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行業(yè)政策 ︳裝配式鋼結構建筑的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐

廣東建筑工業(yè)化展     2019-06-20     1192

裝配式建筑輕鋼結構以設計標準化、生產(chǎn)工廠(chǎng)化、施工裝配化等特征,以更高的建筑品質(zhì)及抗震性能為建筑安全提供了解決方案。鋼材本身具有良好的機械加工性能,所以,鋼結構體系非常適合工業(yè)化裝配,適合工廠(chǎng)化生產(chǎn)和加工制作;與混凝土相比,鋼結構較輕,適合運輸、裝配;另外鋼結構適合于高強螺栓連接,便于裝配和拆卸。

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裝配式鋼結構體系的應用狀況


國外應用現狀


在日本,由于地震頻繁,有超過(guò)1/3的房屋使用鋼結構,在住宅方面更是大量采用鋼結構。到20世紀90年代末,日本裝配式住宅中木結構占18%,混凝土結構占11%,鋼結構住宅占比達71%。

  

在美國,采用鋼結構的住宅,目前占據的市場(chǎng)份額已超過(guò)40%。除了住宅以外,鋼結構在多層酒店中也有較多應用。

  

在澳大利亞,以冷彎薄壁輕鋼結構體系為主的鋼結構建筑建造量大約占全部新建住宅的50%。


國內應用現狀

根據國家統計局發(fā)布的數據,2016年,房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)房屋施工面積75.9萬(wàn)㎡,其中,住宅施工面積52.1萬(wàn)㎡,占比為68.6%。房屋新開(kāi)工面積16.7萬(wàn)㎡,其中,住宅新開(kāi)工面積11.6萬(wàn)㎡,占比為69.5%。截止至2016年,在我國民用建筑結構體系中,鋼結構體系占比僅為5%,且鋼結構建筑還僅僅集中于高層、超高層建筑、大空間公共建筑與工業(yè)建筑中;普通辦公樓、學(xué)校、醫院等多高層公共建筑以及低層、多層及高層住宅中,鋼結構應用的非常少。


裝配式鋼結構建筑的發(fā)展


政策的支持促進(jìn)了裝配式鋼結構建筑的技術(shù)發(fā)展,從結構體系和圍護體系兩方面闡述現有發(fā)展情況。

結構體系

目前多高層裝配式鋼結構建筑的結構體系,傳統的有純框架、框架-支撐體系,新型的有集裝箱、鋼管束、鋼異形柱等。各類(lèi)鋼結構體系的特點(diǎn)如下。


1

純框架體系


圖1 純框架體系

  

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn):

  

(1)可根據建筑功能的需求進(jìn)行梁柱的靈活布置,可增加建筑使用空間的利用率。

  

(2)自重較輕,材料延性好,有利于抗震。

  

(3)構件的生產(chǎn)、運輸和現場(chǎng)的安裝快。

  

不足之處:

  

(1)由于純鋼框架抗側力剛度較小,為了控制位移,構件的截面很大。

  

(2)鋼框架屬于有側移結構,因此較難滿(mǎn)足高烈度地區對建筑抗震性能的要求,建筑層數及高度受限較嚴重。

  

(3)變形較大,舒適度較差。


2

框架-支撐體系


圖2 框架-支撐體系

  

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn):

  

(1)同純鋼框架建筑,可根據建筑功能的需求進(jìn)行梁柱的靈活布置,而支撐可選擇設置在不影響建筑使用功能的位置,構件截面尺寸更小,進(jìn)一步增加建筑使用空間的利用率,同時(shí)降低了整體用鋼量。

  

(2)由于支撐的存在,較純框架建筑,鋼框架支撐體系抗側力能力有顯著(zhù)增加。柱長(cháng)細比限制較純框架結構有較大優(yōu)勢,截面尺寸可有效減小,建筑層數和建造高度有較大提升。

  

(3)自重較輕,材料延性好,有利于抗震。

  

不足之處:

  

(1)支撐布置受建筑功能的影響,不易找到合適布置位置。

  

(2)構件截面較大,對建筑功能產(chǎn)生一定影響。

  

(3)支撐(大撐)布置位置零散,造成結構剛度不均勻。


3

集裝箱體系

  

圖3 集裝箱體系


該體系具有如下優(yōu)點(diǎn):

  

(1)可像積木一樣將各個(gè)功能房間或戶(hù)型進(jìn)行多樣的組合。

  

(2)建設周期較短。

  

(3)取材較容易。

  

不足之處:

  

(1)抗震性能較低,連接及單體強度較難滿(mǎn)足高抗震設防烈度地區的高層建筑建設需求,適用于低、多層建筑。

  

(2)集裝箱常規尺寸難以滿(mǎn)足國內住宅市場(chǎng)對層高和房間開(kāi)間的要求。

  

(3)使用運輸行業(yè)淘汰的集裝箱,可能會(huì )由于自身質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生安全隱患,但使用新集裝箱進(jìn)行改造成本較高。

4


鋼管束、鋼異形柱體系


圖4 鋼管束體系


圖5 鋼異形柱體系

  

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn):

  

(1)采用鋼管束、鋼異形柱代替傳統混凝土剪力墻,基本做到室內不凸柱,在平面空間上最大化的服務(wù)于建筑。

  

(2)同混凝土墻一樣,平面布置可跟隨建筑功能房間的需求靈活調整。

  

(3)鋼管束剪力墻、鋼異形柱較常規混凝土墻柱,承載力和構件延性更好,施工效率更高。

  

不足之處:

  

(1)較常規鋼結構,用鋼量增大。

  

(2)較常規鋼管混凝土柱,由于此類(lèi)構件空腔數量較多,截面較小,因此對混凝土作業(yè)的質(zhì)量要求更高,人工及材料成本有一定的上升。

  

(3)組合截面在工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中,在具備完整的機械化生產(chǎn)線(xiàn)前,人工及時(shí)間成本較高,且焊接次數較多,焊縫較多,質(zhì)量較難控制,同時(shí)檢測成本也相應提高。

  

(4)設計方法缺乏現行規范支持,設計工作需進(jìn)行論證。

       

結構體系


裝配式鋼結構建筑提倡采用非砌筑墻體,采用工廠(chǎng)預制墻板。根據圍護體系應用位置,分為外墻、內墻和分戶(hù)墻;根據圍護體系的構成形式和主要構成材料,分為預制混凝土墻板、輕鋼龍骨類(lèi)復合墻板、輕質(zhì)條板和夾心板等。外墻板和內墻板需分別滿(mǎn)足如表1所示性能。



目前常用的墻板有,預制混凝土復合墻板、輕鋼龍骨類(lèi)復合墻板、灌漿墻、蒸壓加氣混凝土條板、金屬面板夾心墻板等。


1

 預制混凝土復合墻板


由鋼筋混凝土結構里層、保溫層和混凝土飾面層復合而成的承重或非承重的復合墻板。


圖6 預制混凝土復合墻板

  

優(yōu)點(diǎn):集圍護、保溫和裝飾一體化,具有強度高、保溫隔熱性能好、材料耐久性好的特點(diǎn)。

  

不足之處:面密度較大、施工難度大、安裝效率較低。


2

 輕鋼龍骨類(lèi)復合墻板


以紙面石膏板、纖維增強水泥板等各種輕質(zhì)薄板為面層材料,以輕鋼龍骨為骨架,中間為空氣層或填充聚苯泡沫、巖棉等保溫吸聲材料的復合墻板。


圖7 輕鋼龍骨類(lèi)復合墻板

  

優(yōu)點(diǎn):具有質(zhì)量輕、現場(chǎng)全干法施工、施工便捷、保溫隔熱性好、易穿管線(xiàn)的特點(diǎn)。

  

不足之處:任意吊掛性、耐久性及抗撞擊性取決于面板材料,通常低于混凝土類(lèi)材料。


 

3

灌漿墻


以輕鋼龍骨為骨架,兩側用纖維增強水泥板作為面層,然后在骨架與面層板形成的空腔內灌注輕骨料混凝土,形成的實(shí)心復合墻體。


圖8 灌漿墻

  

優(yōu)點(diǎn):與輕鋼龍骨類(lèi)復合墻板類(lèi)似,具有質(zhì)量輕、保溫隔熱性好、易穿管線(xiàn)的特點(diǎn)。

  

不足之處:現場(chǎng)存在濕作業(yè)、施工質(zhì)量較難控制。


4

 蒸壓加氣混凝土條板


以水泥、石灰、硅砂等為主要原料再配置不同數量的鋼筋網(wǎng)片的一種輕質(zhì)多孔的墻板。


圖9 蒸壓加氣混凝土條板

  

優(yōu)點(diǎn):具有質(zhì)量輕、耐火性能好、可加工性強、耐久性好的特點(diǎn)。

  

不足之處:強度較低、抗沖擊能力差,易破損,易出現干縮裂縫。


5

金屬面板夾心墻板


兩側用金屬面材料形成面層,中間夾以保溫隔熱材料的復合墻板。

圖10 金屬面板夾心墻板

  

優(yōu)點(diǎn):多用于工業(yè)、公共建筑,具有施工便捷,可拆裝的特點(diǎn)。

  

不足之處:金屬面板不耐腐蝕,需采取措施提高其耐久性。


精彩預告



BIC作為中國建筑業(yè)最具影響力的商業(yè)展之一,堅持“國際引領(lǐng)、技術(shù)創(chuàng )新、社群打造”,以建筑工業(yè)化及內裝工業(yè)化為核心,以智能制造,數字建造為主題,深耕行業(yè),細分市場(chǎng),打造國際資源與國內技術(shù),工程及貿易融合的高端戰略平臺,成為全球建筑工業(yè)認識和走入中國市場(chǎng)的窗口。


2019年8月25-27日在廣州廣交會(huì )展館舉辦的“BIC第七屆亞洲國際建筑工業(yè)化(廣州)展覽會(huì )”, 輕鋼板塊以強大的陣容亮相,展示面積達6000平方米,占據整個(gè)展會(huì )總面積的五分之一。大禾眾邦、鑫 宏華等行業(yè)領(lǐng)先的輕鋼龍骨設備制造商,中國輕鋼建筑行業(yè)領(lǐng)跑者、國家級住宅產(chǎn)業(yè)化基地安美捷,集 成墻面全屋整裝的巨頭、輕鋼別墅建筑企業(yè)華創(chuàng )鑫材,湖南省裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地愿景住工,以及廣東 輕鋼制造新銳客族、合適家、多米等輕鋼房屋建造企業(yè),均將以大面積展臺參展,各種造型的輕鋼樣本 房、別墅的集中呈現,將成為展會(huì )的一道靚麗風(fēng)景線(xiàn),而輕鋼房屋供應鏈集采區,將匯聚從屋面、墻體 、門(mén)窗、樓梯、廚衛、水暖、構件、配件等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品,立體呈現整個(gè)輕鋼房屋產(chǎn)業(yè)鏈解決方案,讓更多人零距離感受建筑業(yè)的工業(yè)化時(shí)代。


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