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摘要:在建筑行业中建筑钢结构凭借其优越性而被广泛使用。长期以来,我国的住宅结构体系在形式上、建造速度以及质量方面存在着明显的弊端,而钢结构因其具有灵活、安全及环保等方面独特的优势,深受人们的关注。与此同时,国家在政策方面为钢结构住宅的发展提供了有利的条件,这也促进了我国钢结构住宅的迅速发展。
关键词:钢结构住宅;关键环节
1、建筑钢结构
1.1 钢结构的材料优势
钢结构主要具备着以下三种优势:①跨度或者荷载较大的构件和结构广泛地使用钢材是因为它的较高的强度。它们能够有着更强的适应性往往是采用了拥有了良好的塑性和韧性的钢材,它们往往不会因为超载而担心断裂了。钢结构还拥有着良好的抗震性,这是吸能能力和延性的良好决定的;②钢材的内部组织呈现出来的几乎是各向同性。钢材几乎是具备着完全弹性的,当它们处在一定的应力幅度。当工程力学计算结果展示出来的时候,我们不难发现钢结构的实际受力情况和这个结果几乎是相一致的。那么设计施工的准确度就有了保证,除了弹性之外,还主要是材质在冶炼过程中的变化和波动的范围是很小的;③钢结构所使用的材料是比较简单的,因此在制造的过程中就不会很复杂。事实上,混凝土的强度和密度的比值是远远小于钢材的比值的。想要在同样的跨度内实现相同的荷载,混凝土屋架的三分之一到四分之一之间重量就是钢材替代混凝土所使用的重量,那么在吊装和运输的过程中就不会有较大的压力。
1.2 钢结构在建筑上的应用优势
钢结构具有优质的延性使得建筑物具备着优越的抗震性,这是因为地震力效应在建筑质量较小的情况下会变得相应小一些,地震效应还会因为延性的良好性一定程度上收到缓冲。除此之外,在传统的建造中想要建造较大开间就需要较为大跨度和复杂的结构,而如今有了轻质高强的钢结构,在创造开放式住宅的时候就更为方便了。在地域应用方面,钢结构建筑表现出来了其他结构无法比拟的优势。在西部地区,那里的冬天时间较长,因此在建筑施工的时候就特别困难,想要加快施工速度和提高施工质量就可以使用钢结构,除此之外,它还能够杜绝了因为低温带来的不必要的麻烦。在北方地区冬季室内采暖所需要的时间是比较长的,因此外墙的保温性能就必须要良好。钢结构就能很好地满足用户这一方面的居住需求。
2、钢结构住宅关键环节问题
2.1墙体渗漏问题
墙体渗漏一直是建筑工程的焦点问题之一。钢结构住宅也存在着的外墙渗漏问题,主要表现为:外墙镶贴饰面渗漏、外墙抹灰层渗漏、外墙窗框渗漏及地下室外墙渗漏等。外墙窗框渗漏主要集中在窗框顶部、窗台和窗框两侧边与外墙接壤部位,尤其以窗台的渗漏最为严重。喷淋式试验检查渗水部位显示,外墙雨水是因窗框与外墙抹灰层之间的裂缝而渗入室内的。
2.2防火问题
钢材是一种很好的热导材料。普通建筑用钢材 ( 如 Q235 或 Q345),在全负荷状态下失去静态平衡稳定性的临界温度为 500℃左右,一般在300℃-400℃时钢材强度就开始迅速下降。一般无任何保护及覆盖物的钢结构耐火极限只有 15 分钟左右,远远低于建筑设计防火规范的要求的柱 3.0 小时、梁 2.5 小时的防火要求。因此,钢结构防火问题已成为钢结构住宅产业化发展的瓶颈问题。
2.3设计问题
(1)设计周期短,存在设计不细致,审核不认真的情况,致使制作和安装无法按图实施,属于设计不到位问题。(2)设计粗糙,错漏较多,存在返工和增补工作量问题,影响施工顺利进行。(3) 由于工期紧,结构图、加工图、围护图常常是不同人员在不同时期完成,相互校核不到位,相互匹配方面存在问题,致使工程技术人员不能及时发现问题,造成材料浪费、制作错误、修改增加,影响现场安装,存在边设计、边施工、边安装、边修改的现象。(4)材质、板型、颜色、节点构造等不确定,或需由现场确定的情况较多。这属于设计深度不够的问题。造成的原因主要有自身设计原因、业主原因、与相关专业沟通不够、资料不全等几个方面。
3、钢结构住宅关键环节
3.1对于焊接裂缝的有效控制
影响建筑钢结构焊接的质量最主要的因素是焊接裂缝因素,因此,建筑企业就在选择焊接材料上进行了有效的控制,选择拥有化学成分的焊接材料可以有效的控制焊接裂缝的出现 ;并且采取改善焊接接头内部组织的办法能够提高焊接裂缝的综合抗裂缝的性能,有效避免冷裂纹的产生 ;还可以通过对焊缝速度、焊接电流等工艺的参数进行有效的控制来避免焊接裂缝的产生。
3.2防火问题的解决方法
当前技术水平还没有很好的办法解决防火问题,我国防火验收对于没有规范标准的做法,都要求必须进行防火测试和认证。这样不仅费用高昂,而且结果往往是测试归测试,施工归施工,现场做不到位或偷工减料,导致存在极大安全隐患,这也是业主不愿采用防火新技术的主要原因。针对钢结构住宅的防火做法,各方应共同配合形成标准规范,且标准规范要充分考虑成本和施工可操作性、耐久性和可靠性。
3.3设计问题的解决方法
(1)细化建筑体系划分,根据不同体系进行细化设计,得出实用、经济的设计方案按建筑层数划分可以分为:3 层及以下的低层住宅,可采用冷弯薄壁型钢密柱体系、轻型钢框架体系;4 层~ 6 层多层住宅,主要采用纯钢框架体系、纯钢框架支撑体系,或者在局部加入混凝土剪力墙等;7 层~ 12 层中高层住宅,可采用純钢框架支撑 ( 剪力墙板 ) 体系、纯钢框架混凝土剪力墙体系、钢框架 - 混凝土核心筒体系。13 层~ 30 层高层住宅,可采用钢框架-支撑(宜采用偏心耗能支撑)支撑体系、钢框架 - 钢板剪力墙体系、钢框架 - 内藏钢板支撑混凝土剪力墙体系、钢框架 - 钢骨混凝土核心筒体系。同时,要根据不同建筑体系不同的设计方案,推进不同体系构件的生产和安装施工。完整、细化的体系分类是实现钢结构产业化发展的重要一步。(2)推进标准化设计:在细化建筑分类体系的基础上进行模数化,标准化设计,推进住宅部件标准化,可从以下四个方面进行研究,一是结构构件标准化,制定结构安装的工业化体系,为构配件及部品提供模数化空间;二是模数部品拆分,将住宅各个功能部位按模数化拆分,完成模块化设计;三是部品系列化生产,部品技术集成化生产,形成系列化、配套化供应体系;四是现场集成化施工,减少湿作业,提高工效,降低成本,提高质量品质。建立钢结构住宅构件的通用标准体系,实现柱、梁、板等标准化单元通用互换,形成住宅零部件的市场供应体系。钢结构住宅体系的开发应系统化、规模化、配套化,设计应多样化、标准化,生产工厂化,施工机械化、装配化。钢结构住宅开发应遵循全国统一制定的钢结构住宅标准化模数尺寸,生产的构配件可互相匹配,并组合成形式多样的钢结构住宅。
结语
综上所述,钢结构住宅主要是以标准化、商品化为主,在具体工业化生产期间,完全思考节能环保的性能,同步规划设计期间要遵循可持续发展的理念,钢结构住宅的这些性能与特征的落实,为我国住宅产业化的发展奠定了基础,也是现代化建筑中较为理想型的住宅建筑。
参考文献:
[1]胡军芳. 钢结构住宅体系分析[J]. 安徽建筑工业学院学报,2015(8)
[2]李双营. 钢结构住宅的优势及其在我国的发展趋势[J].四川建筑,2010(6)
关键词:钢结构住宅;关键环节
1、建筑钢结构
1.1 钢结构的材料优势
钢结构主要具备着以下三种优势:①跨度或者荷载较大的构件和结构广泛地使用钢材是因为它的较高的强度。它们能够有着更强的适应性往往是采用了拥有了良好的塑性和韧性的钢材,它们往往不会因为超载而担心断裂了。钢结构还拥有着良好的抗震性,这是吸能能力和延性的良好决定的;②钢材的内部组织呈现出来的几乎是各向同性。钢材几乎是具备着完全弹性的,当它们处在一定的应力幅度。当工程力学计算结果展示出来的时候,我们不难发现钢结构的实际受力情况和这个结果几乎是相一致的。那么设计施工的准确度就有了保证,除了弹性之外,还主要是材质在冶炼过程中的变化和波动的范围是很小的;③钢结构所使用的材料是比较简单的,因此在制造的过程中就不会很复杂。事实上,混凝土的强度和密度的比值是远远小于钢材的比值的。想要在同样的跨度内实现相同的荷载,混凝土屋架的三分之一到四分之一之间重量就是钢材替代混凝土所使用的重量,那么在吊装和运输的过程中就不会有较大的压力。
1.2 钢结构在建筑上的应用优势
钢结构具有优质的延性使得建筑物具备着优越的抗震性,这是因为地震力效应在建筑质量较小的情况下会变得相应小一些,地震效应还会因为延性的良好性一定程度上收到缓冲。除此之外,在传统的建造中想要建造较大开间就需要较为大跨度和复杂的结构,而如今有了轻质高强的钢结构,在创造开放式住宅的时候就更为方便了。在地域应用方面,钢结构建筑表现出来了其他结构无法比拟的优势。在西部地区,那里的冬天时间较长,因此在建筑施工的时候就特别困难,想要加快施工速度和提高施工质量就可以使用钢结构,除此之外,它还能够杜绝了因为低温带来的不必要的麻烦。在北方地区冬季室内采暖所需要的时间是比较长的,因此外墙的保温性能就必须要良好。钢结构就能很好地满足用户这一方面的居住需求。
2、钢结构住宅关键环节问题
2.1墙体渗漏问题
墙体渗漏一直是建筑工程的焦点问题之一。钢结构住宅也存在着的外墙渗漏问题,主要表现为:外墙镶贴饰面渗漏、外墙抹灰层渗漏、外墙窗框渗漏及地下室外墙渗漏等。外墙窗框渗漏主要集中在窗框顶部、窗台和窗框两侧边与外墙接壤部位,尤其以窗台的渗漏最为严重。喷淋式试验检查渗水部位显示,外墙雨水是因窗框与外墙抹灰层之间的裂缝而渗入室内的。
2.2防火问题
钢材是一种很好的热导材料。普通建筑用钢材 ( 如 Q235 或 Q345),在全负荷状态下失去静态平衡稳定性的临界温度为 500℃左右,一般在300℃-400℃时钢材强度就开始迅速下降。一般无任何保护及覆盖物的钢结构耐火极限只有 15 分钟左右,远远低于建筑设计防火规范的要求的柱 3.0 小时、梁 2.5 小时的防火要求。因此,钢结构防火问题已成为钢结构住宅产业化发展的瓶颈问题。
2.3设计问题
(1)设计周期短,存在设计不细致,审核不认真的情况,致使制作和安装无法按图实施,属于设计不到位问题。(2)设计粗糙,错漏较多,存在返工和增补工作量问题,影响施工顺利进行。(3) 由于工期紧,结构图、加工图、围护图常常是不同人员在不同时期完成,相互校核不到位,相互匹配方面存在问题,致使工程技术人员不能及时发现问题,造成材料浪费、制作错误、修改增加,影响现场安装,存在边设计、边施工、边安装、边修改的现象。(4)材质、板型、颜色、节点构造等不确定,或需由现场确定的情况较多。这属于设计深度不够的问题。造成的原因主要有自身设计原因、业主原因、与相关专业沟通不够、资料不全等几个方面。
3、钢结构住宅关键环节
3.1对于焊接裂缝的有效控制
影响建筑钢结构焊接的质量最主要的因素是焊接裂缝因素,因此,建筑企业就在选择焊接材料上进行了有效的控制,选择拥有化学成分的焊接材料可以有效的控制焊接裂缝的出现 ;并且采取改善焊接接头内部组织的办法能够提高焊接裂缝的综合抗裂缝的性能,有效避免冷裂纹的产生 ;还可以通过对焊缝速度、焊接电流等工艺的参数进行有效的控制来避免焊接裂缝的产生。
3.2防火问题的解决方法
当前技术水平还没有很好的办法解决防火问题,我国防火验收对于没有规范标准的做法,都要求必须进行防火测试和认证。这样不仅费用高昂,而且结果往往是测试归测试,施工归施工,现场做不到位或偷工减料,导致存在极大安全隐患,这也是业主不愿采用防火新技术的主要原因。针对钢结构住宅的防火做法,各方应共同配合形成标准规范,且标准规范要充分考虑成本和施工可操作性、耐久性和可靠性。
3.3设计问题的解决方法
(1)细化建筑体系划分,根据不同体系进行细化设计,得出实用、经济的设计方案按建筑层数划分可以分为:3 层及以下的低层住宅,可采用冷弯薄壁型钢密柱体系、轻型钢框架体系;4 层~ 6 层多层住宅,主要采用纯钢框架体系、纯钢框架支撑体系,或者在局部加入混凝土剪力墙等;7 层~ 12 层中高层住宅,可采用純钢框架支撑 ( 剪力墙板 ) 体系、纯钢框架混凝土剪力墙体系、钢框架 - 混凝土核心筒体系。13 层~ 30 层高层住宅,可采用钢框架-支撑(宜采用偏心耗能支撑)支撑体系、钢框架 - 钢板剪力墙体系、钢框架 - 内藏钢板支撑混凝土剪力墙体系、钢框架 - 钢骨混凝土核心筒体系。同时,要根据不同建筑体系不同的设计方案,推进不同体系构件的生产和安装施工。完整、细化的体系分类是实现钢结构产业化发展的重要一步。(2)推进标准化设计:在细化建筑分类体系的基础上进行模数化,标准化设计,推进住宅部件标准化,可从以下四个方面进行研究,一是结构构件标准化,制定结构安装的工业化体系,为构配件及部品提供模数化空间;二是模数部品拆分,将住宅各个功能部位按模数化拆分,完成模块化设计;三是部品系列化生产,部品技术集成化生产,形成系列化、配套化供应体系;四是现场集成化施工,减少湿作业,提高工效,降低成本,提高质量品质。建立钢结构住宅构件的通用标准体系,实现柱、梁、板等标准化单元通用互换,形成住宅零部件的市场供应体系。钢结构住宅体系的开发应系统化、规模化、配套化,设计应多样化、标准化,生产工厂化,施工机械化、装配化。钢结构住宅开发应遵循全国统一制定的钢结构住宅标准化模数尺寸,生产的构配件可互相匹配,并组合成形式多样的钢结构住宅。
结语
综上所述,钢结构住宅主要是以标准化、商品化为主,在具体工业化生产期间,完全思考节能环保的性能,同步规划设计期间要遵循可持续发展的理念,钢结构住宅的这些性能与特征的落实,为我国住宅产业化的发展奠定了基础,也是现代化建筑中较为理想型的住宅建筑。
参考文献:
[1]胡军芳. 钢结构住宅体系分析[J]. 安徽建筑工业学院学报,2015(8)
[2]李双营. 钢结构住宅的优势及其在我国的发展趋势[J].四川建筑,2010(6)