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[摘要] 钢结构住宅是目前我国重点推广的建设项目,是我国住宅工业化的发展方向。因其材料和结构形式的特点,钢结构住宅具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。但推广和应用钢结构住宅还需解决一系列的问题。
[关键词]钢结构 住宅 工业化 推广和应用
钢结构住宅是目前我国重点推广的建设项目,是我国住宅工业化的发展方向。因其材料和结构形式的特点,钢结构住宅具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。但推广和应用钢结构住宅还需解决一系列的问题。
建国50多年来,我国的钢材产量有了很大的发展,特别是近10年钢产量和现代化建设用钢量的矛盾得到很大缓解,呈现出供需两旺的明显态势。现在我国的年钢产量已经高达1.2亿吨,建筑用钢的比例也很大,约占钢产量的30%。但是我国用钢结构并不合理,大都用于钢筋混凝土结构和砖混结构,真正钢结构的用钢量只占建筑用钢的2%左右。而且目前钢结构体系在我国的应用也主要在高层、超高层建筑和工业厂房等。用钢材来建造住宅,这几年受到各地各部门重视,这不仅和我国近年来钢材供应条件改善有潜在的关系,还和钢结构住宅具有发展工业化住宅建筑先天优越条件有相当的关系。正确认识钢结构技术在住宅中的运用,对钢结构住宅技术的推广和发展、完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。
一、钢结构的特点
一般来说,材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比,钢结构有如下一些特点。
1. 材料的强度高,塑性和韧性好
钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比,强度要高得多。因此,特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面,由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压强度能充分发挥。
2. 钢结构制造简便,施工周期短
钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作,因此,大量的钢结构—般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高。构件在工地拼装,可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期。小量的钢结构和轻钢屋架,也可以在现场就地制造,随即用简便机械吊装。此外,对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
二、钢结构住宅工业化发展的优势及其推广价值
1. 建筑功能分区的可变性强
在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质,限制了空间布置的自由。如果开间过大,就会造成楼板厚度大,梁柱截面过大,不但影响室内美观,而且加大结构重量,增加土建投资。居民在二次装修时经常自行改变墙体布置,既增加了经济负担,又因破坏承重墙而增加了危险隐患。
2. 生产自动化、施工装配化程度高
由于钢结构住宅的大部分构件(包括梁柱和墙体)可以由电脑控制生产线操作,工厂化生产。可以与各种建筑材料、装饰材料配套使用,其材质坚固轻便、运输方便、集成度高,使施工操作简便,减少施工现场湿操作,通过焊接或螺栓进行整体组装实现在现场快速安装,可全天候作业。施工现场作业量小,减少了施工临时用地,与传统建筑材料相比,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平。
3. 综合经济效益好,具有可持续发展性
由于钢结构住宅构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重大大减轻,地基的处理就比较容易,使用一般条基即可,而基础在传统工程的造价中所占比重比较大,从而有效减少项目的投资。钢结构承载力高,可以建成跨度和开间较大的结构平面,省去承重墙和部分柱。新型材料的预制墙体代替了传统的机制粘土砖,省去土壤使用费,又可以避免耕地破坏,保护有限土地资源,防止水土流失,为子孙后代造福;并且墙体占用土地面积少,减少了开发费用。
三、我国推广钢结构住宅需解决的问题
虽然我国目前的钢结构住宅的研究和推广已进入一个新的阶段,有关规范和标准也相继出台,并且有能力生产高标准建筑钢材,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质技术基础。但是在推广和应用的实际操作中还存在一些问题。
1. 国家应在产业政策上加强引导,加大科技投入的力度。
鉴于多层钢结构住宅在我国尚处于探索阶段,国家应有针对性地组织科研单位开展攻关,成立钢结构住宅协会,负责技术开发与管理,从而为钢结构住宅的推广使用提供强大的技术支持。
2. 完善钢结构住宅设计施工的规范和标准。
可以从两个方面开展工作.一是从小范围试点中建立区域或行业标准,二是借鉴国外规范标准,做好移植和国产化的工作。
3. 提高技术引进的力度。
可考虑从钢结构住宅技术相对成熟的国家和地区(如北美洲)购买构件,在国内有代表性(气候、经济发展水平、住房条件等方面)的地区建造样品房。这样做,一方面可节省投资,另一方面可对其力学性能(抗震等方面)、建筑物理指标(保温,防火等方面)做实地测量,并且这也是最好的宣传推广方式。参照国外对钢材质量和钢材加工质量的控制标准,考察和引进国外加工生产设备和技术,最终实现住宅钢材构件加工生产的国产化。尽管钢结构住宅在建设和推广过程中会遇到这样那样的困难,但由于其不可替代的优势,钢结构住宅将成为我国住宅工业化的发展方向和趋势。
参考文献:
[1]刘学利,李宜宏.钢结构住宅应用可行性分析[J].住宅科技,2000,(7):6-9.
[2]金鹏.轻钢结构住宅的发展[J].油气田地面工程,2002,21 (1):32-33.
[3]陈绍蕃.钢结构[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社.1994.
[关键词]钢结构 住宅 工业化 推广和应用
钢结构住宅是目前我国重点推广的建设项目,是我国住宅工业化的发展方向。因其材料和结构形式的特点,钢结构住宅具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。但推广和应用钢结构住宅还需解决一系列的问题。
建国50多年来,我国的钢材产量有了很大的发展,特别是近10年钢产量和现代化建设用钢量的矛盾得到很大缓解,呈现出供需两旺的明显态势。现在我国的年钢产量已经高达1.2亿吨,建筑用钢的比例也很大,约占钢产量的30%。但是我国用钢结构并不合理,大都用于钢筋混凝土结构和砖混结构,真正钢结构的用钢量只占建筑用钢的2%左右。而且目前钢结构体系在我国的应用也主要在高层、超高层建筑和工业厂房等。用钢材来建造住宅,这几年受到各地各部门重视,这不仅和我国近年来钢材供应条件改善有潜在的关系,还和钢结构住宅具有发展工业化住宅建筑先天优越条件有相当的关系。正确认识钢结构技术在住宅中的运用,对钢结构住宅技术的推广和发展、完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。
一、钢结构的特点
一般来说,材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比,钢结构有如下一些特点。
1. 材料的强度高,塑性和韧性好
钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比,强度要高得多。因此,特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面,由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压强度能充分发挥。
2. 钢结构制造简便,施工周期短
钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作,因此,大量的钢结构—般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高。构件在工地拼装,可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期。小量的钢结构和轻钢屋架,也可以在现场就地制造,随即用简便机械吊装。此外,对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
二、钢结构住宅工业化发展的优势及其推广价值
1. 建筑功能分区的可变性强
在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质,限制了空间布置的自由。如果开间过大,就会造成楼板厚度大,梁柱截面过大,不但影响室内美观,而且加大结构重量,增加土建投资。居民在二次装修时经常自行改变墙体布置,既增加了经济负担,又因破坏承重墙而增加了危险隐患。
2. 生产自动化、施工装配化程度高
由于钢结构住宅的大部分构件(包括梁柱和墙体)可以由电脑控制生产线操作,工厂化生产。可以与各种建筑材料、装饰材料配套使用,其材质坚固轻便、运输方便、集成度高,使施工操作简便,减少施工现场湿操作,通过焊接或螺栓进行整体组装实现在现场快速安装,可全天候作业。施工现场作业量小,减少了施工临时用地,与传统建筑材料相比,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平。
3. 综合经济效益好,具有可持续发展性
由于钢结构住宅构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重大大减轻,地基的处理就比较容易,使用一般条基即可,而基础在传统工程的造价中所占比重比较大,从而有效减少项目的投资。钢结构承载力高,可以建成跨度和开间较大的结构平面,省去承重墙和部分柱。新型材料的预制墙体代替了传统的机制粘土砖,省去土壤使用费,又可以避免耕地破坏,保护有限土地资源,防止水土流失,为子孙后代造福;并且墙体占用土地面积少,减少了开发费用。
三、我国推广钢结构住宅需解决的问题
虽然我国目前的钢结构住宅的研究和推广已进入一个新的阶段,有关规范和标准也相继出台,并且有能力生产高标准建筑钢材,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质技术基础。但是在推广和应用的实际操作中还存在一些问题。
1. 国家应在产业政策上加强引导,加大科技投入的力度。
鉴于多层钢结构住宅在我国尚处于探索阶段,国家应有针对性地组织科研单位开展攻关,成立钢结构住宅协会,负责技术开发与管理,从而为钢结构住宅的推广使用提供强大的技术支持。
2. 完善钢结构住宅设计施工的规范和标准。
可以从两个方面开展工作.一是从小范围试点中建立区域或行业标准,二是借鉴国外规范标准,做好移植和国产化的工作。
3. 提高技术引进的力度。
可考虑从钢结构住宅技术相对成熟的国家和地区(如北美洲)购买构件,在国内有代表性(气候、经济发展水平、住房条件等方面)的地区建造样品房。这样做,一方面可节省投资,另一方面可对其力学性能(抗震等方面)、建筑物理指标(保温,防火等方面)做实地测量,并且这也是最好的宣传推广方式。参照国外对钢材质量和钢材加工质量的控制标准,考察和引进国外加工生产设备和技术,最终实现住宅钢材构件加工生产的国产化。尽管钢结构住宅在建设和推广过程中会遇到这样那样的困难,但由于其不可替代的优势,钢结构住宅将成为我国住宅工业化的发展方向和趋势。
参考文献:
[1]刘学利,李宜宏.钢结构住宅应用可行性分析[J].住宅科技,2000,(7):6-9.
[2]金鹏.轻钢结构住宅的发展[J].油气田地面工程,2002,21 (1):32-33.
[3]陈绍蕃.钢结构[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社.1994.