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?1.1 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅體系概述
1.1.1 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅主體結(jié)構(gòu)體系
目前國內(nèi)外常用的鋼結(jié)構(gòu)住宅主體結(jié)構(gòu)體系有:鋼框架結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系、交錯桁架結(jié)構(gòu)體系、輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。
1.1.2 ?圍護(hù)體系
鋼結(jié)構(gòu)住宅的圍護(hù)體系包括墻體、樓蓋和屋蓋。
1.1.3 ?防火體系
鋼材的耐火性能
鋼材是不燃燒體,但其材料的化學(xué)特性決定了鋼材耐熱不耐火、極易導(dǎo)熱,其耐火極限只有0.25h,遇高溫鋼材強(qiáng)度會迅速降低,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。普通火場溫度高達(dá) 800℃~1000℃,在高溫作用下,鋼材的承載力急劇下降,出現(xiàn)屈服變形,結(jié)構(gòu)失穩(wěn),造成建筑物部分或全部坍塌,因此鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須采取防火保護(hù)措施后才能安全使用。
鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火措施
住宅的防火措施分為主動和被動兩種方式。 主動防火措施包括:火警裝置,如火災(zāi)報警器;自動滅火裝置,如自動噴淋系統(tǒng)。 被動防火措施包括:在火災(zāi)中保證住宅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的措施;根據(jù)規(guī)范要求將住宅根據(jù)面積和樓層劃分為不同的防火分區(qū)的措施;布置人員疏散通道的措施。
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火措施
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要達(dá)到住宅規(guī)范要求的耐火性能: ?一方面要積極發(fā)展耐火耐候鋼,另一方面要采取必要的防火措施。
1.1.4 ?防腐體系 ?
鋼材腐蝕的產(chǎn)生
鋼材的耐腐蝕性差,裸露在外的鋼材在大氣的作用下會產(chǎn)生銹蝕,若環(huán)境濕度高、有腐蝕介質(zhì)存在則腐蝕速度更快。影響腐蝕最主要的因素是空氣中的酸性成分如二氧化硫、二氧化氮等,鋼材的腐蝕就是空氣中的濕氣和酸堿性物質(zhì)與鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致鐵被氧化。
鋼材的防腐措施
具體的防腐措施有兩種:加入耐腐蝕元素,改變鋼材成分;在鋼材的表面加保護(hù)層,隔離腐蝕介質(zhì)。常用的做法有三種:
(1)制成合金耐候鋼
對在強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下鋼材應(yīng)采用耐候鋼或合金鋼,在鋼材中增加銅、鉻、鎳等元素造成不銹鋼以提高鋼材的抗銹蝕能力。
(2)金屬鍍層保護(hù)
在鋼材的表面施加金屬鍍層保護(hù),如電鍍或熱浸鍍鋅等。
(3)非金屬涂層保護(hù)
在鋼材的表面涂以非金屬保護(hù)層,使鋼材與大氣的隔離,如各種涂料等。
鋼結(jié)構(gòu)防腐的構(gòu)造措施
(1)表面處理:除去鋼結(jié)構(gòu)表面的鐵銹、軋屑、油污等污染物,底層涂料才能牢固地附著在鋼結(jié)構(gòu)表面,并對它進(jìn)行有效的防腐。
(2)底漆涂層:鋼結(jié)構(gòu)在表面處理后應(yīng)立即涂上底漆涂層,以避免氧化。
(3)罩面層、外包層:對于暴露在空氣中的鋼結(jié)構(gòu),涂上罩面油漆或者采用 4~5cm 厚的鋼絲網(wǎng)抹灰外包層進(jìn)行防腐。
(4)防腐層的維護(hù):定期對鋼結(jié)構(gòu)的防腐層進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)有損傷馬上涂刷新的油漆。
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防腐設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)件防腐設(shè)計時應(yīng)考慮到構(gòu)件在不同部位的維護(hù)方式。
(1)住宅內(nèi)部的構(gòu)件因裝修不易維修,應(yīng)采用包覆式保護(hù)做法。澆搗混凝土保護(hù)層或鋼板網(wǎng)抹灰,保證防腐層在住宅壽命期內(nèi)不發(fā)生破壞。
(2)暴露在外的構(gòu)件,采用涂刷飾面油漆罩面層,定期檢查維護(hù).當(dāng)然也可以采用混凝土包覆式保護(hù)層。
1.2 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點及與傳統(tǒng)住宅的比較
1.2.1 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點
鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國己有 15 年的歷程,在眾多的住宅建筑中,鋼結(jié)構(gòu)住宅適宜構(gòu)件的工廠化生產(chǎn),可以將設(shè)計、生產(chǎn)、施工、安裝一體化,變“現(xiàn)場建造”為“工廠制造”,提高住宅工業(yè)化、商品化水平,而且鋼結(jié)構(gòu)住宅自重輕,基礎(chǔ)造價低,適用于軟弱地基,安裝容易,施工快,周期短,投資回收快,施工污染環(huán)境少,抗震性能好,可回收利用,經(jīng)濟(jì)環(huán)保等,因而在住宅市場有著良好的發(fā)展前景,被譽(yù)為二十一世紀(jì)的“綠色建筑”之一川。鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,在設(shè)計、施工、實用、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保方面都具有優(yōu)勢:
第一、鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織均勻,比較接近于勻質(zhì)和各向同性體,在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的,實際受力情況和工程力學(xué)計算結(jié)果接近,設(shè)計更準(zhǔn)確,無徐變和收縮現(xiàn)象、能在惡劣天氣下施工等;
第二、構(gòu)件生產(chǎn)工廠化,變“現(xiàn)場建造”為“工廠制造”,質(zhì)量穩(wěn)定,現(xiàn)場組裝,減少施工現(xiàn)場的環(huán)境、噪音污染;
第三、新型輕質(zhì)圍護(hù)板材,不助燃,不霉變,不蟲蛀,裝修一次到位,少維修,管線可暗埋在墻體及樓層結(jié)構(gòu)中,內(nèi)墻為輕質(zhì)板材,增加使用面積 5%~8%,可重新分隔空間改變使用功能,更好的滿足住戶的要求;
第四、鋼材可回收利用,輕質(zhì)墻板、復(fù)合樓板等新型材料,符合建筑節(jié)能和環(huán)保的要求;
第五、鋼結(jié)構(gòu)住宅輕質(zhì)高強(qiáng),使基礎(chǔ)設(shè)計簡單化,減少基礎(chǔ)造價,尤其適用于地質(zhì)條件較差的地區(qū);
第六、抗震性能好,用于結(jié)構(gòu)抗震措施的費用少。
第七、施工周期短,投資回報快,資金風(fēng)險低,投資效益高,制作、運輸、安裝、圍護(hù)方便;
第八、比較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu), 鋼結(jié)構(gòu)不要求內(nèi)墻為承重墻, 內(nèi)墻配置可以隨心所欲, 甚至建成后也可以調(diào)整位置, 重新分隔空間, 能夠更好的滿足建筑大開間、靈活分隔的要求, 并且可提高使用面積; ?
第九、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其配套技術(shù)相應(yīng)部件, 絕大部分可以實現(xiàn)工廠化制作形成產(chǎn)品系列化, 可以實現(xiàn)住宅建筑技術(shù)集成的產(chǎn)業(yè)化新思路。
第十、鋼結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化程度高,現(xiàn)場作業(yè)少, 其材料本身可再生利用, 符合建筑的環(huán)保要求;
第十一、易增層和改造,另外, 還具有無徐變和收縮現(xiàn)象、防蟲防蛀、能在惡劣天氣下施工等優(yōu)點;
第十二、經(jīng)濟(jì)效益好,短工期 ?、低成本、快周轉(zhuǎn)、易裝修、增面積。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅施工時基本為干法施工,裝配化程度高,由于不需要支模,受氣候影小。
第十三、舒適現(xiàn)代并且綠色環(huán)保,滿足可持續(xù)發(fā)展的要求:享受“空間自由組合”的住宅、享受會“呼吸”的住宅、享受“高品質(zhì)”的住宅。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑突破可多樣性和建筑美學(xué)的難點,不僅大空間大跨度的公共與工業(yè)建筑非它莫屬,并以寬敞舒適高標(biāo)準(zhǔn)為特征的商用與民用建筑也以它來滿足與日俱增的需求。 ?
1.2.3 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)住宅的比較
1、從兩種住宅體系的特點分析:
a)?鋼結(jié)構(gòu)住宅
鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的組成是:主體結(jié)構(gòu)體系以鋼結(jié)構(gòu)為主;外圍護(hù)體系為新型再生墻磚;內(nèi)隔墻體系主材為各類復(fù)合型墻板;樓板體系主材為預(yù)制鋼筋混凝土樓板或商品混凝土現(xiàn)澆組合樓板圈。其體現(xiàn)優(yōu)勢的特點主要表現(xiàn)在:一、由于鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)件以鋼梁、鋼柱或者是一些鋼和混凝土的混合構(gòu)件為主要的承重構(gòu)件,這些構(gòu)件強(qiáng)度高、自重輕、延性好,這樣結(jié)構(gòu)上部荷載減輕,基礎(chǔ)處理的工作難度也降低。二、因為鋼構(gòu)件可以在工廠制作,質(zhì)量可靠,尺寸精度高,有利于現(xiàn)場安裝,施工周期短,容易實現(xiàn)和應(yīng)用各項節(jié)能技術(shù)和新型節(jié)能環(huán)保,具有節(jié)能特點。三、大開間分割靈活,結(jié)構(gòu)占地面積小,使用面積能增加,住宅的使用壽命增加,鋼結(jié)構(gòu)住宅具有節(jié)地特點。四、鋼材還可以回收,建筑垃圾減少,環(huán)境污染較少。
b)?傳統(tǒng)住宅
傳統(tǒng)住宅建造體系組成是:主體結(jié)構(gòu)形式多為鋼筋混凝土梁、柱、樓板、屋面板,圍護(hù)結(jié)構(gòu)多為混凝土砌塊,基本在現(xiàn)場施工完成。由于我國勞動力充足低廉,傳統(tǒng)住宅以其成熟的生產(chǎn)及管理模式在城鎮(zhèn)化發(fā)展初期較好地滿足了社會對住宅供應(yīng)的緊迫需求,但對照發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式,也逐步顯現(xiàn)出三個弱點:一、全國絕大部分地區(qū)的傳統(tǒng)住宅都是毛坯房直接進(jìn)入銷售市場。由于住戶分散裝修,造成大量的資源浪費和環(huán)境污染。二、住宅質(zhì)量及安全性能差。主要是因為傳統(tǒng)住宅的手工操作,現(xiàn)場濕作業(yè)多,導(dǎo)致質(zhì)量通病多,也導(dǎo)致了住宅的耐久性能差,使用年限縮短。三、保溫隔熱性能差。與氣候相近的發(fā)達(dá)國家住宅建設(shè)水平相比,我國傳統(tǒng)住宅外墻的傳熱系數(shù)是其 3.5~4.5倍,外窗為2~3 倍,屋面為3~6倍,門窗的空氣滲透為 3~6倍。
2、從鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土或磚混結(jié)構(gòu)相比較, ?鋼結(jié)構(gòu)住宅還有如下優(yōu)勢:
a)?自重輕,約為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1/4左右,減小對地基的要求??蓽p輕建筑物的重量約 30%,有利于建設(shè)高層,特別是在地質(zhì)承載力低的地方和地震烈度較高的地方,其綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于一般住宅建筑體系。
b)?在建筑功能上,梁柱截面面積小,戶內(nèi)的有效平面增大,比相應(yīng)的磚混和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提高了 6%,增大了有效的生活空間。具有充分的靈活性、可改性和安全性,有利于滿足現(xiàn)代人的居住需要,適應(yīng)現(xiàn)代住宅的市場需求。
c)?工廠化生產(chǎn),更易實現(xiàn)工業(yè)化、定型化、批量化生產(chǎn), 提高勞動生產(chǎn)率。鋼結(jié)構(gòu)住宅在建造過程中由于實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化建造,因此能耗低于使用傳統(tǒng)建造模式建造的住宅。
d)?施工周期縮短,現(xiàn)場濕作業(yè)少。
e)?鋼結(jié)構(gòu)住宅工程造價與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本持平,但是工期比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)縮短1倍以上,實際收益更大。鋼結(jié)構(gòu)住宅是代替磚混住宅較為理想的建筑體系。
f)?鋼結(jié)構(gòu)體系具有良好的抗震性能。
g)?管線布置方便。在鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間中,有許多孔洞與空腔,而且鋼梁的腹板也允許穿越小于一定直徑的管線,這樣使管線的布置較為自由,也增加了建筑凈高,而且管線的更換、修理都更為方便。
h)?多元的結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系大致可分為鋼框架結(jié)構(gòu)體系,鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系, ?鋼框架預(yù)制鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)體系,鋼框架鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系,鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系,空間錯列桁架結(jié)構(gòu)體系,輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系。不同結(jié)構(gòu)體系的受力特點不同,適用于不同的住宅類型。
i)?可充分發(fā)揮鋼材的延性好、塑性變形能力強(qiáng)等優(yōu)點,加之與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)性板材結(jié)合,形成非常堅固的板肋結(jié)構(gòu)體系,即產(chǎn)生應(yīng)力蒙皮效應(yīng),從而具有更強(qiáng)的抗震能力和抵抗水平荷載的能力,提高住宅的安全可靠性。
j)?工業(yè)化程度高,施工速度快,施工周期約為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1/3左右。各部件現(xiàn)場組裝,濕作業(yè)少,噪聲粉塵和建筑垃圾少;施工作業(yè)受天氣及季節(jié)影響較小,符合文明環(huán)保的建筑施工要求。
k)?所用材料主要是綠色可回收或易降解材料,屬環(huán)保型綠色建筑。
l)?構(gòu)配件制作工廠化、機(jī)械化和商品化程度高,質(zhì)量穩(wěn)定,有利于降低成本,實現(xiàn)住宅建筑技術(shù)的集成化、產(chǎn)業(yè)化。
m)?采用與鋼結(jié)構(gòu)體系配套的輕質(zhì)墻板、復(fù)合樓板等新型材料, 具有良好的隔音、保溫性能, 符合建筑節(jié)能的要求。
n)?結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸相對較小,所有管線可暗埋在墻體及樓板結(jié)構(gòu)中。利用鋼材質(zhì)輕強(qiáng)高的特點,可采用大開間布置,使建筑面積能夠合理分隔,靈活使用,并增加使用面積約 8%左右。
o)?施工簡便,降低人工成本, ?房屋構(gòu)件更換、維修方便。
p)?良好的總體經(jīng)濟(jì)性,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅總體經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。
1.3 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的綜合效益分析
1.3.1 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟(jì)評價分析
目前制約輕鋼住宅消費的主要因素是國民經(jīng)濟(jì)性問題。由于我國國民收入水平和鋼結(jié)構(gòu)住宅價位之間存在較大差距,對房價的認(rèn)可程度很低。鋼結(jié)構(gòu)體系造價較高,我國人民還是主要接受價位較低的磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅,雖然鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益高,性能優(yōu)于其它傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)住宅,但如今在國內(nèi)人們還是無法普遍接受。 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國的發(fā)展才剛剛起步,還處于初級階段,最近幾年建立了幾個住宅基地,完成的工程單位面積造價比傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要高,但是能大大縮短工期,基本無污染,增加有效使用面積等方面綜合經(jīng)濟(jì)效益更佳。隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化與構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化,單位面積的造價有望等同甚至低于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的造價。 作為全新的結(jié)構(gòu)體系,鋼結(jié)構(gòu)住宅帶來了設(shè)計、制造安裝、施工等多方面的革新,采用鋼材及新型圍護(hù)材料也帶來了制造成本的變化,并成為制約鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展及其推廣應(yīng)用的一個關(guān)鍵因素。衡量鋼結(jié)構(gòu)住宅的經(jīng)濟(jì)性必須結(jié)合其優(yōu)勢及潛能,分析其綜合經(jīng)濟(jì)性能。雖然 2~5 ?層低層鋼結(jié)構(gòu)住宅整體造價高于磚混、內(nèi)框架結(jié)構(gòu)住宅 17%,但建筑功能、使用面積、施工進(jìn)度及環(huán)保、節(jié)能等均優(yōu)于磚混、內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。對小高層建筑而言,與鋼混結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)住宅的土建造價高 10%~20%,鋼結(jié)構(gòu)住宅主體部分及鋼筋混凝土住宅主體結(jié)構(gòu)部分的造價占總造價比例基本相當(dāng)(分別為 55%及 53%),主要原因在于圍護(hù)部分的造價太高。因此,合理降低墻板的價格,對于降低工程造價具有重要的意義。考慮到前述鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢,其基礎(chǔ)造價低 30%,得房率高 5%~8%,施工周期減少約 30%,因此綜合而言,鋼結(jié)構(gòu)住宅的綜合造價大致與混凝土住宅造價基本相當(dāng)。特別是隨著房屋層數(shù)的增加,鋼結(jié)構(gòu)住宅更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。
鋼結(jié)構(gòu)住宅自重輕。由鋼材建造的房屋整體重量輕, ?其首要原因是鋼材本身較木材、砌塊、混凝土等傳統(tǒng)材料的強(qiáng)度高、重量輕,7t混凝土僅相當(dāng)于1t鋼結(jié)構(gòu)的用量;其次,在鋼住宅的結(jié)構(gòu)體系中,墻體和樓板非常適合于采用輕質(zhì)材料,這對主體重量的減輕也是非常重要的。
其次,鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為型鋼, ?比較適合電線和管道的通過。目前住宅管道依戶獨立布置,致使每戶的管線數(shù)量增多, ?若采用混凝土結(jié)構(gòu)因其梁不能開孔,只能在梁下方通過,這樣便占用了一定的凈空而且不美觀, ?同時外露易造成隱患。而鋼結(jié)構(gòu)住宅就不存在這樣的問題,其梁上可開孔,腹板處可埋入管線而不占用戶內(nèi)空間,此外,因其墻體多為輕質(zhì)填充墻,內(nèi)部也可埋入管線, ?不占用房間的使用面積。
鋼結(jié)構(gòu)住宅施工速度快。由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠里制作,許多作業(yè)可以交叉完成,如可以工廠制作與現(xiàn)場安裝平行進(jìn)行,甚至一些標(biāo)準(zhǔn)化的住宅體系,可以隨訂貨,隨建筑,而且不受天氣及季節(jié)的影響,有利于合理安排各分項工程的施工計劃,縮短施工周期和資金占用時間。采用鋼結(jié)構(gòu)還可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業(yè)面。
由此可見,從綜合經(jīng)濟(jì)效益來看,縮短施工工期比降低造價更為突出,它將為業(yè)主帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益,同時在我國市場上的競爭力也將隨著技術(shù)的完善不斷增強(qiáng)。
1.3.2 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅的技術(shù)性能分析
輕鋼住宅具有良好的結(jié)構(gòu)性能及經(jīng)濟(jì)性能,主要表現(xiàn)在幾個方面:
a)?布局靈活,凈使用面積大,利用型鋼優(yōu)良的承載性能,可以靈活布置大開間、大柱距的建筑平面;非承重輕質(zhì)墻體的設(shè)計為住戶提供了根據(jù)不同用途靈活布置室內(nèi)空間的可能;型鋼構(gòu)件接點構(gòu)造簡潔,在垂直方向可方便地布置躍層和錯層體系,結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面較小,相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案;其凈使用面積提高5.8%,得房率高。
b)?工業(yè)化程度高,設(shè)計制造安裝周期短?,F(xiàn)代輕鋼建筑的設(shè)計、制造和安裝鼎承預(yù)工程化(Pre-engineered)的思想,借助網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)手段,可實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、施工安裝一體化,具有極高的效率和精確度,項目建設(shè)周期短可縮短工期。這樣將極大地減少投資融資成本,使業(yè)主或建筑開發(fā)商在享受回報上具備很大的優(yōu)勢。
c)?安全性好。鋼材是一種高強(qiáng)、高性能材料,除在結(jié)構(gòu)防火方面稍顯欠缺外,鋼結(jié)構(gòu)其它方面表現(xiàn)優(yōu)良:尤其是鋼材具備高延性,輕鋼住宅結(jié)構(gòu)抗強(qiáng)震能力遠(yuǎn)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng),從而大大地提高了住宅的安全可靠性。近年來的震害調(diào)查結(jié)果表明,在地震后能保留下來的建筑主要是鋼結(jié)構(gòu)建筑。
d)?輕鋼住宅自重輕,約為混凝土結(jié)構(gòu)的 ?1/2~3/5 ?結(jié)構(gòu)自重輕。可減少地震作用力,進(jìn)而減小結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力,同時降低基礎(chǔ)造價,在南方軟土地區(qū)尤為明顯,使得綜合造價低。
e)?輕鋼結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化程度高,現(xiàn)場濕作業(yè)少,污染小,符合環(huán)保建筑施工的要求,而且在我國北方地區(qū),冬季現(xiàn)澆混凝土施工受到氣候影響較大,鋼結(jié)構(gòu)住宅由于大部分構(gòu)件在工廠制作,運往現(xiàn)場進(jìn)行焊接或用螺栓整體組裝,可全天候作業(yè),這樣大大加快了施工速度,可以減少開發(fā)商的資金成本;另外,鋼材回收利用率高也是極具競爭力的優(yōu)點。
f)?輕鋼結(jié)構(gòu)住宅所用的材料主要是綠色、可回收或易降解的材料,在建筑拆除時,具有很高的再循環(huán)使用價值,不會造成許多垃圾,因此符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.?我國鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的必要性和條件
2.1 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展趨勢
2.1.1 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅向生態(tài)型、節(jié)能型方向發(fā)展
鋼結(jié)構(gòu)住宅帶給人們的是高質(zhì)量、高檔次享受,可以按照“以人為本”的理念進(jìn)行設(shè)計,使人們真正感到“家居”的舒適。鋼材本身就是一種環(huán)保型建筑材料,它所建成的建筑應(yīng)該突出這一獨特優(yōu)勢,向生態(tài)型、節(jié)能型方向發(fā)展。
2.1.2 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅向中、高檔次發(fā)展
鋼結(jié)構(gòu)住宅向中、高檔次發(fā)展。這主要分三個方面:一是指交工工程的發(fā)展趨勢是“交鑰匙工程”。用戶購買新住宅,不用進(jìn)行二次裝修,就可直接入住。二是指鋼結(jié)構(gòu)住宅向可改性住宅發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的磚混或鹼結(jié)構(gòu)相比最大優(yōu)勢在于它的柱網(wǎng)跨度大,可靈活分隔。因為住宅的使用功能隨時間、人口數(shù)量、住戶的不同而要求呈現(xiàn)空間多樣化,鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢正好更能滿足住宅這樣的功能要求。三是指鋼結(jié)構(gòu)住宅向高科技含量發(fā)展。 通過發(fā)展墻體、樓板的綜合性能,使其在防水、隔音、保溫、搞裂、耐火、埋管等方面具有較高的技術(shù)含量,最大限度地為住戶服務(wù)。
2.1.3 ?我國鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)走體系化發(fā)展道路 ?
所謂鋼結(jié)構(gòu)體系是將目前工程建設(shè)中相互分離的設(shè)計、生產(chǎn)、施工等程序看成一個整體,即把一個住宅看成一種工業(yè)品,才能綜合考慮并研究設(shè)計、構(gòu)配件生產(chǎn)和運輸、現(xiàn)場組織和裝配、內(nèi)外裝修等各個環(huán)節(jié)之后建立的生產(chǎn)全過程的完整體系。
2.1.4 ?鋼結(jié)構(gòu)住宅向可持續(xù)建筑發(fā)展
可持續(xù)建筑是對可持續(xù)發(fā)展有積極貢獻(xiàn)的建筑,是既滿足當(dāng)代人的需要,又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的建筑。這些建筑注重了以下幾方面關(guān)系和原則:一是較好地處理建筑與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。二是在建筑設(shè)計中體現(xiàn)建筑在長期使用過程中使用功能的彈性原則,即建筑功能在其使用壽命中具有可變性和對未來具有適應(yīng)性。三是循環(huán)利用擴(kuò)展彈性使用原則,使建筑整體符合可持續(xù)發(fā)展原則。 ?
2.2.2 ?我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的條件
我國鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的發(fā)展有一定的經(jīng)濟(jì)、物質(zhì)、技術(shù)基礎(chǔ)和社會背景。我國鋼鐵產(chǎn)量的增長、環(huán)保意識的增強(qiáng)、土地資源的缺乏、住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要、國家對鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鼓勵政策、人們需要高質(zhì)量的住宅以及鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)越性, ?為鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑提供了巨大的發(fā)展空間。
a)?經(jīng)濟(jì)條件方面的條件。我國經(jīng)濟(jì)以 7%以上的速度持續(xù)發(fā)展。2000 ?年城鄉(xiāng)住宅投資占全國 GDP的 8.49%, ?住宅逐步成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。為了滿足住宅用戶多元化、個性化的需求, ?鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑將會逐步得到發(fā)展。
b)?在鋼材等材料條件方面的條件。2003年,我國鋼產(chǎn)量已達(dá)到 2.2億t,躍居世界首位,發(fā)展建筑結(jié)構(gòu)具備了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前, ?我國開發(fā)的低合金高強(qiáng)度鋼的己提高到400~800MPa,提高到600~1000MPa,并具有良好的韌性、可焊性及抗蝕性。采用這種低合金鋼可使結(jié)構(gòu)自重減少40%,降低成本18%~24%。各類彩板、鍍鋅薄板等板材隨著寶鋼、武鋼等彩涂鋼板生產(chǎn)廠的投產(chǎn)有了很大的發(fā)展,50多個主要鋼鐵企業(yè)較均勻的分布在全國各地區(qū),鋼材供應(yīng)比較便捷,規(guī)格品種可供設(shè)計者選用,這些為較快地發(fā)展我國的住宅鋼結(jié)構(gòu)提供了基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。
c)?在技術(shù)條件方面的條件。我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑所需的必要的技術(shù)基礎(chǔ)已具備。目前在普通鋼結(jié)構(gòu)、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)、壓型鋼板結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)焊接和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié), ?鋼與混凝土組合樓蓋, ?鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及鋼骨(型鋼)混凝土結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計、施工、驗收的規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)己發(fā)行了20多本。有關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)程還在不斷的修改、更新和完善,滿足了當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計和分析的需要,這些為發(fā)展我國的住宅鋼結(jié)構(gòu)提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.2.3 ?我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的意義
我國建筑從磚木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)到鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程, 行業(yè)發(fā)展的歷史表明,創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的靈魂和基礎(chǔ),離開了技術(shù)創(chuàng)新, ?行業(yè)的發(fā)展便缺少活力和動力,只有不斷創(chuàng)新,行業(yè)才會有更大發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)如何更好地與節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)等結(jié)合起來,研發(fā)更先進(jìn)、節(jié)能、高效的圍護(hù)材料和鋼結(jié)構(gòu)體系。我國的森林資源有限,大量引進(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑不符合國情,混凝土建筑的廣泛采用對環(huán)境和生態(tài)的影響也不可低估。相比較而言,鋼結(jié)構(gòu)建筑具有資源可循環(huán)利用、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢,凸顯出綠色環(huán)保的特點, 符合“十一五”規(guī)劃提出的減少資源消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基本思路。 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展面臨良好的機(jī)遇,鋼結(jié)構(gòu)是綠色建材,建設(shè)部對構(gòu)建節(jié)能環(huán)保型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)給予了前所未有的關(guān)注。鋼結(jié)構(gòu)具有綠色生態(tài)建筑的特點,它的發(fā)展必然會引起政府和社會各方的重視和支持。鋼結(jié)構(gòu)作為符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的綠色環(huán)保建筑體系,將越來越展現(xiàn)出其發(fā)展的良好前景。??
?鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國發(fā)展的對策
鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國發(fā)展的對策:建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展突破口在于鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展,提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼的關(guān)鍵在于鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣應(yīng)用,所以說解決了鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展中存在的問題也就解決了鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展、企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題,某種程度而言,鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展中存在和出現(xiàn)的問題就是鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的問題。解決這些問題的措施主要有:
a)?建立推廣新型輕鋼結(jié)構(gòu)房屋體系的機(jī)制,有組織地開展引進(jìn)、消化、吸收和改造的工作,發(fā)展符合我國國情的新型輕鋼結(jié)構(gòu)房屋體系,在消化吸收的基礎(chǔ)上,大力開展相關(guān)研究項目,制定前導(dǎo)性、指導(dǎo)性、應(yīng)用性具佳的輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工規(guī)程和規(guī)范,完善學(xué)科體系。
b)?在造價方面,要因地制宜發(fā)揮地方優(yōu)勢,盡可能利用工業(yè)廢料作為墻體原材料,并爭取政府在各項稅收及費用方面的優(yōu)惠,使鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價達(dá)到用戶可接受程度。
c)?發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,首先必須建立起統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化。
d)?要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)實踐,有針對性地開展住宅科技攻關(guān)。
e)?加緊培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計、施工技術(shù)人才。
3.2鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展前景 ?
3.2.1 ?鋼結(jié)構(gòu)具有較好的國家政策支持及良好的技術(shù)前景
現(xiàn)在,國家開始出臺優(yōu)惠政策,鼓勵建筑行業(yè)積極合理地推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)。經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn),研究中心的輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開發(fā)和應(yīng)用,作為我國建筑業(yè)用鋼的突破點,正式列入國家級重點技術(shù)創(chuàng)新項目,鋼結(jié)構(gòu)住宅由此引起各界廣泛關(guān)注。在技術(shù)條件方面的條件。我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑所需的必要的技術(shù)基礎(chǔ)已具備。目前在普通鋼結(jié)構(gòu)、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)、壓型鋼板結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)焊接和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié),鋼與混凝土組合樓蓋, ?鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及鋼骨(型鋼)混凝土結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計、施工、驗收的規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)己發(fā)行了20多本。有關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)程還在不斷的修改、更新和完善,為鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的應(yīng)用莫定了必要的技術(shù)基礎(chǔ),一些專用的設(shè)計分析軟件如 ANSYS、3D3S、PKPM等陸續(xù)投入市場滿足了當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計和分析的需要,這些為發(fā)展我國的住宅鋼結(jié)構(gòu)提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
3.2.2 ?鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑裝飾方面前景闊
隨著住宅消費市場化進(jìn)程的加快,無論是住宅樓的外觀設(shè)計還是內(nèi)部格局,都呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢?,F(xiàn)在的住宅建筑外立面已看不到空調(diào)了,取而代之的是金屬格柵、金屬網(wǎng)眼板或金屬百葉,不僅隱蔽了空調(diào),而且增加了建筑的現(xiàn)代氣息。屋頂裝飾、陽臺雨棚、入口雨棚,如同人的帽子,具有不可比擬的廣告效應(yīng)。由于鋼結(jié)構(gòu)的運用,結(jié)構(gòu)與建筑幾乎融為一體,給人以簡潔有力的感覺。
3.2.3 鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景
建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能一直是大家最為關(guān)注的一個問題。如何控制工程造價,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的綜合優(yōu)勢,工程設(shè)計階段是關(guān)鍵階段。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計分析, 在初步設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為 75%~95%;在技術(shù)設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為 35%~75%;在施工圖設(shè)計階段, ?影響工程造價的可能性為 5%~35%。鋼結(jié)構(gòu)建筑所具有的經(jīng)濟(jì)性能方面優(yōu)點決定其必將具有強(qiáng)大的生命力。鋼結(jié)構(gòu)體系,制造工場化,施工干作業(yè),工期短,工業(yè)化程度高,無污染,無建筑垃圾,符合建筑市場發(fā)展趨勢??梢婋S著鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)體系值得在多層民用建筑中推廣使用。
我國鋼結(jié)構(gòu)住建筑的發(fā)展有一定的經(jīng)濟(jì)、物質(zhì)、技術(shù)基礎(chǔ)和社會背景。我國鋼鐵產(chǎn)量的增長、環(huán)保意識的增強(qiáng)、土地資源的缺乏、住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要、國家對鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鼓勵政策、人們需要高質(zhì)量的住宅以及鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)越性,為鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑提供了巨大的發(fā)展空間。經(jīng)濟(jì)條件方面的條件。我國經(jīng)濟(jì)以7%以上的速度持續(xù)發(fā)展。2000年城鄉(xiāng)住宅投資占全國GDP的8.49%,住宅逐步成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。為了滿足住宅用戶多元化、個性化的需求,鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑將會逐步得到發(fā)展。
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