的輕與精,以及生產(chǎn)的高度自動化。在生產(chǎn)制作過程中,抓好產(chǎn)品的流程與質(zhì)量控制,確保產(chǎn)品百分之百達到國標(biāo)水平。安裝工序更是制定了細(xì)致、苛刻的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。實踐證明,鋼結(jié)構(gòu)項目的工程綜合造價略低于鋼筋混凝土。隨著鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)配套的水泥纖維板、新型墻體項目產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?;摻Y(jié)構(gòu)住宅造價將進一步降低。鋼結(jié)構(gòu)住宅造價低,一般比同規(guī)模的混凝土建筑低1/3;施工快,建筑時間是混凝土建筑的2/3;隔熱、保溫、防震效果好,可提高使用面積率5%~8%。

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅綻放“綠意”無限

可持續(xù)建筑是對可持續(xù)發(fā)展有積極貢獻的建筑,是既滿足當(dāng)代人的需要,又不對后代構(gòu)成危害的建筑。把建筑不再視為人類任意地可強加于地球的東西,而是從更高層次綜合考慮建筑所造成的更大范圍的影響,是可持續(xù)建筑觀的基本出發(fā)點??沙掷m(xù)建筑的理念要求建筑師在進行住宅設(shè)計時,首先應(yīng)盡量結(jié)合氣候,采用自然通風(fēng)、自然采光的方法,減少住宅對能源的依賴,如住宅的朝向在條件許可的情況下,盡量朝南。在住宅周圍利用地形進行綠化,適當(dāng)增加間距,夏季通風(fēng),減低周圍環(huán)境溫度,屋面墻面用綠化的方法降低外表面溫度等。

近幾年,我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展十分迅速,但是和國外相比依然有較大的差距。最根本的原因就是鋼結(jié)構(gòu)的社會認(rèn)知度不高,無論是普通老百姓,還是相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo),對于鋼結(jié)構(gòu)的特性和優(yōu)勢都不太了解,這就需要新聞媒體加大宣傳的力度。要讓更多的人了解鋼結(jié)構(gòu),接受鋼結(jié)構(gòu),只有這樣,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展才會躍上一個新的臺階。

當(dāng)前,我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于關(guān)鍵時期,國家應(yīng)繼續(xù)加大對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的支持力度,增加科技研發(fā)力度,加大資金投入,加緊出臺、落實稅收和金融優(yōu)惠政策,鼓勵并推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑,大力提倡在學(xué)校、醫(yī)院、機場、車站、體育場館采用鋼結(jié)構(gòu)并將以上建筑用鋼列入國家儲備用鋼的計劃中。在此,希望政府有關(guān)部門給予中國鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)單位和企業(yè)更多施展才能的機會,使大多數(shù)企業(yè)能夠參與各類鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)。但是,當(dāng)前國內(nèi)一些重大項目基本都采用國外的設(shè)計方案,其中不少項目的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計得極不合理,導(dǎo)致用鋼量太大、造價驚人,同時也給制作和安裝帶來很多難題。

加快鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展必須推動鋼結(jié)構(gòu)住宅系列產(chǎn)業(yè)化,推廣集成式住宅?!凹墒阶≌本褪亲≌ㄔO(shè)的安裝、生產(chǎn)擺脫了傳統(tǒng)的水、灰、沙、石,擺脫了手工勞動以及現(xiàn)場濕作業(yè)生產(chǎn),由工廠生產(chǎn)住宅部件,在現(xiàn)場組裝生產(chǎn)成品住宅。住宅部件是系列的、標(biāo)準(zhǔn)的,可在流水線上生產(chǎn),而房屋則可以是多樣的、豐富的和多檔次的,并且完全可以按照住戶的要求,由建筑商提供可選擇的住宅類型,供住戶選擇。與傳統(tǒng)的工業(yè)化住宅不同,部件的加工、運輸、吊裝均可輕便靈活,其標(biāo)準(zhǔn)化單元也可由大改小,空間單元組合的靈活性、機動性大大增加。由于隔墻的輕質(zhì)化和可拆改化,居住空間大小可靈活布置,可以最大限度地滿足住戶對功能和設(shè)備的高品位需求。

在施工中,集成住宅的大空間無阻擋為布管提供了快捷便利的條件。廚房、衛(wèi)生間是住宅中最為復(fù)雜、專業(yè)化程度最高的部件,最適于工廠化生產(chǎn)、集成式安裝。它不但可以提高使用功能,降低造價,而且可以避免質(zhì)量通病。除此之外,外墻的保溫構(gòu)造和內(nèi)墻的部件也都應(yīng)當(dāng)采用整合式、成套的技術(shù)。集成住宅部件的多品種、多數(shù)量,決定集成化的安裝和工廠化的制造必須按照標(biāo)準(zhǔn)化的原則進行。因此采用國際通用的“模數(shù)協(xié)調(diào)”原則和方法,是最必要的手段。模數(shù)協(xié)調(diào)的任務(wù)是制定生產(chǎn)各種住宅部件的規(guī)格尺寸,使各種住宅部件能準(zhǔn)確無誤地安裝到指定的部件,并且不同企業(yè)生產(chǎn)的部件可以互換。

模數(shù)協(xié)調(diào)的原則能指導(dǎo)建筑師和工程師在自己設(shè)計的住宅工程中,保證選擇的部件、設(shè)備能合理地安裝在住宅工程中,并不妨礙工程師的創(chuàng)造力。由此可見,鋼結(jié)構(gòu)住宅將向設(shè)計模塊化、構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、施工機械化的方向發(fā)展。工廠化裝修為鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣提供了強大的技術(shù)支持,鋼結(jié)構(gòu)住宅若用手工裝修,則優(yōu)勢難以發(fā)揮。而且鋼結(jié)構(gòu)住宅內(nèi)隔墻一般都采用輕質(zhì)工業(yè)化生產(chǎn)的整體構(gòu)件,難以實現(xiàn)手工裝修。工廠化生產(chǎn)的裝修構(gòu)件,令各種輕型墻體可直接與裝飾構(gòu)件緊密結(jié)合,且壽命大為延長,可有效解決鋼結(jié)構(gòu)住宅的室內(nèi)精裝修工藝的可行性問題。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循“少費多用”的結(jié)構(gòu)哲理,以最少的結(jié)構(gòu)提供最大的結(jié)構(gòu)承載力。我們應(yīng)具有國際化的思維、國際化的眼光、國際化的視野,國家應(yīng)盡快成立具有世界級水平的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計院,以滿足我國迅速發(fā)展的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)需求,將綠色、低碳、節(jié)約用鋼的設(shè)計理念貫徹在設(shè)計全過程中。

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