裝配式鋼結構建筑發展展望
2018-06-21 11:26 鋼構之窗 系統管理員
低層輕型鋼結構:主要用于輕型的工業廠房、倉庫、超市、活動房屋、住宅等。
多高層、超高層鋼結構:主要用于住宅和公共建筑等。
二、鋼結構建筑的優點
真正具有裝配式建筑天然優勢的是鋼結構。
鋼結構強度高、斷面小、自重輕、抗震性能好。
適合工廠化生產,在現場裝配焊接,能熔成一體,保持了結構的整體性。
能滿足多種建筑高度、多種建筑平面的需要。
能與非承重輕質墻體材料配套使用,施工安裝工業化程度高。
我國已具備大范圍推廣鋼結構的條件。
三、鋼結構建筑的應用范圍
鋼結構體系,采用鋼框架+鋼支撐,或者鋼框架+鋼支撐+鋼板剪力墻。為了減少側移可以加上約束屈曲支撐、阻尼器。
高層辦公建筑,或公共建筑,采用鋼結構體系,外加石幕墻、金屬幕墻、玻璃幕墻,技術上已很成熟。
大跨度工業建筑,鋼結構應用,也已經很普及。
外圍護采用幕墻結構的高檔鋼結構住宅(住宅公建化),在技術上已經沒有問題,但這類高層住宅,造價高,工程項目并不多。
超高層鋼結構建筑
1.鋼結構辦公建筑
超高層辦公建筑-廈門財富中心:地上39層、186.50m(主屋面)、總高度192m、全鋼結構、高寬比5.4、首層層高9.0m、標準層層高4.2m、避難層層高4.8m、加強層:14、24層。
2.鋼結構公共建筑
大跨度公共建筑—— 廈門市嘉庚體育館
3.鋼結構工業建筑
工業廠房
4. 高端高層鋼結構住宅
高端高層住宅:住宅公建化。主體結構可以是純鋼結構,外圍護采用幕墻,但造價高,這類高層鋼結構住宅項目并不多。
高端高層鋼結構住宅--廈門帝景苑:全國高的全鋼結構住宅大樓;5幢,62層,建筑高度258米;高檔內外裝修外圍護全部采用幕墻。
鋼框架+鋼支撐+鋼板剪力墻(約束屈曲支撐、阻尼器、阻尼墻)
矩形鋼管柱大尺寸 2500*2500
鋼管柱大鋼板厚度 80mm
灌芯混凝土強度 C70~C50
鋼板厚度小于35mm時 Q235B、Q345B
鋼板厚度大于35mm時 Q345GJ、Q390GJ
基礎形式
大直徑深井灌注樁、樁端持力層為中風化花崗巖,大樁徑4.50米,大樁長50.0米,平均樁長30.0米。
四、鋼結構建筑的建造效率還有提升空間
盡量采用鋼框架-支撐體系作為鋼結構建筑的主導抗側力體系,抗側剛度由支撐提供,采用這樣的體系,要比鋼框架-鋼筋砼筒體、鋼框架-鋼筋砼剪力墻體系的裝配效率高很多。為提高構件加工效率,應盡可能采用軋制型鋼以及成品型材,以減少使用焊接型鋼。為了提高裝配效率,應盡可能采用現場全螺栓連接,千方百計減少現場焊接的工作量。構件設計要標準化,以減少構件的品種和規格,降低制作和安裝的成本。
五、普通鋼結構住宅--鋼結構推廣應用的瓶頸
把鋼結構推廣應用到高層辦公建筑、大型公共建筑、大跨度工業建筑,甚至是高端住宅建筑(住宅公建化)、高端酒店建筑,在技術上已經沒有問題,外圍護墻體可以用幕墻解決。可以做到建筑物具有良好的采光通風、隔音隔熱、綠色節能、舒適環保,同時外圍護結構還可做到抗震抗風、不滲不漏。
普通鋼結構住宅就存在較多問題,鋼結構本身并沒有任何技術難點,問題出在鋼結構住宅的其他配套技術不完善,鋼結構與外圍護系統、管線設備系統、內裝系統等的匹配方面,仍有較多問題需要解決,鋼結構住宅在國內無法迅速推廣的原因是,外圍護系統、管線設備系統、內裝系統等沒有統一的規范、標準,企業的標準體系也各不相同。
六、高層鋼結構住宅的配套體系
整體浴室(鋼結構住宅配套部件):整體框架(含防水盤、壁板、頂板),一體化設計并經精密數控標準化生產,集合衛浴設施以及上下水系統、電路系統,有機融合淋浴、洗漱、如廁三大功能。
優點:①質量穩定;②安裝速度快;③滴水不漏,防水盤一次成型,絕不滲漏;④優質材料,表面不藏污垢,方便清洗;⑤綜合成本低。
杭州城建院整體解決方案
箱形鋼板剪力墻結構體系: 組合箱形鋼板剪力墻;組合型鋼管柱柱腳、墻腳;梁與墻、柱連接節點;組合H型鋼梁;樓板、墻板體系。
組合箱形鋼板剪力墻采用多個熱軋H型鋼或鋼板通過焊接形成一字形,L形、T形、十字形、Z字形等形式箱形鋼板剪力墻。每個腔內均在腹板或翼緣上設置栓釘,并且灌注高強混凝土。通過管腔內混凝土與鋼板的協同工作,變成一片真正具有優越力學性能的組合箱形鋼板剪力墻。
整體PC單元外墻利用目前成熟的PC裝配式外墻工藝,由帶保溫的單元式整體外墻,與結構連接件組成。三明治式帶保溫裝飾板外掛;施工快捷,裝配率高;缺點:成本較高。
輕質混凝土條板嵌入式外墻采用輕質混凝土條板外墻,然后在其外做保溫、裝飾層。結構構件間嵌入砂加氣混凝土條板;接近傳統工藝,主體結構隱藏;成本較低;缺點:宜設置外腳手架方便作業。
結構體系為全鋼結構,核心筒也是鋼結構,可同步整體性施工。結構施工過程基本無須支模,現場施工人數僅同類砼結構的20%左右。多個作業面互相獨立,無相互干擾。
七、高層鋼結構住宅的建造優勢
1. 總的結構造價增加較少。除了材料直接費用外,勞動力成本降低、施工模板減少等間接經濟效益也明顯,提高結構性能。結構構件勻質性好,使各構件受力均勻合理,
2. 確保結構的安全可靠。結構斷面明顯減小,減輕了結構自重,有利于結構抗震,節省地基基礎成本。
3. 提高建筑使用空間。總建筑面積和建筑總高度不變,由于減小了構件尺寸,而增大了使用面積。
4. 縮短施工周期。機械化施工,可以大大縮短施工周期。地下室可用逆作法施工,可進一步縮短工期。
八、發展各類鋼結構住宅
鋼結構住宅包括各類高層、超高層住宅,城鎮低多層鋼結構房屋。我國這類鋼結構房屋規模偏小,每年建設量僅占房屋新建面積的不足2%。
在城市密集區,由于土地稀缺,適宜推廣超高層鋼結構住宅。
汶川地震時,農村災區房屋損毀嚴重。主要是存在大量沒有抗震設防的房屋。為了從根本上徹底解決這一問題,應借鑒歐美等發達國家的經驗,在鄉鎮和農村,積極推廣輕鋼結構和木結構等抗震性能優良的結構體系。輕鋼結構,抗震能力強。可重點推廣集設計、制作、安裝、裝修、整體廚衛為一體的輕鋼集成住宅。
1. 大城市適宜推廣高層鋼結構住宅
超高層住宅:在城市密集區,由于土地稀缺,適宜推廣超高層鋼結構住宅。
2. 在鄉鎮和農村適宜推廣輕鋼集成住宅
住宅建設可衍生出集設計、制作、安裝、裝修、整體廚衛為一體的集成住宅產業,工廠化生產,工地現場安裝。應加大輕鋼結構住宅的推廣力度。將輕鋼住宅發展成為集成住宅市場的主力。
輕鋼集成住宅體系
輕鋼集成住宅:以冷彎薄壁型鋼構件為結構骨架,采用工廠化生產的板材集成裝配。截面小、自重輕,使用面積可提高5-10%,還可顯著降低基礎造價。建筑造型獨特,室內布置靈活,抗震性能好,綠色低碳。
工廠化定制,現場裝配
① 施工快捷:建造過程采用干法作業,現場只需經過“搭積木”式的簡單拼裝即可完成。
② 人工成本低:新型房屋采用工業化大規模生產,工廠預制化率高,極大降低了施工現場人工成本。
③ 高品質:工廠化集成生產確保房屋各部品部件間精準銜接,降低現場施工產生各種誤差的可能性。
安全放心
① 抗震防風:滿足9度烈度抗震設防要求可抵御12級臺風。
② 自重輕:約為傳統磚混結構1/5-1/4。
③ 防火安全全面采用A級不燃型防火材料外墻>2小時 內墻>1小時)
舒適宜居
① 保溫隔熱/通風防潮:“雙保溫”+“雙隔層” 墻體技術,單向呼吸紙”室內潮氣可向外透出。
② 隔聲降噪:超過五星級酒店的隔聲標準。
③ 布局靈活/得房率高:外墻承重為主/室內承重墻少且規范墻體厚度約為傳統結構的1/2,套內面積增加約10% 以上.北新房屋--輕鋼住宅
九、建筑的發展方向是鋼結構
中國多個具有標志性的知名建筑都是鋼結構建筑,“鳥巢”、國家大劇院、中央電視臺、世界大天文望遠鏡FAST ……,憑借“綠色”、可持續、強度高、抗震能力強等“先天優勢”,鋼結構建筑如雨后春筍,蓬勃興起。
大跨度鋼結構在體育館、會議展覽中心、車站、候機樓等大空間公共建筑中的應用越來越多,鋼結構已從一種結構設計工具變成一種建筑思潮。鋼結構已經具有建筑美學和建筑工具的雙重內涵。
鋼結構建筑緣何興起?這離不開鋼結構固有的“先天優勢”。鋼結構抗震能力強、施工速度快、工期短,構件加工精度高、安裝尺寸相對精準,可控性強。若建筑方案追求大膽創意和獨特造型,結構體系非鋼結構莫屬。
鋼結構性價比好,特別適用于高層建筑、大跨度建筑、大懸挑建筑、高聳建筑。和傳統的鋼筋混凝土結構相比,鋼結構具有自重輕、抗震性能好、工期短、易修復、基礎造價低、材料可回收和再生,節能、省地、節水等優點。推動鋼結構在建筑中的應用,是綠色建筑發展的迫切需要。從建筑的全壽命周期考慮,鋼結構使用壽命結束后,拆下來的鋼材可再循環使用,減少建筑垃圾,符合循環經濟的原則,是對城市環境影響小的一種結構形式。
推動鋼結構在建筑中的應用,將使建筑業從傳統作業方式向現代化施工模式提升。鋼結構在工廠進行標準化制作,在施工現場快速拼裝,使建造過程無噪音,無大氣污染,無污水排放。這是對傳統建造模式的重大變革,可明顯改善施工環境,大大提高作業功效,顯著縮短施工周期。
十、裝配式鋼結構建筑發展展望
我國是產鋼大國,但不是鋼結構應用強國。建筑鋼結構用材占全國鋼材總產量不足6%,與發達國家占50-60%的比重相比,還有很大的差距,也就是說,鋼結構的發展還有很大的空間。
隨著政府對建筑鋼結構應用的鼓勵和扶持,特別是我國經濟持續高速增長,高度高、規模大、跨度長、造型特的高層建筑、公共建筑、工業建筑等大批建設項目待建,為建筑鋼結構提供了廣闊的應用前景。
鋼結構建筑是綠色建筑的主要代表,為了節能減排、綠色環保,減輕建筑在建造、使用、拆除的全生命周期內對環境資源的壓力,為了材料的可循環、再利用,更為了可持續發展,推廣應用鋼結構已越來越成為全社會的共識。
鋼結構研發投入逐年增加,鋼結構應用的關鍵技術難題不斷被攻克。國內多家設計研究機構、鋼結構制造企業,在解決鋼結構住宅應用瓶頸方面,有了突破性進展,逐步為高層鋼結構住宅的大面積推廣應用掃清了障礙。建筑鋼結構迎來了大規模推廣應用的春天。

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