[分享]农村适合轻钢结构住宅推广吗?

发表于2019-05-16    731人浏览    1人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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情话婊



农村适合轻钢结构住宅推广吗?_1

1钢结构住宅投资前景分析

1、钢结构具有许多优点:首先,重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1/2左右;可满足住宅大开间的需要,使用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右。

2、抗震性能好,其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少的。

3、钢结构构件在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,符合产业化要求。

4、钢结构工厂制作质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合。

5、钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。


2钢结构住宅结构设计概述

1、结构体系选型

对低、多层住宅,目前国内外常用的结构体系主要有:

(1)冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件,可单独使用,也可组合使用,杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证,抗侧能力较差,一般只用于1~2层住宅或别墅。笔者处理的几个旧房加层,如蓟县 国税局、天津港派出所等改造工程,使用了该体系,效果较好。

(2)框架

目前,这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架,门窗设置灵活,可提供较大的开间,便于用户二次设计,满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用,运用在低多层住宅中,一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主,弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证,因此设计 施工时须慎重处理。

(3)框架支撑体系

在风载或地震作用较大区域,为提高体系的抗侧刚度,增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为 多重抗侧体系,而且梁柱节点,柱脚节点可设计成铰接、半刚接,施工构造简单,基础主要承受轴力,体形较小,因此成为人们青睐的对象。

(4)框架剪力墙体系

在低多层住宅中,可以应用传统的剪力墙体系,如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空 腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材,采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架,然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接,便可形成新型剪力墙。 另外美国,澳大利亚等国还开发了交错桁架体系,比较新颖。

2、 主要构件设计

(1)柱

前已述及,钢结构住宅一般为大开间,框架柱在两个方向都承受较大的弯矩,同时应该考虑强柱弱梁的 要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面,强弱轴惯性矩之比3~10,势必造成材料浪费。因 此对于轴压比较大,双向弯矩接近,梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱,不仅截面受力合理,同时可以提高框架的侧向刚度,防火性能好,而且结 构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此,尽管平面受力结构中,选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上,箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的 主要方向,但由于缺乏相应的规范、规程,目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂,不利于工厂制作和现场施工,应加大力度开发研究。

(2)楼盖

在多层轻钢房屋中,楼盖结构的选择至关重要,它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外,更主要的作用是 保证与抗侧力结构的空间协调作用;另外从抗震角度来看,还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有:压型钢板-现浇混凝土组合楼板,现浇钢筋混凝土板以及钢-混凝土叠合板, 而以第一种最为常用。目前,在多层轻钢房屋整体分析时,还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用,即使设置抗剪键,也偏保守地假设钢结构承受全部荷载,这样不仅增加材料用量和结构自重,反而会造成强 梁弱柱的不利情况。有一6层算例,考虑楼盖组合作用对梁刚度以及结构整体刚度的影响。 算例表明,考虑组合作用后主梁的刚度大大增加,使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移大为减少,此 考虑组合作用应予关注。为使楼层高度减到最小,提供更大的空间,组合扁梁楼盖也成为一种趋势。

(3)支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种,前者耐震能力较差,后者在强震作用下具有良好的吸能 耗能性能,而且为门窗洞的布置提供了有利条件,目前国内用的还很少,建议在高烈度区首选偏交支撑。常用的EBF偏交支撑形式此所示。剪切型耗能梁段,加劲肋按以下公式设计: a=29tw-d / 5,(γp=±0.09rad)(1) a=38tw-d / 5,(γp=±0.06rad) (2) a=56tw-d / 5,(γp=±0.03rad) (3)式中,a―――加劲肋间距,d―――梁高, ―――腹板厚度,γp―――塑性转角;弯曲型耗能梁段还需在 梁段端点外1.5bf处加设加劲肋。

(4)节点抗震计

框架梁柱节点一般采用两种连接方法,根据"常用设计法",即翼缘连接承受全部弯矩,梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明,这种设计不能有效满足"强节点弱杆件"的抗震要求,在高烈度区隐患 很大。改进框架节点设计,在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定:式中:为基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载力,全部由局部加大后的翼缘连接承担; 为梁件的 全塑性受弯承载力; 为基于极限强度最小值的节点连接最大受剪承载力,仅由腹板的连接承担;为梁的净跨;为梁在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。


3钢结构住宅存在的几个问题

1,一些钢结构住宅的设计不是以建筑本身为主,因此,开发的住宅不太好用。目前,有些钢结构住宅的开发中,把钢结构的问题视为最重要的,因此,以结构专业为主,这是一种误区。无论是何种结构建筑,买主关心的不是用什么结构,而是房子是否好用,布置是否合理,住在里面是否舒适,是否实用,功能是否齐全。所以一栋钢结构住宅能否有市场竞争力,能否被用户(消费者)所认可,最终取决于钢结构住宅是否技术先进、适用美观、经济合理,即“质优价廉”。住宅应该关注的是人,设计要以人为本。钢结构住宅是住宅,而不是住宅钢结构,因此,钢结构住宅的开发设计还是要以建筑师为主,要遵循建筑设计的规律,更多地关注其使用功能、建筑效果以及节能环保等。你看加气混凝土砌体。

2,钢结构住宅的配套设施和围护结构的材料不完善。钢结构住宅体系是一个综合的、复杂的技术体系,它涉及墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系。现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在防热、保温、通气、防渗以及耐久性等方面的要求。连接的配件及方法,也不很完善,使用不方便。

3,钢结构住宅要求应用大量的新技术,我国现在还缺乏这方面的人才。我国专门研究钢结构住宅的人员较少,大多数设计和施工单位在传统结构体系方面有专长,而在钢结构住宅方面缺乏相关的人才。由于我国钢结构住宅尚处于开发阶段,施工技术工人更是奇缺。培训技术人员是发展钢结构住宅的重要环节。

4,全国没有统一、系统的推广钢结构住宅的方式方法,各单位的研究工作均是从头开始,经验不能很好地借鉴、传承,经验推广工作做得不够理想。对于钢结构住宅的总的发展规范还不够,因此,发展比较乱。有关部门,在总结以前的经验,指出未来的发展方向上做得还不够。

5,宣传力度还不够,与地产商的联系还不够,许多地产商认为钢结构住宅要贵得多,因此不敢做。其实,这是一个误解。钢结构住宅和其他住宅比较起来,一般情况下造价并不高,与混凝土结构基本持平,但是它的使用面积会增加不少,一般达到5%,综合造价还是比较低的。


4钢结构住宅建筑需认真研究的几个问题

1、钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导,其他专业紧密互动配合。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外、要注重解决:

(1)如何发挥钢结构的优势?梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间。但又如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。

(2)要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。做到成本增加不多而效果较好,足使建筑师、结构工程师大动一番脑筋。

2、选择和开发外墙板,是钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一。除满足外墙板的各项技术要求外,还要做到墙板原材料应地之宜、工厂化生产、运输、安装连接方便。

3、钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。

4、建筑设备与钢结构住宅配合,是住户首先遇到的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项设备,采用先进的技术和设备用于钢结构住宅。

5、钢结构住宅的造价是房地产开发商最关心的问题。钢结构住宅应定位于中、高挡住宅,钢结构住宅建筑是一项系统工程,应从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手加强管理和协调,以降低成本,提高综合经济效益而不仅仅着眼于多用或少用几公斤钢材。


5钢结构住宅研究新进展

1、本体系的主要构成及关键技术

(1)外墙:

方案一:采用轻质复合墙板,可为蒸压轻质加气混凝土板、钢丝网水泥夹心板,GRC夹心复合板、钢筋混凝土夹心复合板等。

方案二:砌块填充,采用加气混凝土砌块,轻骨料混凝土小型空心砌 块,或混凝土小型空心砌块等。

(2)内墙:

方案一:采用轻质板材,如纸面石膏板,纤维石膏板,加气混凝土板,玻璃纤维增强水泥板等。

方案二:复合板材,如钢丝网架水泥夹心板,发泡夹心聚苯乙烯复合墙板。

方案三:砌块填充。

(3)防火处理:

钢柱:采用防火板包裹,或厚涂型防火涂料,可以根据实际情况及价格比较进行选择,以达到不同结构构件耐火极限的要求。

钢梁:H型钢梁翼缘内填充加气混凝土砌块,再用金属网抹25厚蛭石砼包覆,或防火涂料或防火板。

(4)结构形式:可比较采用H型钢框架结构、H型钢框架支撑结构,钢框架砼剪力墙结构等多种形式。

梁采用H型钢,柱可采用H型钢、钢管砼,方管及钢骨砼柱等。

钢材可采用Q235、Q345材质。

(5)构件连接可采用高强螺栓连接、焊接连接或栓焊混合的连接形式。

(6)楼板。可采用普通现浇砼楼板,预制钢筋砼迭合楼板,压型钢板现浇砼组合楼板。

(7)采暖通风设计采用先进的分户计量方式,可比常规供暖方式节能10%,结合H型钢构件的截面特点进行管线的隐蔽设计,将管线设计在H型钢的凹面内,避免由于采用分量计量带来的户内管线多,既不美观又占用正常使用空间的矛盾。

(8)给排水设计考虑,生活污水的无公害净化处理,减少对环境的污染,设计采用节水设备,可考虑中水的处理利用,节省使用水资源。

(9)采用智能化设计,设计考虑综合布线系统。楼宇智能化管理系统实现电话、传真、有线电视和微机上网等家庭办公的自动化。

2、试点工程:

试点工程包括一座小高层住宅,两座多层住宅。

(1)、高层住宅(1#楼)建筑面积平方米,共12层,地下一层,层高3.9米,地上12层住宅,层高均为2.9米。建筑总高度34.8米,采用钢框架——现浇砼剪力墙结构。柱采用直径300钢管内灌C50砼,梁采用H型钢,钢材全部采用Q345。

一幢多层住宅(4#楼)六层,一层商店,层高3.9米.二至六层为住宅,层高2.8米,建筑面积1200平方米,采用钢框架支撑结构。梁柱均采用和H型钢,钢材全部采用Q345。

另一幢多层住宅(南区4#楼)为七层住宅,一层为藏间,层高2.2米,二至七层为住宅,层高均为2.8米,总建筑面积约4720平方米,采用钢框架--预制砼剪力墙结构。梁柱均采用H型钢,钢材全部采用Q345。

(2)1#楼外墙采用钢丝网水泥夹芯板,板芯为EPS苯乙烯发泡板,外面抹35厚1:3水泥砂浆,具有结构性能好、质轻、保温、隔热、防火性能好、施工简便等优点。分户墙、厨房、卫生间采用玻璃纤维增强水泥板、内隔墙采用改性石膏砌块,隔音效果好。

4#楼外墙采用200厚蒸压轻质加气砼板,这种板材容量小、导热系数低,耐火性好,施工简便易于操作。内墙采用蒸压加气轻质制砼内墙板。

南区4#楼采用蒸压加气砼砌块为外墙,内分户墙体材料,户内分隔墙体采用厚度75MM的轻砼墙板。

(3)1#楼采用普通现浇砼楼板;4#楼采用预制钢筋砼迭合楼板;南区4#楼采用预制预应力砼空心板加砼现浇层。

(4)保温:为达到建筑物节能50%的标准,采用了如下措施:

屋面:屋面保温采用现喷硬质聚氨脂发泡保温技术

周边地面:采用聚苯保温。

外墙: 采用保温复合外墙板或导热系数低的外墙材料。

外墙:采用单框双玻窗保温窗。

(5)防火:

钢柱:采用防火板包覆,已达到耐火极限2.5小时;钢梁:H型钢钢梁翼缘内填充加气混凝土砌块,再用金属网抹25厚蛭石包覆,达到耐火极限1.5小时。

(6)试点工程在采暖通风设计采用了分户计量方式。

(7)经济技术指标

H型钢住宅建筑试点工程主体钢结构小高层约为33.2Kg/m2:多层约为35KG/m2。

按河南省定额计算,工程预算造价多层760元/m2,钢筋混泥土结构多层住宅约为650元/m2,节能建筑造价增加8%,约为52元/m2,扣除节能建筑增加的部分,钢结构多层住宅造价为708元/M2,比钢筋混凝土多层住宅增加约为9%;小高层为1100元/M2,钢筋混凝土结构小高层住宅,约为1000元/M2,节能建筑造价增加8%,约为80元/M2,扣除节能建筑增加部分,钢结构小高层住宅招架为1020元/M2,与钢筋混凝土小高层住宅基本持平。

3.正在研究的相关技术:

在试点工程的基础上,我们继续开展了几个方面的研究,并有2项技术已申报专利.

(1) 整体外墙板

研究开发轻质保温整体外墙板,可采用一个房间的外墙作为一块墙板,这样可以减少小块墙板拼装产生的接缝所带来的裂缝、渗漏等问题。

(2)小波纹压型钢板组合楼板

我们研究开发了一种新型的、与钢结构建筑相适应、能够采用工业化生产,同时又能适应住宅建筑使用要求的组合楼板形式——小波纹压型钢板组合楼板。具体采用0.4-0.6mm厚的镀锌钢板压成型,波纹肋高一般在10-15mm之间,这种压型钢板造价低,可作为施工模板使用,不考虑结构受力,但与主体钢结构连接的整体性好。现浇板钢筋,根据使用阶段的强度要求,计算出配筋量,采用工厂化生产方式,将钢筋与压型钢板焊接成型,工地安装后,连续板支座处现场绑扎支座负筋,这样一是减少了现场绑扎钢筋的工作量,提高了工厂化制作程度,满足了钢结构建筑施工速度快,楼板多层同时浇注的要求,同时又降低结构高度,增加建筑的可利用空间,钢筋与压型钢板的工厂化成型又能满足了小波纹压型钢板在施工阶段的强度要求。

(3)万能托架

普通现浇砼楼板常规施工方法与钢结构建筑的快速施工,多层同时浇注不相适应,为解决这一矛盾,我们实验开发了一种支撑模板采用的万能托架。这种托架长度可调整,两端与H型钢梁紧固连接,拆装方便。(此项技术已申请专利)

(4)模块化的设计、施工

钢结构住宅建筑的最大优势在于可以工厂化生产,形成产业化的发展模式,因此设计上的标准化、模块化更能促进钢结构住宅体系的产业化。结构构件,连接节点的标准化设计有利于工厂化和机械化生产,模块化的设计又能加快安装速度的提高。构件不再是单柱单梁工厂生产,现场拼装,而是按模块化的设计形式,把住宅中一户或一个单元作为一个部件进行设计、生产,部件可以采用工厂化生产,(也可以采用零件工厂化生产、部件现场拼装,再进行吊装)这种方式的优点在于提高了工厂化生产的程度,减少人工操作,尤其降低高空作业量,模块化设计中应考虑整体空间刚度,合理选择吊点,并验算模块强度避免吊装过程中产生变形。

部件的构件连接可全部采用焊接,由于全是工厂化操作,焊接质量容易保证,现场拼装全部采用高强螺栓连接,避免高空焊接造成的质量隐患。

(5)继续研究开发高强度、焊接性能好的H型钢及轻型H型钢、并研究开发耐火钢和耐候钢。


6一些试点项目经济技术指标

a)    北京亦庄经济技术开发区青年公寓

建筑面积:12万平方米。由6栋单身公寓(10万平方米)和公共建筑(锅炉房食堂等)(2万平方米)组成。

地点:北京亦庄经济技术开发区。

用途:开发区单身职工居住。

结构型式:混凝土核心筒+钢框架。

梁柱:热轧H型钢,

楼板:组合混凝土压型钢板,

外墙:粉煤灰砌块+加气混凝土板,

内墙:防火石膏板+轻钢龙骨。

防火措施:加气混凝土板+石膏板+薄型防火涂料。

现场用工:2.52工日/平方米、而砖混结构为7~8工日/平方米。是砖混结构的1/3。

工程造价(达到粗装饰):1150元/平方米。和砖混结构造价持平。

用钢量: 37公斤/平方米(仅为200元/平方米,是总造价的17.4%)。仅有三种规格钢材。

钢结构吊装:一栋住宅楼仅用20天(670吨)。

施工工期:比砖混结仅短一为半。


b)天津市丽苑小区试点工程

工程面积约8180平方米+平方米,开间7.5米,

层高2.8米,总高33米,主体为11层。柱距7.5米,

开间分别3.9米和3.6米,进深方向5.7米和5.1米。

钢管(方)混凝土框架—钢骨砼核心筒体糸。

柱—350×350毫米、方钢管混凝土柱、内灌C40砼。

梁—350毫米H型钢。

梁柱连接—两向均采用柱焊刚性连接。

楼板—采用预应力砼叠合板、厚度80+60毫米.宽5.1米。

外墙—预制CS墙板,尺寸为2800×3900×150毫米

管道采用集中管井布置。

采暖及供水多统系采用分户计量和控制。

电气采用智能化设计。

每节柱为三层高一次吊装构成三层框架

工程价格基本与同类中高层钢筋混凝土结构持平。

造价为1200元/平方米-1260元/平方米左右。高出同类中高层钢筋混凝土结构5%左右。

最近钢结构住宅设计规程的出台,相信会对钢结构住宅的发展有一个巨大的推动作用。



农村适合轻钢结构住宅推广吗?

        本文简单介绍了中国农村住宅在技术层面和环保方面及国外住宅在上述两方面的现状。


1
技术层面

国内:

        改革开放至今,中国农民收入水平大幅提升,“赚钱盖大房子”这个朴实的梦想也在一户接一户的实现。一间间土坯房被推倒,代替的是一幢幢空间宽敞的大砖瓦房,讲究点又有些实力的人家都盖起了混凝土住宅。后来到了1997年,我国钢产量达1亿吨,1998年投产轧制H型钢系列,有关规范标准配套出台,给钢结构创造了良好的物质基础。之后,各种钢结构建筑如雨后春笋般伫立在中国的各个角落。然而在农村却很少见到钢结构住宅建筑的身影,似乎广大农民们还是很认可砖瓦房和混凝土房,在翻新或新建自家住宅时,还是首选这两种,至于钢结构房屋——那是什么?

既然现状如此,我们接下来就说说目前农村住宅的现状吧。

农村适合轻钢结构住宅推广吗?_2

1) 方案选用不合理。

        农村建房一般无建筑师参与,往往是随意摆布,各家相互抄袭、盲目攀比,其结果是不节能、不节地、不适用、不美观、不经济,建筑与人们新的生活方式也格格不入。

2)结构设计不合理,无正规设计图纸,施工随意性大。

        目前,农村建房95%以上无正规施工图,建房时东抄西仿,仅凭经验动工,在建造过程中随意拆拆改改,建筑质量没有保障,抗灾能力低。比如基础的设计不合理,有些农民片面考虑节省开支和方便施工,没有任何地质资料,忽视了软弱土和淤泥质地基的危害,基础埋置过浅,又无加固措施。另外,一些重要构件的布置不合理,而导致对建筑的损坏。许多住宅现浇板根本没有按照设计和施工规范的要求进行施工,板内配筋和板的厚度严重不符合标准。许多出现问题的房屋都是不考虑房屋的开间和进深尺寸,主筋一律用Ø6@200双向钢筋网, 连续板上部的负弯矩筋按3根/m放置,而且放置不标准,也没有按规范要求扎成网片放入,而只是在浇筑时随意放置,板的厚度很不均匀,有的只浇到6 cm~7 cm厚,有的达13 cm~14 cm厚,对板的自重影响较大。所以拆模后不久或拆模后一段时间内屋面就出现不同程度的裂缝,最后造成板面下坠或沿墙、梁上部及屋面四周、墙板交接处出现裂缝,致使屋面多处渗漏。轻则影响使用功能,重则影响整个房屋的结构。


农村适合轻钢结构住宅推广吗?_3

3)施工人员技术素质低,质量得不到保证。

        农村建房都是一家一户,建筑规模小,大的施工队不愿承揽,施工队伍大多是个体瓦工、木匠工等杂牌队伍拼凑而成,一般都没有经过正规培训和专业技术考核,缺乏基本的建筑施工知识,技术工艺落后,施工不得要领:他们在配制砂浆、混凝土时不知道何为配合比,粗细骨料也不称量,凭经验搅拌,对砌筑砂浆或浇筑的混凝土要求达到的标号及强度心中无底,砌体质差,灰缝不标准,通缝现象严重,砂浆饱满度不足;预埋的拉结筋随意放置,长度、方向、间距都不标准,造成纵横墙接槎 不牢;干砖上墙,因砂浆严重失水而导致砌体强度降低。以上种种做法都降低了房屋结构的安全性、可靠性,使房屋的质量得不到保证。

4)材料以次充好或偷工减料影响质量。

        目前社会上的建材市场相当混乱,不合格、不标准、低质量的产品,冲击整个建材市场。据有关部门统计,整个建筑市场的材料抽查合格率不足40% 。

5)农民质量意识差,法制观念淡薄。

        造成村镇住宅工程质量隐患严重和事故发生的原因很多,但从根本上来说是不重视工程质量,是人的因素。尤其是农民群众缺乏对建筑知识和法律法规的了解,有摆脱 不了“亲帮亲、邻帮邻”的建设方式,也让非法施工队伍钻了空子,匆匆签订“合同”,不按法律规定办事;而这些施工队素质差,大部分根本不懂建筑工程施工, 更木能解决工程施工中随时可能出现的问题,对工程质量抱有侥幸心理,结果房屋倒塌,屡见不鲜。


农村适合轻钢结构住宅推广吗?_4

国际

        外国的农民都喜欢什么样的房子?

日本

        日本每年新建低层住宅20万幢左右,建筑面积大约300万㎡,它们大都是钢结构住宅,尤其是轻钢结构装配式住宅。轻钢结构装配式住宅因1995年神户大地震在日本得到普及推广尤其是经历了1995年神户大地震后,震中兵库县实施了“不死鸟”计划,要求建筑物遭受8级地震不倒;日本政府则提出了“零死亡”计划。因此,抗震性能卓越的轻钢结构、轻质材料等各种最先进的防震手段被广泛应用,所有老式建筑全部采用不同形状轻钢结构框架进行加固。

日本这种工业化住宅生产规模比较大的厂家有7-8家,主要结构体系大约只有2-3种。

        如“积水”住宅,钢柱用3.2mm厚的C型钢组成用工字型口字型(也可采用H型钢,也有钢管砼柱),梁采用5.5mm-8mm的H型钢,平均钢骨架用钢量约60kg/㎡。梁柱采用低合金钢加工,磷铁膜化学处理后再进行树脂涂料电着涂层,需要防火时再采用喷防火涂料或者用板材包裹隔断。


农村适合轻钢结构住宅推广吗?_5

2004年,日本钢材俱乐部又提出一种钢结构住宅推荐模式:Steel Mansion1000,其大致情况如下:

a.柱间跨度14.4m,可实现200㎡的无柱空间。其空间中可容纳自由分割住户1-3户。

b.设备独立于结构,涉笔的管道维修方便。

c.柱采用钢管砼,梁采用FR钢(Fire Resistant Stul),耐火钢可以简化防火处理。

d.地面为PC板+现浇RC结构,采用倒梁、倒板形成双重地板,使所有的设备管道都容纳在地板下面。

e.外墙采用ALC板、轻质的PC板的干式施工法。

f.分户墙采用隔音性能高的强化石膏板,干式施工法。

        日本政府及企业正在研究:(1)如何提高住宅耐久性以及什么样耐久性比较合适。(2)适应家庭变化和反应对住宅的价值观,研究“构架与住户分离方案”,将主结构部分建造十分牢固,具有100y以上耐久性。造成无柱大空间。

英国

        二战后,为解决住房荒问题,英国与欧洲其他国家一样采用了工业化方式建设大量住宅,60-70年代以后则在住宅的结构体系尚出现了多元化的趋势:木结构、钢结构、钢筋砼结构等。1998年,在“建筑生产反思”报告中提出了通过建筑新产品开发,集约化组织,工业化生产,达到下述目标:成本降低10%;时间缩短10%,可预测性提高20%;缺陷率降低20%;事故发生率降低20%;劳动生产率提高10%;最终实现产值利润提高10%。

农村适合轻钢结构住宅推广吗?_6

澳大利亚

        澳大利亚早在上世纪60年代就提出了“快速安装预制住宅”的概念,但由于市场尚未成熟,并未得到很好发展。

        到了1987年,高强度冷弯薄壁钢结构出现,澳大利亚与新西兰的联合规范AS/NZS4600冷弯成型结构钢规范于1996年发布实施。

        这种钢材承载力刚,与相同承载力的木材相比,只是木材的1/3重,表面经镀锌处理,在面免大修的情况下,耐久性可达75y。另外,他还发展了一种称为“速成墙”(Rapiwall)系统,它是一种中间挖空的板材,在工厂制造时已完成装修,主要成分为石膏板、玻璃纤维和水密聚酯材料等的混合体,重量为38kg/㎡。标准板尺寸为长13m*宽2.85m*厚12mm。它也可以剪裁成任何长度和高度的组合件。在其中空洞处灌注混凝土,则可以起到较好的防火、隔声、放热作用。他可以用于内外墙体。

农村适合轻钢结构住宅推广吗?_7

其他国家,比如北美和大洋洲的住宅建筑以木结构为主,因为当地木结构取材方便价格低所以上述地区国家的木结构住宅技术体系很成熟。


2
绿色环境层面

国内现状

        从我国的情况来看,未来  10 年,全国农村新建住宅将达到60 亿平米,其中地处采暖地区的住宅将达到 50 亿平米。

        长期以来,我国广大农村甚至少数城镇生活用能是以生物能源为主。为了维持生计,取暖、做饭用燃料主要依靠柴草和农作物秸轩,煤炭富产区也有用烧煤取暖的。本来收获后的秸秆应还田改土或用于畜牧,却当作薪柴取暖,耗能量巨大,既造成资源浪费又污染了环境。随着人们生活水平的改善和提高,特别是在住宅面积达到一定的水平后,如何提升农村住宅品质就成为农村住宅建设的重要内容。

        虽然我国从上世纪 80 年代就开始建筑节能工作,但直到现在建筑节能状况仍然不理想。特别是建筑能耗提高的速度远远超过建筑节能水平提高的程度,也就是能源使用效率很低。那时候的问题慢慢积累到今天,特别是一些老旧建筑,不但建筑能耗明显不合理,其室内环境品质和安全也成问题。

        长期以来,广大农村特别是寒冷地区,能源供应不足,农村住宅外墙、屋面和门窗等仍采用常规做法,房屋围护结构保温性能差,外墙和屋面传热系数分别比建筑节能设计标准大 50%以上,致使采暖耗能浪费严重。夏季采光面积过大、通风不利,有些住宅采暖甚至出现安全隐患等缺点。这就要求我们从实际出发,针对农村技术力量不足的情况,改变不合理的平面布局,在继承当地农民的优良传统中要有所创新,因地制宜,就地取材,创造农村住宅的新面貌。

        农村住宅建筑节能落后,建筑能耗达到同等气候条件发达国家的 5 倍以上,而且舒适度差,具体表现在以下几个方面:

(1)没有节能意识:受我国传统思想的影响,多数农内朋友对我国国惰的认识 是地大物博,认为我国的能源取之不尽、用之不竭,没有意识到我国乃至全世界 的能源问题有那么严重。所以也就很少在农村建筑上关心节能问题。

(2) 缺少节能技术:农民朋友们很少懂得从多个方面采取节能措施。比如平房 建筑的体形系数本来就较城市的多层建筑大,在同等保温条件下能耗就比城市多 层建筑多1O-30%,再加上围护结构过于单薄,外墙部分是 240mm 厚砖墙,屋顶几乎没有任何保温隔热措施,门窗大都是单层大玻璃门,大玻璃窗,本身就不利于保温 隔热,许多农民朋友为了省钱大都选用十分劣质低价的门窗材料,使农村居住建筑的保温隔热性能更是不容乐观。

(3) 建筑构造技术较为落后,能源利用率偏低:其中经济落后是农村住宅节能 改造措施推广最大的制约因素。因此研究和探索一种前期投入少,回报周期短, 又符合节能要求并能提高居住舒适度的住宅节能改造措施是十分重要。

(4) 目前农村主要以薪柴和秸秆为生活燃料:这类燃料的利用率很低,热效率 一般仅10%左右。即使采用节能灶,利用率也不到 30%。大量的灶台余热以烟气、 热辐射等形式向环境传播,造成巨大的热量损失和资源浪费,并增加了对环境的污染。

        通过以上的论述,可以发现农村住宅节能改造的形势十分的严峻,首先要做的是节能意识的官传,而这在我国是有深远的历史的,勤俭节约的民风应得到科学的肯定,同时也应建设一批示范工程,引导广大农村的居民改善他们的居住环境,切实的实施节能改造与民生问题的结合,推动新农村的建设。

        值得欣喜的是,某些技术较为成熟节能环保技术已经开始由政府牵头在农村住宅中出现试点,相信未来一段时间内会普及,比如2010年9月,北京市“平谷区农村住宅太阳能与建筑一体化采暖/热水系统工程”项目通过验收,该项目利用太阳能系统供给居民采暖和生活热水。

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国外节能现状与进展

        西方发达国家在经历了1973年世界石油危机后,都十分重视建筑节能问题。一方面从建筑法规上保障节能方针的有效实施,另一方面从经济上加以引导鼓励或限制。为了节能和环保,发达国家正在大力推广“零能耗住宅”新技术。据有关资料介绍说,“零能耗住宅”技术需要将以下因素进行最优组合:根据不同气候特点确定设计:太阳能供暖和降温系统以及自然照明;最先进的节能建筑设计和材料:节电的家用电器和照明设备以及太阳能热水供应和发电系统。 高效利用太阳能是"零能耗住宅"技术的关键。通过外墙(如太阳能吸热壁)、窗户和建筑材料等,不借助任何机械装置,直接利用太阳能进行房屋自然供暖、 降温和照明,以减少房屋降温或供暖所需的能源消耗。在气候不同地区,日照强度与时间长短的不同决定建筑设计的具体差异,如屋顶是否需用反光材料避免房 屋过热、墙体是否需用保暖性强的材料、墙体填充材料应具有何等储热和散热能力、何种墙体填料应在房屋什么位置等。

        "零能耗住宅"有室内温度变化小、不怕停电、节约能源和减少污染等优点。 该技术视房屋为-个诸多元件协作运转的整体,旨在通过最佳整体设计、利用最 先进的建筑材料以及己上市的节能设备,达到房屋所需能源或电力 100%自产的目 标。所谓的电力 100%自产以年为时间计算单位。"零能耗住宅"同时还与电网相 连,其自产电力不足时可从外界补充,过剩时可输入电网,而电力公司也需为此支付等价电费。

同时,在房屋降温和供暖保暖方面,窗户的方向和位置、隔热性能不同的窗 玻璃的选用、窗玻璃的组装层数、窗框材料、房屋外表和屋顶材料深浅颜色的运 用、室内的自然通风设计、房屋的择地和朝向以及园林设计等也起重要的作用。 而利用附近建筑的反光和室内墙面、天花板和地板反光,开窗位置高,甚至选用 技色窗框,都能够增强室内的自然照明效果,减少照明用电。

        "零能耗住宅"的太阳能发电系统通常通过在屋顶安装外观似有色玻璃的光 电薄膜材料,来实现太阳能发电的目的。利用光电薄膜材料发电无污染,有益于 环境。同时,光电薄膜材料能起到和普通沥青屋瓦同样的保护作用,并且经久耐 用,柔韧性好,重量轻且安装造价低廉。但由于光电薄膜材料有极强的吸热能力, 因此在应用中应注意需与建筑物隔开以免给房屋"加热"。

        目前世界各国都面临着资源永续利用的问题,建筑节能在很多国家已经被放到了举足轻重的地位。德国提出75-82%的建筑节能标准,美国、英国、加拿大、 澳大利亚、日本等也颇为重视建筑节能。在一些发达国家,有机建筑、自持续建筑、零能源建筑纷纷涌现。德国的 "3 升建筑",德国路得维希港的 "3 升建筑" 是一座建造于 20 世纪 70 年代的民用住宅,该住宅经过外墙保温、外窗外遮阳保温等节能改造后,冬季采暖用油(德国冬季多用燃油采暖)从过去的每年每平方米 20 升减少到 3 升,仅是改造前用能的 15%,相当于每年每平方米建筑用标准煤3. 7 公斤,因此被称为 "3 升建筑"。这一成功的旧房改造己成为许多国家既有房 屋改造的样本。英国的"零能源住宅",英国诺丁汉大学有一座"苓能源住宅"。 这所住宅主要采用屋顶的纸纤维保温、低辐射破璃、外墙围护保温和太阳房的设 计。"零能源住宅"告诉人们,现代的科技手段通过合理的设计完全可以使我们 的建筑达到理想的节能标准,资源永续利用是可以实现的。在很多发达国家,良好的外墙保温、外窗遮阳、阻热玻璃、太阳能等节能技术己经被普遍应用于各类建筑中,此外,有利于环保的可回收、再生或循环使用的麦草板、旧新问纸板、 骨料、炉渣作为原材料的、混凝土材料也越来越多的被用在建筑中。墨西哥政府的ecocasa项目,为低碳住宅提供资助,促进建设低碳住宅并且在墨西哥增加提供购买低碳住宅的抵押贷款金额。以上这些都为我国的新建筑与既有建筑改造提供了丰富的可借鉴的经验。

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3
国家政策与推进措施

        这一点,我真的想说,我在做调研的时候本以为会有很丰富的资料,可事实根本不是这样!关于国内的政策,最基础的就是国务院办法的《农村宅基地管理办法》,这里面详细写明了农村宅基地的申请、审批、使用的程序、规则和条件。其实根据我国农村住房情况的现状,国家目前在大力提倡钢结构住宅,这几年陆续有个把有关钢结构住宅的示范基地建成,但这些基地的基调都很“高大上”,对于在农村条件下的应用还有很大差距。因为农村居民对于现今的技术往往不以为然,他们更多在乎的是如何花小钱办大事:我的房子要宽敞明亮,高台阶大窗户,最好比邻居家的高一点;风格嘛,欧式的或者伊斯兰风格的都不错,古罗马那三种柱式也挺漂亮,能用都用上;房间数目要多,空间要大,家里来亲戚住得下;最好带个仓子之类的,存粮食或者种子什么的方便;如果有能让我们省钱的高科技产品,如太阳能屋面,那当然欢迎,但是操作起来最好不要太麻烦,也千万别经常出故障,要皮实一点;……所以,了解农民的真正需求是解决农村住房问题的根本条件之一。


        顺应国家的政策,对农民们来说,大力宣传新型钢结构住房的优势,全力推进新型农村住宅建筑体系的开发,实现产业化生产、商品化供应和市场化建设,把价格控制在能接受的范围内,辅助太阳能、保温墙等节能措施,让“省钱”不止进行在盖房时,在日后使用中也能省钱是吸引他们的关键。很遗憾的是,目前国内针对农村住宅的扶持政策,我们发现的只有对贫困居民的资金补助,其余诸如技术支持、维护指导、优质原材料直接供应等方面尚未起步。

        国外,如美国、日本、澳大利亚,钢结构产业化比较成熟,农民建造钢结构住宅时,厂家运过来的已经是半成品了,农民自己组装好就行了,避免了很多麻烦和问题。


4
案例及特色、优势

        其实目前中国农民建造高质量房屋的意识有所提升,在经历了某些特殊的重大事件后这点尤其突出,意识到房屋质量的重要性,钢结构住宅也由此快速的进入农民们的生活中。最为人熟知的项目就是汶川地震后的灾后重建。在壹基金的组织下,轻钢公司技术员、轻钢房农户和西安泽众公益坐在一起,农户就房子各个阶段出现的问题与轻钢公司技术员现场交流,完善建房技术,为了更好的推广。这是一个很好的契机。其实防患于未然的意义就在于减少甚至避免天灾对我们的伤害。居安思危,大家都看到了这样的前车之鉴,更应借此推广钢结构住宅在农村的应用。


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钢结构住宅是个很宽泛的概念,具体用于农村又该如何选择、如何设计呢?赛博思认为,新农村钢结构住宅可划分为以下几种:

1.轻钢框架-砌体填充体系 

2.型钢框架-轻型装配式墙体 

3.轻钢钢骨体系(又称薄板钢骨体系) 

4.分层装配式轻钢体系 

5.砌体结构-型钢内框架体系 

6.轻钢-板结构(仅限单层) 

7.上述各体系的混合体系

        而我们推荐的是 2.型钢框架-轻型装配式墙体和 4.分层装配式轻钢体系。下面分别说说。


型钢框架--轻型装配式墙体

        型钢框架-轻型装配式墙体系统原理是房屋采用型钢框架,镀锌钢骨填充墙架并挂钢网,空隙中填入聚苯板后,喷射固保混合物料抹平成墙,楼板为轻型现浇板,竖向承重由钢框架承担,水平抗侧由钢框架——墙系统共同承担。

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该体系特点是:

(1)抗震性能好。钢结构具有较好延性,震时耗能,震后易修;体系自重轻,频率低,地震作用较小。

(2) 防火。固保物料覆盖钢柱形成1.5小时保护。

(3) 节能。在喷铸的外墙中可调节填充保温泡沫厚度,节能效果好;固保物料覆盖钢构件,避免了冷桥。

(4) 实体感强、挂钉力高。墙体受冲击时无空洞感,挂钉力可达100kg。

(5) 节材——循环经济。钢材可回收利用,物料内掺有回收的聚苯乙烯颗粒,符合循环经济与可持续发展原则。

代表工程:大兴安定镇样板房。建于2004年,面积:500㎡,型钢框架-轻钢填充组合结构,工期26天,主体造价1800元/㎡,精装修1700元/㎡。

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分层装配式轻钢体系

        分层装配式轻钢体系是赛博思目前正在研发的新农村钢结构住宅体系之一,目前已完成70%。设计理念由集装箱受到启发,在建筑工业化的背景和趋势下,思考和探索如何能使建筑也产业化。

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SBS-MCF (multi-column frame structure)体系是一种采用标准化的建筑体系,可实现工厂工业化生产的,针对低层独立住宅,可预制装配式的钢结构住宅体系。

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梁柱构件基本属于光杆构件。安装采用柱梁构件逐层顺次安装,有效减少高空作业,在提高安全性的同时大大改善了施工效率,施工安装速度快,工期短,优势明显。

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初步设计阶段,首先初步确定梁、柱、支撑等构件的截面形状和规格。每个模块内的梁采用单槽钢形式,在模块间形成类似双槽钢的结构,中间预留出柱的布置轨道,柱的位置比较灵活,可在该轨道上移动布置,根据建筑需要和刚度均匀的原则确定柱和支撑的数量和位置。

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钢柱采取密布分布,梁柱节点采用铰接,柱脚刚接,竖向荷载主要由钢柱承担,水平荷载主要由水平支撑承担,水平支撑只承受轴向拉力,支撑不承受压力、弯矩和剪力。

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在结构设计中,抗侧力能力尤其是地震作用为主要研究内容,只拉支撑的数量和布置位置为研究的重点。

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装配式轻钢体系用在农村住宅中很有优势,因为目前中国农村住宅质量实在令人提心吊胆,农民盖房往往是自己找游击队,设计、施工全凭个人意愿,先不说空间布 局、节能环保等问题,单房屋安全性就很成问题。装配式建筑主体结构和配件都由专业公司生产,就像工厂生产的零件,质量有保证,组合方式多样化,满足不同空间需求。

        上述两个案例的侧重点是不同的,涉及到产品开发和具体技术要求两个方面。但我们能清晰的感受到,如果农村住宅想要达到产业化的标准,首先其方案选定、细节设计都要经过仔细推敲,否则一旦下工厂批量制造生产出来,会给企业带来巨大的风险甚至是损失。也正是由于生产线生产这一特点,材料、组建的质量都有保证,基本可以杜绝技术人员素质不过关导致砖墙砌歪了这种低级错误,更能杜绝钢筋没对齐或者混凝土打灰半扇墙全是空洞这样的致命硬伤,这样就从硬件和人力上都避免了漏洞。个部分组件由工厂生产出来之后,再由公司的专业人员进行安装组装,简单的安装步骤可以在对农民简单培训后又农民自行组织人力完成,这样在人力成本上还能帮农民省钱。

        上面说的是针对目前中国农村现有住宅的极大漏洞,而钢结构住宅正好可以很好的弥补的方面。其实在环保方面钢结构住宅的优势就更突出了。自重轻、抗震性、有隔温、防水、隔热、隔音、综合造价低(因为其自重轻,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,所以综合造价低)这些周所周知的条目自不必细说,钢材报废后可实现100%废品再回收利用这点也是常识。但是如何把这些方面真正的实现:通过政策、技术、优秀节能器具等方面使这些优势一一实现,而不是纸上谈兵?

        总之,只要把以上诸多因素很好地结合在一起:钢结构居住建筑+节能设备,我国农村建筑的市场前景会非常丰富!


来源:结构    微信公众号    钢构联盟

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 发表于2019-05-16  | 只看该作者      筑龙币+20

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