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裝配式鋼結構建筑發(fā)展展望
2018-06-21 11:26 鋼構之窗 系統(tǒng)管理員
低層輕型鋼結構：主要用于輕型的工業(yè)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(yōu)點
真正具有裝配式建筑天然優(yōu)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(xiàn)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(yè)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(yè)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(yè)建筑
工業(yè)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(xiàn)場全螺栓連接，千方百計減少現(xiàn)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(guī)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(yè)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(jié)能、舒適環(huán)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(tǒng)、管線設備系統(tǒng)、內裝系統(tǒng)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(tǒng)、管線設備系統(tǒng)、內裝系統(tǒng)等沒有統(tǒng)一的規(guī)范、標準，企業(yè)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(wèi)浴設施以及上下水系統(tǒng)、電路系統(tǒng)，有機融合淋浴、洗漱、如廁三大功能。
優(yōu)點：①質量穩(wěn)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(yōu)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(jié)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(xié)同工作，變成一片真正具有優(yōu)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(tǒng)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(yè)。
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(xiàn)場施工人數僅同類砼結構的20%左右。多個作業(yè)面互相獨立，無相互干擾。
七、高層鋼結構住宅的建造優(yōu)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(jié)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(fā)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(zhèn)低多層鋼結構房屋。我國這類鋼結構房屋規(guī)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(qū)，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(qū)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(fā)達國家的經驗，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農村，積極推廣輕鋼結構和木結構等抗震性能優(yōu)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(wèi)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(qū)，由于土地稀缺，適宜推廣超高層鋼結構住宅。
2. 在鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(wèi)為一體的集成住宅產業(yè)，工廠化生產，工地現(xiàn)場安裝。應加大輕鋼結構住宅的推廣力度。將輕鋼住宅發(fā)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(xiàn)場裝配
① 施工快捷:建造過程采用干法作業(yè)，現(xiàn)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(yè)化大規(guī)模生產，工廠預制化率高，極大降低了施工現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(guī)范墻體厚度約為傳統(tǒng)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(fā)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(xù)、強度高、抗震能力強等“先天優(yōu)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(yōu)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(chuàng)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(tǒng)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(jié)能、省地、節(jié)水等優(yōu)點。推動鋼結構在建筑中的應用，是綠色建筑發(fā)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(huán)使用，減少建筑垃圾，符合循環(huán)經濟的原則，是對城市環(huán)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(yè)從傳統(tǒng)作業(yè)方式向現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)建造模式的重大變革，可明顯改善施工環(huán)境，大大提高作業(yè)功效，顯著縮短施工周期。
十、裝配式鋼結構建筑發(fā)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(fā)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(fā)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(xù)高速增長，高度高、規(guī)模大、跨度長、造型特的高層建筑、公共建筑、工業(yè)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(jié)能減排、綠色環(huán)保，減輕建筑在建造、使用、拆除的全生命周期內對環(huán)境資源的壓力，為了材料的可循環(huán)、再利用，更為了可持續(xù)發(fā)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(fā)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(yè)，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(guī)模推廣應用的春天。
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