轻型装配式钢结构体系

轻型装配式钢结构体系（精选6篇）

轻型装配式钢结构体系 篇1

摘要：本文结合轻型钢结构建筑的定义以及在我国的应用情况, 对轻型钢结构建筑结构体系进行了系统的分类, 并总结得出在轻型钢结构体系中应用较广泛的基本构件类型。

关键词：轻型钢结构,基本构件,结构体系

引言

人们对轻钢建筑的认识通常是感性的, 最初理解是自重轻, 主要指最常见的单层 (含夹层) 实腹式钢架轻型钢结构金属面板房屋。目前广义的新型轻钢结构建筑体系是指以新型高效能薄壁结构钢材和高效功能材料为主, 各类高效装饰连接材料为辅组成的能满足建筑特定使用功能和特定使用空间需求的商品化房屋体系。

1 轻钢龙骨体系

1.1 冷弯C型钢龙骨体系

冷弯C型钢龙骨体系主要由纵向墙架、梁以及间隔墙组成。墙架主要由柱、地龙骨和天龙骨、抗剪结构墙板、腰支撑和斜支撑以及各种配套的扣件和加劲件组成。柱的中到中间距在400~600mm左右, 抗剪结构墙板从一侧联系着这些柱。国外主要是通过试验方法研究其受力性能[1]。90年代AISI发行的《住宅钢骨架手册》[2], 加拿大等国发布的轻钢龙骨推荐性指导手册及结构详图, 均以实践经验为基础、以应用为目的, 都没有涉及简化的整体分析方法。

1.2 热轧型钢龙骨体系

热轧型钢龙骨结构体系由梁、柱组成, 再辅以一定数量的支撑, 因此这种体系与框架体系类似, 只是柱距较密而已。这种体系的梁、柱铰接, 梁一般采用H型钢, 柱可采用轧制矩形钢管或H型钢, 间距在1.2~2.0m范围内。在日本, 有一种局部墩粗的方钢管柱, 对于4层以下的住宅, 把H型钢梁的上下翼缘直接与方钢管柱的墩粗部分全熔透焊即可认为梁柱节点为刚性节点, 这样省去了多个节点板的连接焊接。现在日本正在研究4层以上建筑的墩粗刚性节点[3]。

2 框架结构体系

2.1 门式刚架钢结构体系

门式刚架轻型房屋钢结构体系采用门式刚架作为主承重结构, 压型钢板为围护结构, 设计上一方面允许腹板局部失稳, 并利用腹板的屈曲后强度, 另一方面通过改变腹板的高度将刚架的梁柱做成变截面形式, 以适应结构弯矩内力的分布规律, 因此可较同等条件下的普通钢结构节约钢材10%~20%[4]。在我国门式刚架结构设计的主要依据有《钢结构设计规范》 (GBJ 50017-2003) 、《冷弯薄壁型钢结构技术规程》 (50018-2002) 和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 (CECS 102:98) 等。

2.2 多层房屋钢结体系

多层房屋钢结构体系具有比钢筋混凝土结构施工劳动强度低、施工速度快的优越性, 因此在一些发达国家, 二至八层公共或居住建筑主要采用轻型钢框架结构。框架梁、柱主要采用热轧或焊接H型钢或方、圆钢管, 整个结构的用钢量在40~50kg/m2之间, 在很多情况下具有比混凝土结构更好的经济指标。现阶段的设计依据仍为《钢结构设计规范》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》。

3 框架支撑体系

3.1 框架-钢支撑体系

为提高纯钢框架体系的抗侧能力, 常常在框架的适当部位布置支撑, 使其成为钢框架-支撑体系。钢框架-支撑体系既具有钢框架体系的优点, 又具有较强的抗侧能力, 是多层及中高层建筑经常采用的结构体系。支撑可以采用角钢、槽钢、圆钢或钢管, 可按拉杆或压杆设计。

3.2 框架-剪力墙体系

对钢框架-混凝土剪力墙体系, 钢梁与混凝土剪力墙的连接采用铰接, 钢框架的梁柱节点是否采用刚接节点一般根据结构的抗侧需要来决定。对中高烈度区的建筑, 梁柱节点一般应做成刚性节点, 以形成两道抗震防线, 除此之外的建筑则可以采用铰接节点。

3.3 框架-筒体体系

这种体系在中高层钢结构构住住宅宅乃乃至至中中高高层商用楼中应用最多。这种结结构构在在平平面面上上通通常是在结构中心处 (电梯井、楼楼梯梯间间或或卫卫生生间间处) 设置钢筋混凝土筒体, 四周外围为钢框架 (柱可以是型钢柱, 也可以是钢管混凝土柱;梁通常为型钢梁) 。

4 交错桁架体系

交错桁架体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度、高度等于层高的桁架组成, 在相邻柱上为上下层交错布置, 楼板一端搁置在桁架的上弦, 另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架, 且中间无柱子, 所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。这种体系的用钢量可较框架结构减少30~40%, 因此该体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系[6]。

5 钢-混凝土组合体系

钢-混凝土组合结构体系的框架主体由钢管混凝土柱和钢骨混凝土梁组成。为了增加结构的抗侧刚度, 经常在墙间设支撑, 支撑采用角钢、槽钢、圆钢、钢管或钢管混凝土。

6 轻型钢结构基本构件

基于以上对轻钢结构体系的探讨, 表1归纳了轻钢结构体系中涉及的基本构件类型。

7 小结

7.1结合轻钢建筑的定义及其在国内的应用现状, 对轻钢结构体系进行了较系统的分类, 并指出了每类结构形式适用的建筑层数及建筑功能。

7.2详细论述了其结构体系形式的建筑结构特点、经济技术指标、结构组成以及分析计算方法。

7.3基于对轻钢结构体系的分析, 归纳总结了轻钢结构基本构件类型。

参考文献

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轻型木结构房屋结构体系 篇2

在加拿大和美国,几乎所有的低层住宅都是轻型木结构房屋。最近几年,在我国的大连、北京、上海和南京等地的别墅建筑中,轻型木结构房屋也得到了快速的发展。为了吸收国外木结构的先进技术和成熟经验,2003年颁布的GB 50005-2003木结构设计规范增加了轻型木结构的内容,该规范以现代木结构观点,给出了木结构的使用条件,进一步扩大了木结构的适用范围。

轻型木结构有显著的优点,其设计多样化,易于建筑美观的表现;耐久性好,节能,环保,建筑材料可再生;构造简单、施工方便,建造速度快,可现场制作或者工厂预制。

1 轻型木结构房屋的定义

在我国木结构设计规范中,轻木结构房屋是指“由木构架墙、木楼盖和木屋盖系统构成的结构体系,适用于三层及三层以下的民用建筑”。这种结构体系是由各种木产品建造而成,承担并传递作用于结构上的各类荷载。这些木产品主要包括建造结构框架的规格材(实心木)、工程木产品(再造木),以及用来覆盖在框架上作为覆面板之用的板材,如胶合板或定向木片板。这里所说的覆面板是墙面板、屋面板和楼面板的统称。

我国木结构设计规范中所指的轻型木结构亦称“平台式框架结构”。平台式框架结构是一种更精确的表达方式,它描述了此种建筑结构的施工技术及方法。轻型木结构房屋通常采用混凝土基础,基础完成后将木材和楼面板制成的楼盖锚固在基础上,就形成了一层地面,同时也为一层墙体框架的施工提供了工作平台。墙体框架也是由木材和墙面板组成,每个墙肢相互连接,同时与楼盖连接在一起,从而形成一层房屋。建造两层房屋时,将第2层楼的楼盖锚固在第1层楼的墙顶,从而为建造第2层墙体框架提供工作平台。对于3层楼的房屋,可重复第2层楼的建造工序。最后将由木材和屋面板制成的屋盖安装在顶楼的墙顶上,并与墙顶紧固在一起,这就形成了完整的房屋。

2 轻型木结构的构造特征

2.1 墙体的构造特征

墙体的作用是承受竖向荷载并将屋盖和楼盖荷载传至房屋基础,并且承担由地震和风荷载引起的侧向力。采用木基结构板材的墙体是轻型木结构房屋中主要的抗侧力构件,因此墙体多数时候被称为“剪力墙”。从建筑功能上讲,外墙控制热量、潮气和空气在建筑物内外的流动;内墙分隔室内空间,并容纳机械、电器和管道部件。

墙体主要包括如下结构构件:

1)底梁板:水平结构构件,与墙骨柱的底部连接并固定于楼面板和楼面板下的楼盖搁栅,由规格材制成。

2)墙骨柱:顶梁板和底梁板之间的垂直构件,由规格材制成,截面尺寸一般为40 mm×90 mm或140 mm±2 mm。

3)顶梁板:墙骨柱顶端的水平结构构件,由规格材制成。一般为双层,上层顶梁板将墙肢连接在一起,并支撑搁置在其上面的楼盖搁栅或屋面桁架。

4)门窗过梁:由规格材、工程木产品或组合梁制成,连接门窗洞口两边的墙骨柱起到横梁作用,并支承门窗洞口上部的短墙骨柱和顶梁板。

5)托柱:比全长墙骨柱短,规格材制成,支承门窗过梁。

6)窗台梁:由规格材制成,构成窗洞口的底部边框。

7)短柱:比全长墙骨柱短,由规格材制成,支承门窗过梁上方的顶梁板或底梁板上方的窗台梁。

8)墙面板:相邻竖直放置的结构面板,和墙骨柱外侧固定在一起,墙面板之间应有一定的空隙。墙面板可采用木基结构板材或石膏板。在外墙中,一般为外侧采用木基结构板材,内侧采用石膏板;在内隔墙中,一般两侧均采用石膏板。

2.2 楼盖体系的构造特征

如图1所示,楼盖体系一般包括以下结构构件:1)搁栅:由一系列水平结构构件组成,用于支撑楼板、吊顶和屋盖。搁栅由规格材或工程木产品制成。2)封头搁栅:和搁栅末端垂直,用来固定搁栅端部并连接上层墙体的底梁板和下层墙体的顶梁板,由规格材或工程木产品制造而成。3)木底撑:一种水平支撑,固定于搁栅底部作为加劲杆之用。木底撑由小尺寸的规格材制成。4)梁(组合梁):较大规格的水平结构构件,为楼盖与屋盖搁栅提供中间支撑。梁由紧固在一起的规格材或工程木产品制造而成。5)楼面板:水平铺设的结构面板,彼此相接,并固定于楼盖搁栅的顶部。楼面板由胶合板或定向木片板制成。6)剪刀撑:在楼盖搁栅之间作为加劲杆的短交叉斜撑。由规格材制造而成。7)地梁板:水平结构构件,采用经过防腐剂加压处理的规格材,通过螺栓锚固于基础墙顶部,并支撑搁置在其上面的楼盖搁栅。地梁板只存在于基础楼盖中。8)地梁板锚栓:将地梁板锚固于混凝土基础上的L形钢螺栓,以抵抗作用于结构构件上的上拔力及横向力。埋在混凝土中的钢螺栓的端头通常弯曲以确保钢螺栓和混凝土之间的锚固力。地梁板锚栓只存在于基础楼盖中。

2.3 屋盖的构造特征

屋盖按照建造方法的不同可以分为传统屋盖和木桁架屋盖两种。传统屋盖是指采用单个构件(如椽条和搁栅等)在现场组装构成的屋盖;木桁架屋盖是指在工厂预制好桁架、运输到现场后安装桁架和屋面板而成的屋盖。

为了节约现场工作时间和材料,现在多数屋盖采用桁架建造。桁架是工程木产品,可通过设计来满足雪载和屋盖自重等特定荷载。屋盖桁架横跨两侧外承重墙,无需中间支撑,可适用于几乎任何形状的屋顶,也可用于屋面悬挑结构。木桁架有中柱式、豪式、芬克式、剪刀式、高脚式等多种形式,具体采用哪种形式需要根据桁架的跨度和建筑功能的要求确定。木桁架通常采用齿板连接,桁架的设计也由桁架齿板制造商根据桁架制造商的要求进行设计。

3 结语

与我国传统梁柱体系的木结构房屋不同,轻型木结构房屋主要以小尺寸的规格材和板材组合成的木剪力墙、楼盖、屋架作为主要受力构件。作为一种新型的结构体系,它具有绿色、环保、建筑材料可再生等优点,推广普及木结构将具有很好的市场前景和社会效益。

参考文献

轻型装配式钢结构体系 篇3

1 装配式钢结构住宅的概念与优势

装配式钢结构住宅是指按照统一、标准的建筑部品规格将钢构件制作成房屋单元或部件, 然后运至施工现场装配就位而生产的住宅。与传统的住宅结构相比, 装配式钢结构住宅具有以下优点。

1) 空间布置灵活、集成化程度高相比于砖混结构住宅, 钢结构住宅开间尺寸较大, 墙体多为非承重墙, 平面空间布置自由, 用户可根据需求进行二次分割和布置而不影响结构的可靠性。此外, 经合理设计后, 可将室内水电管线、暖通设备以及吊顶融合于墙体和楼板中, 实现住宅智能化的综合布线系统, 保证室内空间完整。

2) 自重轻、承载力高、抗震性能优越装配式钢结构住宅的主要承重构件均采用薄壁钢管和轻型热轧型钢, 截面受力更加合理, 单位质量较轻。同时, 墙体和楼面均采用轻质材料, 在相同荷载作用下, 可减轻建筑结构自重30%, 质量是钢筋混凝土住宅的1/2左右。这使得装配式钢结构住宅在地震中承受的地震作用较小, 能充分发挥钢材强度高、延性好、塑性变形能力强的特点, 提高了住宅的安全可靠性。同时, 较轻的质量可以降低基础造价以及运输、安装等费用。

3) 绿色、环保、节能与可持续发展与传统混凝土结构不同, 装配式钢结构住宅在生产、建造过程中不会产生大量的废料污染环境, 取而代之的是工厂加工, 现场装配, 在降低能耗的同时, 减少了现场工作量与施工噪声。此外, 装配式钢结构住宅改建和拆迁容易, 材料的回收和再生利用率高, 可实现建筑异地再生, 是真正意义上的绿色建筑。

4) 建造周期短、产品质量高由于装配式钢结构住宅具有工厂预制、现场安装的特点, 前期设计和现场的生产手段结合紧密, 便于各工种之间协调一致, 提高整体效率。通过网络计算机和数控机床结合, 保证了高效率和精确度。具有代表性的远大集团30层约1.7万m2的装配式钢结构建筑, ±0.000m以上仅15天就安装完成。

5) 实现住宅建设的工业化和产业化装配式钢结构住宅所有部件均可采用工业化生产方式, 实现技术集成化, 提高住宅的科技含量和使用功能。

6) 综合经济效益高钢结构承载力高, 构件截面小, 节省材料;结构自重小, 降低了基础处理的难度和费用;装配式钢结构住宅部件工厂流水线生产, 减少了人工费用和模板费用等。

2 国外装配式钢结构住宅的发展历程及现状

装配式钢结构住宅体系源于欧美, 经过近几十年的发展, 已经形成一整套十分成熟的技术, 并在日本得到了进一步的研究和开发, 使之成为21世纪改善人类居住环境的理想产品。

2.1 欧美装配式钢结构住宅体系

典型的欧美装配式钢结构住宅采用的是轻钢龙骨体系, 如图1所示。该体系的承重墙体、楼盖、屋盖及围护结构均由冷弯薄壁型钢及其组合件组成, 通过螺栓及扣件进行连接, 一般适用于3层以下的独立或联排住宅。作为“密肋型结构体系”之一, 轻钢龙骨住宅主要具有以下优点: (1) 自重轻、基础费用和运输安装费用省; (2) 各种配件均可工厂化生产, 精度高、质量好; (3) 房间空间大、布置灵活; (4) 良好的抗风和抗震性能; (5) 施工安装简单、施工速度快、建筑垃圾少、材料易于回收; (6) 室内水电管线可暗藏于墙体和楼板结构中, 可保证室内空间完整 (见图2) ; (7) 不需要二次装修。

2.2 日本装配式钢结构住宅体系

日本是世界上率先在工厂里生产住宅的国家, 早在20世纪50年代, 便开始发展工业化住宅体系。最初的日本工业化住宅分为木结构、钢筋混凝土结构和钢结构3种。但是经过多年的发展和实践, 钢结构占据了绝对主导的地位。具有代表性且发展较为完善的日本装配式钢结构住宅体系主要有以下几种。

1) 剪力墙板-架构组合结构体系

这种体系由集成式外墙板和架构 (铰接框架) 构成。集成式外墙板包括支撑剪力墙板和非剪力墙板。非剪力墙板是在C形钢墙框骨架上安装好外墙板, 窗框、保温材料、内装底板。剪力墙板是在不设窗框的墙板内部加设扁钢支撑, 其余构造同非剪力墙板, 主要用于承受水平荷载, 如图3所示。墙板与墙板之间通过凹形的开口截面柱连接构成一个整体。这种体系的外墙板完全是工厂加工成品, 因此工厂生产比率很高。

2) 板框式结构体系

板框式结构体系直接将多个板框连接构成一个整体, 根据需要设置柔性支撑, 采用了分层装配式构法, 墙板、窗框、保温材料等都在施工现场安装。虽然现场安装工作较多, 但是提高了外墙板等材料的自由度, 如图4所示。

3) 架构-支撑结构体系

架构-支撑结构体系的外墙采用ALC板, 在方形钢管柱和H型钢组成的架构 (铰接框架) 中加入支撑构件 (非柔性支撑) , 如图5所示。

4) 单元装配式框架结构体系

由各个独立的盒式单元通过现场组装而成的框架结构体系。每个盒式单元的外墙板和内部装修均在工厂完成, 是迄今为止工业化生产率最高的结构体系, 如图6所示。但是由于日本的道路比较狭窄, 无法做到像美国的移动房屋那样大的盒式单元, 一定程度上限制了其市场推广。

综上所述, 欧美和日本两大装配式钢结构体系, 虽然都由钢结构体系、围护体系以及楼板体系等组成, 但由于地理位置、文化特征和技术特点的不同, 具有明显的差异, 主要体现在以下方面。

1) 日式建筑的抗震要求较高, 其倾向于采用强度较高的结构形式, 以获得较好的整体稳定性, 但用钢量较大。而欧美轻钢龙骨结构体系采用的轻钢结构构件断面小, 质量轻, 现场人力也可方便搬运, 对施工机械的依赖较小。全轻钢龙骨的构件间距小, 可省去围护骨架, 总用钢量较少。但其传力路径不明确, 断面小, 对局部应力的承受力相对较弱, 构件的表面积较大, 防火防锈处理也比较繁琐。

2) 轻钢龙骨体系节点采用自攻螺栓或普通钢钉连接, 施工工具简单, 结构安装很方便。但由于构件较多, 连接工作较繁琐。日本装配式钢结构体系采用全螺栓连接。

3) 钢结构住宅的墙体基本都是“三明治”式, 即两面墙板夹上钢骨架和墙芯。日式钢结构住宅的墙体钢骨架体系将外墙围护板和外墙装饰板合二为一, 既有强度要求, 又有美学要求。欧美钢结构住宅的外墙体系相对简单, 外墙板和外墙装饰板各自独立。

3 国内装配式钢结构住宅的主要结构形式和特点

我国对装配式钢结构住宅体系的研究起步较晚, 直到1994年才正式提出住宅产业化的概念。经历近20年的快速发展, 我国现阶段装配式钢结构住宅体系的主要发展方向可分为低层轻钢装配式住宅和多、高层轻钢装配式住宅两类, 具有代表性的工程如下。

3.1 薄板钢骨住宅体系

北新集团研制的北新薄板钢骨住宅体系, 如图7所示。该结构是冷弯薄壁型钢结构的一种特殊形式, 采用1.0~1.3mm厚的热镀锌钢板, 经辊轧成截面为C形和U形的轻钢龙骨;在组成墙板、楼板、屋架时形成工厂化规模生产;在现场施工时无需焊接和涂装, 是一种墙板承重、能快速组合的装配式轻钢结构住宅体系。

北新薄板钢骨住宅体系汇集多项现代高科技成果, 具有用钢量少、抗震性能好、外墙饰面丰富、保温性能好以及能源自给等特点。北新集团运用该体系建造一座300m2的小楼, 从设计到交付不到两个月, 造价为1200~3000元/m2。

3.2 新型分层装配式支撑钢结构体系

宝业集团改进开发了一种新型分层装配式支撑钢结构体系, 并对其进行了相关性能的研究, 如图8~9所示。分层装配式支撑钢结构工业化建筑体系作为一种新型低层工业化住宅结构体系, 其主要特点为密柱、梁贯通、柱梁铰接、水平力主要由柱间支撑承担、模数化集成设计及标准化生产和分层装配式施工安装。

3.3 多、高层轻钢装配式住宅

远大集团重点发展装配式钢结构建筑, 在提出“像造汽车一样造房子”理念的同时, 独创了节点斜撑加强型钢框架结构体系。该结构体系主要由主板、立柱、斜支撑等组成, 如图10所示。将压型钢板混凝土组合楼板支撑于钢梁上形成主板, 主板支撑于立柱上, 在梁与柱之间设置斜支撑, 斜支撑加强节点连接, 同时和梁、柱框架共同抵抗水平和竖向荷载, 承重构件全部采用高强螺栓连接。此外, 该体系的施工采用“搭积木”的方式, 大大加快了现场施工速度。

4 我国现有装配式钢结构体系存在的问题

要完全实现钢结构住宅的标准化生产、装配化施工, 亟待从建筑形态、结构体系、围护体系及配套技术等方面入手, 解决装配式钢结构住宅中存在的一系列关键问题。就目前我国钢结构住宅装配化而言, 需主要解决以下问题。

1) 没有统一的标准化模数体制, 缺乏完善的钢结构住宅规范体系。

2) 建筑部品标准化和通用化程度低, 预制部件的集成化程度和科技含量低, 不能有效降低房屋综合营造成本。

3) 现场拼接节点形式没能突破传统钢结构连接形式, 现场装配效率不高。

4) 装配式钢结构住宅的围护结构、水暖电管线系统以及厨卫设施不完善, 无法真正形成一套完整的装配式体系。

5) 预制装配式建筑施工技术落后, 施工人员水平良莠不齐;缺乏对预制部品的保护;现场施工程序混乱;无完善的施工验收标准。

5 发展、推广装配式钢结构住宅的有利条件和政策

5.1 物质基础

自改革开放以来, 我国钢产量飞速增长:从1978年年产量3000万t, 到2004年超过2亿t, 再到2008年钢产量突破5亿t, 已连续多年位居世界钢产量首位, 我国已逐步迈向钢铁强国行列。钢铁产业的迅猛发展不仅体现在产量上的增长, 目前我国装配式钢结构住宅所用的轧制H型钢、冷弯薄壁型钢、高频焊接矩形截面型钢均已在莱钢、鞍钢和杭萧钢构等企业形成规模化生产。此外, 国内建筑材料技术在近几年也取得了较大进展, 各种形式压型钢板、ALC板、太空板、SP板、玻璃棉、石膏板、防火板、水泥纤维板都可以生产, 各种螺栓以及防水密封材料都可以买到, 这都为装配式钢结构住宅的发展提供了强有力的物质基础。

5.2 技术条件

从大量引进国外先进钢结构生产、施工技术 (如美国的巴特勒公司、ABC公司、澳大利亚的BHP公司、瑞士的ASTRON公司等) , 到逐渐形成具有研发、制造、施工能力的钢结构产业链, 经历数十年的发展, 我国钢结构产业已日趋成熟。目前, 全国有资质的钢结构施工企业有3000多家, 建成钢结构建筑面积上千万平方米, 积累了大量的设计、生产以及施工经验。这为转型发展集成化程度更高的装配式钢结构住宅体系打下坚实基础。

近几年, 以湖南远大、山东莱钢、宝钢为代表的大型钢结构企业, 着眼未来建筑市场前景, 纷纷加快了建筑工业化的进程, 致力于发展装配式钢结构建筑。目前已与同济大学、湖南大学、北京工业大学等高等院校的土木工程专业开展多项有关新型装配式钢结构民用建筑体系研究的课题合作, 并取得了一批成果, 助推了装配式钢结构住宅体系的技术发展。

5.3 政策支持

从1999年国务院转发了原建设部等八部委《关于推进住宅产业现代化, 提高住宅质量的若干意见》 (国办发[1999]72号文) 文件, 将住宅产业化列入了议事日程, 要求在2005年之前初步建立住宅的工业化和标准化生产体系, 在2010年之前初步形成系列的住宅建筑体系;到2013年1月1日国务院转发住房和城乡建设部与发改委的2013年1号文件《绿色建筑行动方案》中, 提出推进“建筑工业化”的发展道路, 倡导发展钢结构建筑以及预制装配式钢筋混凝土结构体系等;再到党的十八大报告中, 明确提出具有我国特殊的“新型工业化道路”, 倡导新型建筑的工业化发展。可以看出, 我国在不断推进住宅产业化和建筑工业化的发展。这些政策的颁布和实施为推广应用标准化、绿色环保、可再生重复利用的装配式钢结构住宅体系提供了有力的政策保障。

6 结语

住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路, 因为这将成为我国经济发展新的增长点。装配式钢结构住宅体系易于实现工业化、标准化制作, 而与之相配的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料, 可再生重复利用, 符合可持续发展战略, 因此装配式钢结构住宅的推广必将大大促进住宅产业化的快速发展, 提高我国住宅产业的发展水平。装配式钢结构住宅的发展将带动住宅施工行业的革新。

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轻型装配式钢结构体系 篇4

1 装配式钢结构体系存在的问题

我国装配式钢结构体系除了在住宅产业的到应用以外, 其他行业、其他领域都有涉及。随着装配式钢结构应用规模的扩大, 一系列问题也被显露出来。例如, 装配式钢结构在住宅领域中的应用, 住宅生产的标准化和施工建筑的装配化。无论是从施工计划、材料选购, 还是施工人员、建筑形态和维护管理, 每一个环节都有瑕疵, 都存在一些施工问题。因此, 以我国住宅装配化为代表, 就钢结构建筑施工过程中产生的问题进行探讨与解决。目前主要存在的问题是: (1) 装配式钢结构住宅在建造过程中没有形成统一的标准, 其模数体制不健全, 缺乏最基本的钢结构住宅规范体系与制度; (2) 装配式钢结构建筑产品的标准化和通用化程度颇低, 预制部件的集成化程度和科技含量低无法满足住宅最基本的使用功能, 不能有效降低房屋综合营造成本; (3) 装配式钢结构住宅施工现场工作无秩序、无体系, 现在装配效率低。由于住宅内部含有数量繁多的各类线路与管道, 由于没有突破传统拼接节点的模式, 从而无法真正形成一套完整的装配式体系; (4) 钢结构预制装配式建筑施工技术落后, 施工人员技术水平良莠不齐, 综合素质也都不尽相同。除此之外, 管理人员缺乏对预制部品最基本的保护, 现场施工程序混乱, 无完善的施工验收标准。

2 装配式钢结构住宅的优势

2.1 空间布置的灵活性与集成性

装配式钢结构住宅与砖土混泥结构住宅相比较, 装配式钢结构不但内部空间构建结构与布置轻巧灵活, 而且结构体系的集成化程度也非常高。由于钢结构自身延展性与可塑性极强, 从而对住宅内部各个开间的尺寸加以放大, 空间的平面设计与布置也具有不定性, 拒绝砖土混泥结构住宅建筑墙体的承重性。住宅的使用者可以依照个人需要、以装配式钢结构住宅为基础, 既可以对其进行二次分割和重新的布置构造, 也可以保证住宅结构的安全性与可靠性。除此之外, 告别砖土混泥结构设计中水管、电线、取暖设备线路的布置, 实现室内空间整体功能的综合性与完整性, 为其基本功能提供保障。

2.2 住宅功能便捷性

装配式钢结构住宅由于建筑材料较轻, 从而降低住宅的自身重点。但是, 装配式钢结构建筑材料的使用并不影响住宅大承载能力与抗震能力, 从而将住宅应用性能得到扩大。装配式钢结构住宅在建设过程中, 住宅的承重建设构件主要利用壁面轻薄的钢管和通过热力压扎形成的轻型钢为主体材料, 保障单位质量较轻, 建筑截面总体的受力更加科学合理, 安全性能更加优越。除此之外, 为了保证装配式钢结构住宅的抗震抗压能力高于原始住宅, 建筑人员就采用轻质的钢化材料, 在住宅的墙体面和楼面均得到高效的运用, 降低地震发生时对住宅的破坏性, 保护人们生命安全与财产安全。由于钢材自身具有延展性好、可塑性强、强度力高的材料特点, 在提高住宅安全性前提下, 建筑商的原材料成本也得到节省和降低, 提高企业的经济收益和企业形象。

2.3 绿色环保的节能效果

在装配式钢结构住宅中, 其建筑过程中的步骤与环节都得到缩减, 对于环境的破坏与污染也得到缓解。在装配式钢结构住宅建造过程中, 现场施工的一系列配置不但降低建筑废料的污染强度, 还减少施工中产生的噪音。除此之外, 工程建设现场中产生的拆迁材料和废弃原料集中处理, 依照可持续发展的思想, 进行二次回收利用, 保证建筑的节能环保、绿色减排。

2.4 住宅建设的工业产业化

装配式钢结构住宅在建设过程中需积极满足人们对居住建筑质量的要求。施工过程中采用先进的生产方式与建造技术, 考虑实际的应用规模与范围, 从而实现装配式钢结构住宅的工业化、产业化与集成化, 从而提高住宅自身的使用功能和技术含量。由于装配式钢结构住宅所需部件的生产来源于工厂的流水线, 从而降低住宅建设中的人力资源和财力资源, 也降低了降低了基础处理的难度和费用等。装配式钢结构住宅具有预制性和现场安装性, 在施工前期的设计中进行充分的规划, 保证其精确率, 缩短建造工期, 提高综合利用效率和影响力。

3 结束语

随着我国社会主义经济发展速度的提升, 建筑业的群体性也呈上升趋势。住宅隶属于建筑种类之一, 其群体性建设特色则表现在住宅的产业化。住宅产业化发展既推动我国住宅业的优化, 也成为推动我国经济发展增长点的动力。现阶段, 我国住宅主体构造以装配式钢结构为主, 不但节能环保、符合我国可持续发展的基本理论, 能够降低住宅在建设过程中原材料使用的数量, 还能够将我国装配式钢结构住宅实现工业化、绿色化、标准化制作。因此, 应加大力度推广装配式钢结构住宅在城市建设水平, 促进的住宅产业化发展, 从而实现我国住宅产业的经济效益、社会效益的共同发展。

摘要：装配式钢结构住宅随着社会现代化与城市化的发展, 住宅产业的规模逐渐得到扩大。住宅产业为了满足当代人们居住需求的标准化、工程建设的集约化与住宅构建的工业化, 深入探讨装配式钢结构住宅的特点, 对其优势加以全面的剖析, 提升装配式钢结构建筑模式的影响力。文章以上述观点为中心论点, 从发展装配式住宅的发展现状和装配式住宅的实践来探讨新型装配式结构体系的发展。

关键词：装配式,钢结构,住宅,体系,发展,现状

参考文献

[1]梁桂保, 张友志.浅谈我国装配式住宅的发展进程[J].重庆工学院学报, 2006, 20 (9) :50-52.

[2]徐凌, 朱浮声.新型轻钢结构住宅体系及其应用[J].鞍山科技大学学报, 2004, 27 (4) :290-293.

[3]刘晓艳, 张以庆.探讨预制装配式建筑结构体系与设计[J].住宅与房地产, 2016, (6) :219.

装配式轻钢结构低层住宅体系浅谈 篇5

1 轻钢住宅结构体系的特点

1.1 能合理布置功能区间

利用钢材强度高的特点,设计可采用大开间布置,使建筑平面能够合理分隔,灵活方便,创造开放式住宅,又可建造出无梁无柱的灵活大空间;强度高,相应梁柱等构件截面小,可增加建筑有效使用面积5~7%,增加房屋内在价值。

1.2 自重轻、抗震性能好

相同建筑面积的建筑楼层,轻钢结构自重轻,根据比较和实际工程测算,同一建筑钢材的自重只有砖混结构的1/5,木结构的1/3,降低了施工的劳动强度,且可避免了诸如白蚂、受潮等木结构中出现的问题。而且钢材具有延性,能比较好的消耗地震带来的能量,所以抗震性能好,结构安全度高。

1.3 施工方便、工期短

轻钢结构构件,可以实现工厂化生产,现场安装。由于现场作业量小,对周围环境污染少,同时,施工机械化程度高,加快了施工速度。根据统计,同样面积建筑物,轻钢结构比砼结构工期,可缩短1/3,而且可节省支模材料,大大降低了建设成本。

1.4 寿命较普通建筑延长

轻钢结构体系由于采用了1.6mm以下的高强度耐腐型薄壁冷弯镀锌钢材,其抗腐性能比普通的镀锌板提高了2倍且强度较高。连接均采用镀锌自攻螺钉钻孔法,不用焊接的方式。这样的型材即使裸露在大气中也不会因风吹、雨淋、日晒的侵蚀而受损,因此其使用寿命可达百年之久。

1.5 综合造价低

由于自重轻,基础费用降低,总体用料减少,直接成本降低,建设工期短,间接费又可减少,所有综合造价就低。

1.6 原材料可以循环使用,有助于环保和可持续发展

发展轻钢结构对于资源、能源都非常短缺的我国意义尤其重大,因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料,具有很高的再循环价值,边角料也有价值,不需要制模施工。目前国际上引人瞩目的新型住宅产品已引入我国,其环保节能的特点主要体现的两个方面:

轻钢结构住宅采用全封闭保温隔热防潮系统,温度变化小,热损失低。不论冬夏,都具有舒适居住环境,经多次测定,当室外0℃时,室内仍可以保持17℃以上;在室外温度达到30℃的情况下,室内温度仅为21℃左右。

与砖混结构住宅相比,可节能60%以上,冬夏季空调设备可节约耗电30%以上,结构的废旧利用为100%,与砖混结构比较,同样楼层净高条件下,钢结构维护墙体面积小,节约空调所需能源,减少维护费用。

2 轻钢结构住宅面临的问题与对策

面对轻钢结构拥有的众多优点、面对我国这个潜在巨大的建筑市场,国内外许多企业不约而同地想把轻钢结构住宅技术移植到我国来,但效果却不像人们事先想象的那样乐观。

2.1 缺乏针对性的轻钢结构住宅规范

我国的标准规范是针对几十年来大量使用的砖、混凝土结构体系编制的,轻钢结构住宅体系此前在我国属于技术空白,所以在施工过程中存在施工技术不能满足我国现行强制性规范的某些条文不足为奇。例如我国建国以后建造的建筑物多采用砖、石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料,由此导致我国的《建筑设计防火规范》在材料选用方面似乎较国外苛刻,轻钢结构住宅难以满足其要求;再如长期以来镀锌轻钢龙骨在我国仅用于隔断、吊顶等非承重结构,我国《冷弯薄壁型钢结构技术规程》基本上不考虑用厚度2.0mm以下的钢材制作主要承重构件,对于国外大量采用的壁厚0.8~1.6mm的镀锌轻钢龙骨承重体系,我们既缺乏对其受力状况和结构安全性、耐久性的理论分析,也缺乏相关的试验数据,这就使得轻钢结构住宅的结构设计在我国寻找不到有针对性的规范作为依据。这种与国内规范不衔接的状况,使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段,都会遇到数不尽的障碍与麻烦。

2.2 实用性人才不多见

在人才方面,由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均未涉及轻钢结构住宅体系,因此我国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少,而更加缺乏的是熟练技术工人,所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度,但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干。

2.3 经济实力催生轻钢结构住宅

目前轻钢结构住宅体系在我国大陆的报价大约在每平方米4000元左右,交工标准包括了室内精装修、高档厨卫设备、室内热水系统、空调系统、热风系统、中央吸尘系统、直接饮用水系统、家庭智能化系统、车库自动门以及冰箱、洗衣机、烘干机等,但不包括地价、室外管线、绿化和其它各种户外配套工程的费用。有人认为这一价位偏高,国内消费者近期还难以接受。然而这种价格在国外比起其它结构住宅的造价来说没,却具有很强的竞争力,这就是为什么轻钢结构住宅体系在国外能够蓬勃发展的原因。任何技术的产生与发展都是与所处社会的技术经济背景相联系、相适宜的,目前美、日、欧等发达国家和地区,人均GDP约为我国的40倍左右,劳动力价格约为我国的20~30倍,因此,符合产业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比我国更易被市场接受。而我国由于科技和生产力发展水平较低,劳动力价格便宜,尽管轻钢结构住宅的性能和舒适度较高,但其对传统建筑形式住宅的竞争优势反倒不够明显,因而市场接受起来比较缓慢。

2.4 推广轻钢结构住宅的工作思路

有计划建造一批试验工程,以便引进该项生产技术。如果没有一定的建造量,就不可能编制完成我们自己的轻钢结构技术规范,施工技术成熟起来就成为一句空话。虽然一般情况下我们强调必须执行强制规范,但是技术标准和规范就其性质来说,永远都是落后于技术自身的发展的,因此,在国内规范还不完善时,建造试验工程不仅是应当的,而且是必须的。由于轻钢结构住宅是国外许多发达国家普遍采用的成熟技术,其优良的技术性能和产业化生产方式,符合住宅产业现代化的方向。因此,一旦有了技术标准,就应将这种技术体系纳入专业学校的教学内容中,并对在职工程技术人员和技术工人进行培训,企业和社会的建筑科研院也应投入力量深入研究和开发,使这一体系在我国日臻完善,并使我国企业由此获得反过来进军国际市场的实力与资格。

3 轻钢结构住宅发展的前景

住宅产业化是我国住宅发展的必然之路,因为这将成为推动我国经济发展新的增长点。轻钢结构住宅体系易于实现工业化生产,标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,它属于绿色环保型建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略。因此轻钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展,直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途

目前,国内的建筑业生产效率较低,尚属劳动密集型产业,而轻钢结构住宅属于高技术、高效率的产业,加快对轻钢结构上住宅的研究,将促进建筑业向技术密集型产业转化,并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。轻钢结构住宅的发展将带动住宅施工行业的革新。如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工业进入机械化,那么轻钢结构住宅的诞生就将使住宅施工实现现代化。

最后想说明的是,轻钢结构住宅并非仅有冷弯镀锌轻钢龙骨体系一种,其它各种冷弯或热轧薄壁型钢形成的工业化住宅体系也都应属于轻钢结构住宅体系,如日本积水化学工业株式会社、大和住宅工业株式会社的轻钢结构住宅体系等。本文的观点同样适合这些体系,所不同的是,它们是拥有企业自身知识产权和特点的工业化住宅体系,其优点也值得我们逐步学习、引进、消化和吸收,以进一步推进我国的住宅产业现代化。

摘要：装配式轻钢结构(以下简称轻钢结构)住宅是目前世界上新型环保节能型住宅,它是以镀锌轻钢龙骨为结构构件的住宅,其龙骨型钢厚度一般在1.6mm以下。因其明显区别于H型钢的厚壁型钢结构,且结构由预制构件现场装配而成,故称之为装配式轻钢结构体系。目前有关装配式轻钢结构低层住宅体系近几年来已开始在我国发展起来,大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅则是近2～3年才发展起来。本文主要针对广州某项目实际施工经验,在借鉴其它项目工程经验的基础上总结而成。

轻型装配式钢结构体系 篇6

关键词：预制装配式建筑,结构体系,设计要点

随着经济社会的发展, 社会对于建筑业的要求也不断显现。预制装配式建筑应运而生, 其提升建筑质量的同时也提升了建筑施工速度, 是当今社会应用范围最广的施工技术。现而今, 预制装配技术主要应用在高层楼房和小型别墅的建造领域, 世界各国都在着力推动建筑工业化进程的步伐。本论文侧重分析了预制装配式建筑的结构体系并提出了相关的需要注意的设计要点, 希望通过本论文能推动建筑业的发展[1]。

1 简述预制装配式建筑结构体系的发展

1.1 预制装配式建筑结构体系的兴起

2013年国务院颁布了《绿色建筑行动方案》以加强对于工业化生产的管理和约束。该文件指出在各地的建筑施工过程中要着力推广预制装配式建筑的应用, 不断的提升建筑领域的预制与装配技术。简单来说, 预制装配式建筑结构是由预制和装配两个过程组成的。预制过程就是选用合理的预制流程将主要的原材料和零部件按照精准的制造流程, 在工厂内以提前制造的形式生产出来。另一方面, 装配技术就是将预制过程生产出的设备运送到建筑现场进行实地组装加工的过程。从本质上讲, 预制装配式建筑结构就是将需要现场浇筑的零配件转移到工厂内部进行高精准的批量式生产。然后再进行统一的组装和加工。预制装配式建筑结构改变了传统建筑方式下零散的、水平低下的、耗时的困境, 符合了当今社会发展的要求, 在提升建筑质量的同时也提升了建筑施工速度。

1.2预制装配式建筑结构体系的实际应用状况

早在上世纪80 年代, 我国就已经出现了预制装配式建筑结构的身影, 当时其主要应用在大板建造等领域。在当时的经济条件下, 虽然预制装配式建筑结构发挥了巨大的优势, 但受到经济因素的制约, 许多关键性问题并未得到切实解决, 没有得到大规模的推广与使用。随着经济社会的快速发展, 预制装配式建筑结构在当今社会得到了长足发展。纵观我国的建筑行业来说, 预制装配式技术主要应用在楼板等初级的建造过程中。对于抗震结构、保温层等领域还是较为普遍的使用现场浇筑技术。另一方面, 我国的预制装配技术常处在发展的初期, 缺少必要的理论依据和技术支持, 这严重阻碍了预制装配式建筑结构的推广, 得不到社会内外的认可。

1.3 预制装配式建筑结构体系的实际应用效果

与传统的混凝土浇筑技术相比, 预制装配技术具有以下几个明显的优势:

(1) 预制装配技术采用大量的轻质墙板, 在施工过程中节省了人力和物力, 并能保证空间的自由与灵活。

(2) 预制装配技术的施工速度快, 同时兼备保证质量的优点。其显著缩短了建设周期, 提高了建筑企业的经济效益。

(3) 预制装配现场需要的施工人员较少, 同时需要的原材料在种类和数量上都较少, 在很大程度上提升了施工现场的安全性和环保绿色水平[2]。

1.4 预制装配式建筑结构体系

我国在上世纪80 年代就出现了预制装配式建筑的身影, 当时其主要应用于大板住宅体系、大型屋面板等领域。但由于当时经济因素的制约和技术的缺陷, 其在抗震性能、建筑物理性能等方面都存在缺陷。现而今, 预制装配技术主要应用在高层楼房和小型别墅的建造领域。其可以很大程度上节约成本, 加快施工进度。轻钢-木结构、轻钢-钢筋混凝土结构、轻钢结构和新型普通钢结构都是较为常见的预制装配式建筑框架下的结构体系[3]。

2 简述预制装配式建筑结构设计内容

本文将主要叙述预制装配式建筑结构体系下框架结构体系和剪力墙结构体系的设计要点, 主要叙述了其在建造过程中需要注意的关键问题和应该遵循的原则:

2.1 预制装配式框架结构体系设计要点

众所周知, 框架结构是较为常见的预制装配构建形式之一, 其与剪力墙相比具有了重量较轻、运输方便等优点。另一方面, 框架结构主要应用在楼层较高的施工过程中, 这更加符合当今社会的建筑潮流。 框架结构中的预制叠合梁和预制叠合板是在工厂中首先制造出来的, 然后在第一时间运输到施工现场进行节点焊接和浇筑成型的。实际建造过程中需要的支撑住要根据实际施工情况来判定, 其需要格外注意的设计要点包括了以下几点:

(1) 框架结构要力求平整规则, 框架内的支撑住要格外的稳定和坚挺。另外, 梁柱的中心线要位于同一平面内, 共同指向同一方向。

(2) 梁与柱的交接点应该采用钢借点进行处理, 其底部的筑基要安装牢靠, 具体的牢靠等级不低于C30.

(3) 重视内部连接构件中的焊接设计, 作为重要传力构件的预埋件要根据其处于的实际位置和抗压能力采用不同的焊接技术与方式。另外, 受到来自剪力、轴力等多方面的共同作用, 其在进行设计时最好进行分布计算。

2.2 预制装配式剪力墙结构体系的设计要点

(1) 要根据实际的施工要求来设定所需要的结构纵墙, 同时还要考虑内力对于内、外纵墙的影响。

(2) 结构横墙布置时, 两侧端部山墙宜布置预制承重墙板, 内墙可根据结构抗侧力构件需要及内力计算结果合理布置预制承重墙板或预制轻质填充墙板。

(3) 剪力墙之间的连接设计要格外注意承受力的影响, 要明确实际的连接设计要求。

3 结束语

通过上述内容我们详细分析了关于预制装配式建筑体系极其设计要点, 其具有不可替代的优点, 不但能提升工程质量同时也能缩短工程施工时间, 是我国建筑业经历长时间发展后的突出进步。未来的建筑业要与时俱进, 将新材料、新技术不断引入到建筑过程中, 推动专业技术的参与, 大力推进环保、节能、生态的理念, 希望通过本论文内容能进一步的推动预制装配式建筑体系的发展。

参考文献

[1]陈耀钢, 郭正兴, 董年才.全预制装配整体式剪力墙结构构件工厂化生产技术[J].施工技术, 2011, 40 (342) :6-9.

[2]郭兆军, 胡克旭, 郭朋.装配式板柱结构住宅建筑合理高度和跨度分析[J].结构工程师, 2013, 24 (5) :18-20.