鋼結構住宅結構體系探究
現在我國鋼結構住宅的發(fā)展已進(jìn)入加速階段,有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、標準和規范相繼出臺,國內鋼產(chǎn)量充足,為鋼結構住宅的發(fā)展提供了較好的開(kāi)發(fā)環(huán)境、物質(zhì)基礎和技術(shù)條件。下面是yjbys小編為您整理的鋼結構住宅結構體系探究論文，希望能對您有所幫助。
摘要:本文首先研究國內外鋼結構住宅的 發(fā)展 現狀,介紹了鋼結構住宅的特點(diǎn)及其結構形式,對鋼結構住宅存在的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析,并展望我國鋼結構住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞:鋼結構住宅;優(yōu)點(diǎn);結構體系;應用前景
改革開(kāi)放以來(lái),我國 經(jīng)濟 持續快速發(fā)展,建筑業(yè)也得到空前發(fā)展,逐步成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。鋼結構住宅作為綠色環(huán)保的新型建筑體系,隨著(zhù)鋼產(chǎn)量的大幅度提高,以及新材料、新技術(shù)的不斷推出,鋼結構住宅產(chǎn)業(yè)正健康快速發(fā)展。
1、鋼結構住宅國內外的發(fā)展狀況
在許多 工業(yè) 發(fā)達國家如美國、日本、英國、澳大利亞,鋼結構建筑的發(fā)展和應用已有幾十年的 歷史 。美國鋼結構住宅所占建筑總面積的比例從20世紀90年代的5%已經(jīng)發(fā)展到現在的25%以上,日本及澳大利亞鋼結構建筑占全部建筑的50%以上。
長(cháng)期以來(lái),我國因缺少鋼材而對建筑鋼結構的應用加以限制。1996年我國鋼產(chǎn)量突破1億噸,2002年達到1.9億噸,2005年達到3.7億噸, 已經(jīng)超過(guò)了美國、日本、俄羅斯、韓國四個(gè)國家鋼產(chǎn)量的總和。國家用鋼政策從20世紀50～60年代的限制用鋼,到70～80年代的節約用鋼,到二十一世紀已調整為鼓勵用鋼,為我國建筑鋼結構的發(fā)展提供了極好的條件。目前北京、天津、上海、山東萊蕪、安徽馬鞍山、廣州、深圳等地開(kāi)展中低層和高層鋼結構試點(diǎn)工程,已經(jīng)建成300～500萬(wàn)平方米住宅。
2、鋼結構住宅的優(yōu)點(diǎn)
鋼結構住宅是目前最具有發(fā)展潛力的環(huán)保節能型住宅,突破了 中國 “秦磚漢瓦”式的傳統建造模式,替代了傳統的紅磚及混凝土,完全使用工業(yè)化生產(chǎn)的建筑材料,集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身,是二十一世紀人類(lèi)居住環(huán)境的理想建筑。
2.1 鋼結構的重量輕、強度高,抗震性能好。
鋼結構材料的強度高,塑性和韌性好,結構延性好。用鋼結構建造的住宅重量約為鋼筋混凝土住宅的1/3～1/2。自重的減輕使得地震作用效果降低,一般自重減輕一半,相當于降低抗震設防烈度一度,地震作用可降低30%～40%。
2.2 工業(yè)化程度高,易于實(shí)現住宅產(chǎn)業(yè)化。
鋼結構住宅的設計借助專(zhuān)業(yè)設計軟件,大大縮短設計周期,并實(shí)現設計的標準化。所有構件工廠(chǎng)化加工制造,精度高,易保證質(zhì)量。容易實(shí)現機械化裝配,施工速度快,施工周期短,與傳統住宅相比工期縮短40%以上。
2.3 空間利用率高,能合理布置功能區間。
由于鋼材輕質(zhì)高強的特點(diǎn),便于形成大柱距、大開(kāi)間的開(kāi)放式住宅,而傳統結構(如磚混結構、砼結構)由于材料性質(zhì)限制了空間自由布置,如果跨度、開(kāi)間過(guò)大,就會(huì )造成板厚、梁高、柱大,出現“肥梁胖柱”現象,不但影響美觀(guān),而且自重增大,增加造價(jià)。在空間使用率上,鋼結構住宅使用的鋼梁、鋼柱的截面積比傳統結構減小,所占凈空面積也隨之減小,使得房間使用面積增大,與傳統結構相比可增加有效面積10%左右。
2.4 綠色環(huán)保,節能省地。
目前我國住宅體系多為磚混結構,大量使用硅酸鹽水泥,在建筑物解體后產(chǎn)生大量的建筑垃圾,對環(huán)境造成極大破壞;砌體結構使用的實(shí)心粘土磚,浪費大量的土地資源。而鋼結構住宅所用材料主要是環(huán)保型可回收材料,在建筑物拆除時(shí),鋼材可以100%回收利用。
2.5 鋼結構住宅保溫隔熱隔音效果突出,造型美觀(guān)結構豐富。
大多采用新型輕質(zhì)墻體圍護材料,不易霉變,不易蟲(chóng)蛀,在保溫隔熱隔音性能方面比傳統住宅有明顯優(yōu)勢。鋼結構材料輕質(zhì)高強,結構設計時(shí)可以創(chuàng )造出 藝術(shù) 性較強的建筑外形,以滿(mǎn)足住戶(hù)對不同建筑風(fēng)格的要求。
3、鋼結構住宅的結構體系
鋼結構住宅結構體系主要由承重結構體系、支撐體系、圍護結構體系和樓板結構體系組成。
3.1 鋼結構承重及支撐體系的組合型式有多種,應用于住宅的主要有鋼框架結構體系、鋼支撐框架體系、鋼框架-抗剪桁架結構體系、交錯桁架結構體系。
鋼框架體系結構簡(jiǎn)單、受力明確、平面布置靈活、結構剛度均勻、抗震性能好,屬典型的柔性結構體系,其側向剛度差;鋼支撐框架結構體系通常用槽鋼或角鋼在墻體平面內布置垂直支撐體系,能夠有效抵抗水平荷載,提高側向剛度,減小層間位移。鋼結構住宅承重體系構件一般采用熱軋或高頻焊接H型鋼,熱軋或焊接工字鋼、方鋼管、圓鋼管或冷彎薄壁型鋼。
3.2 圍護結構體系約占鋼結構住宅總造價(jià)的30%,為減輕結構自重,滿(mǎn)足建筑節能要求,圍護墻體大多采用輕質(zhì)材料。
外墻可采用蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板材(ALC 板)、SRC復合保溫墻板、鋼絲網(wǎng)復合保溫板、水泥刨花板等,內墻可采用輕鋼龍骨石膏板,ALC輕質(zhì)板、夾層復合板、稻草板等。
3.3樓板結構由鋼梁和樓面板組合而成。
樓蓋體系要保證有足夠的強度、剛度和穩定性,同時(shí)要盡量減輕樓板自重。樓板主要型式有壓型鋼板與現澆混凝土組合樓板,預制輕混凝土板。
4、鋼結構住宅存在的技術(shù)問(wèn)題
4.1 防火問(wèn)題
鋼結構有很多優(yōu)點(diǎn),但也有其致命缺陷,即耐火性能很差,鋼材的承載力和平衡穩定性會(huì )隨溫度的升高而大幅降低。當溫度達到400℃時(shí),鋼材的屈服強度降至室溫下強度的一半,當溫度達到600℃時(shí),鋼材基本喪失全部強度和剛度。解決該問(wèn)題的方法有兩種,一是使用耐火耐候鋼,該種鋼材是采用技術(shù)在鋼材中添加合金元素(如Cu、Ni、Cr、Si、P等元素),使鋼材的金相組織發(fā)生變化,從而改善鋼材內在的耐火性和耐候性,這種鋼材在600℃高溫下,屈服強度下降不大于1/3;二是使用防火涂料、發(fā)泡防火漆和外包防火層等方法。對于外露的鋼構件多采用10～40㎜厚的涂料,耐火極限可達1.5～3h;對于隱藏的鋼構件,珍珠巖防火噴涂或防火板是 經(jīng)濟 有效的方法。
4.2 防腐問(wèn)題
鋼結構的腐蝕與所處環(huán)境、溫度、濕度直接有關(guān)。根據國內外試驗資料,表面無(wú)防護的鋼材在大氣中第一年銹蝕速度約為第五年的兩倍,室外鋼材的銹蝕速度約為室內銹蝕速度的四倍,處于干燥環(huán)境的鋼材,幾乎不會(huì )銹蝕。因此,暴露鋼構件一般外涂耐腐蝕涂料或油漆,或采取鍍鋅處理。
4.3 標準規范問(wèn)題
由于我國 發(fā)展 鋼結構住宅僅僅只有十幾年的歷程,鋼結構住宅技術(shù)體系還不夠成熟,鋼結構住宅標準規范零散而不系統,技術(shù)水平參差不齊, 工業(yè) 化程度不高,還需進(jìn)一步研究創(chuàng )新并規范化。
5、我國鋼結構住宅的前景展望
目前,國內的建筑業(yè)生產(chǎn)效率較低,尚屬勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè),而鋼結構住宅屬于高技術(shù)高效率的產(chǎn)業(yè),加快對鋼結構住宅的研究,將促進(jìn)建筑業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉化,并將帶動(dòng)建材、冶金、機械尤其是鋼鐵 企業(yè) 的發(fā)展。
中國 鋼結構協(xié)會(huì )編制的《2009-2012年鋼結構行業(yè)態(tài)勢運行發(fā)展趨勢預測報告》指出,“節能減排”繼續成為我國經(jīng)濟發(fā)展的一項重要工作,是可持續發(fā)展的一項基本國策,因而具有節能、環(huán)保、綠色優(yōu)勢的鋼結構被市場(chǎng)看好。按照早先中國鋼結構協(xié)會(huì )制定的《鋼結構行業(yè)“十一五”發(fā)展規劃建議書(shū)》顯示,2010年鋼結構產(chǎn)量將達到2600萬(wàn)噸。而根據目前掌握的資料 計算 ,2010年我國鋼結構行業(yè)擬達3000萬(wàn)-4000萬(wàn)噸制造能力,說(shuō)明我國鋼結構行業(yè)存在著(zhù)較大的發(fā)展空間。
6、結語(yǔ)
現在我國鋼結構住宅的發(fā)展已進(jìn)入加速階段,有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、標準和規范相繼出臺,國內鋼產(chǎn)量充足,為鋼結構住宅的發(fā)展提供了較好的開(kāi)發(fā)環(huán)境、物質(zhì)基礎和技術(shù)條件。我們應不斷提高研究開(kāi)發(fā)能力,掌握國外先進(jìn)技術(shù),促進(jìn)鋼結構住宅產(chǎn)業(yè)化,相信我國鋼結構住宅的發(fā)展前景是廣闊的。
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