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装配式钢结构建筑发展展望

浏览: 发布日期:2019-09-04 23:11

一、装配式钢结构建筑主要结构体系
1、大跨度空间钢结构:主要包括网架、网壳、桁架、索-膜结构等结构类型、主要用于体育场馆、会展中心、航站楼、机库等。
2、低层轻型钢结构:主要用于轻型的工业厂房、仓库、超市、活动房屋、住宅等。
3、多高层、超高层钢结构:主要用于住宅和公共建筑等。
二、钢结构建筑的优点
1、真正具有装配式建筑天然优势的是的钢结构。
2、钢结构强度高、断面小、自重轻、抗震性能好。
3、适合工厂化生产、在现场装配焊接、能熔成一体、保持了结构的整体性。
4、能满足多种建筑高度、多种建筑平面的需要。
5、能与非承重轻质墙体材料配套使用、施工安装工业化程度高。
6、我国已具备大范围推广钢结构的条件。
三、钢结构建筑的应用范围
1、钢结构体系、采用钢框架+钢支撑、或者钢框架+钢支撑+钢板剪力墙。为了减少侧移可以加上约東屈曲支撑、阻尼器。
2、高层办公建筑、或公共建筑、采用钢结构体系、外加石幕墙、金属幕墙、玻璃幕墙、技术上已很熟。
3、大跨度工业筑、结构应用、也已经很普及。
4、外围护采用幕墙结构的高档钢结构住宅(住宅公建化),在技术上已经没有间题、但这类高层宅、造价高程项目并不多。
超高层钢结构建筑
1钢结构办公建筑
超高层办公建筑一夏门财富中心:地上39层、186.50m(主屋面)、总高度192m、全钢结构、高宽比5.4、首层层高9.0m。标准层层高4.2m、避难层层高4.8m、加强层:14、24层。
2.钢结构公共建筑
大跨度公共建筑一厦门市嘉庚体育馆
3.钢结构工业建筑
工业厂房

4.高端高层钢结构住宅
高端高层住宅:住宅公建化。主体结构可以是纯钢结构,外围护采用幕墙,但造价高,这类高层钢结构住宅项目并不多。

       高端高层钢结构住宅一厦门帝景苑:全国最高的全钢结构住宅大楼;5幢,62层,建筑高度258米;高档内外装修外围护全部采用幕墙。
厦门帝景苑结构体系及基础形式
钢框架+钢支撑+钢板剪力墙(约束屈曲支撑、阻尼器、阻尼墙)
矩形钢管柱最大尺寸2500*2500
钢管柱最大钢板厚度80mm
灌芯混凝土强度C70-C50
钢板厚度小于35mm时Q235B、Q345B
钢板厚度大于35mm时Q345GJ、Q390GJ
基础形式
大直径深井灌注桩、桩端持力层为中风化花岗岩,最大桩径4.50米,最大桩长50.0米,平均桩长30.0米。
仅布置在设备层22层和43层、共16套 粘滞阻尼器布置
四、钢结构建筑的建造效率还有提升空间
       尽量采用钢框架—支撑体系作为钢结构建筑的主导抗侧力体系、抗侧刚度由支撑提供,采用这样的体系,要比钢框架一钢筋砼筒体、钢框架一钢筋砼剪力墙体系的装配效率高很多。为提高构件加工效率、应尽可能采用轧制型钢以及成品型材、以减少使用焊接型钢。为了提高装配效率,应尽可能采用现场全螺栓连接,千方百计减少现场焊接的工作最。构件设计要标准化、以减少构件的品种和规格、降低制作和安装的成本。
五、普通钢结构住宅一钢结构推广应用的瓶颈
      把钢结构推广应用到高层办公建筑、大型公共建筑、大跨度工业建筑、甚至是高端住它建筑(住宅公建化)、高端酒店建筑、在技术上已经没有问题、外围护墙体可以用幕墙解决。可以做到建筑物具有良好的采光通风、隔音隔热、绿色节能、舒适环保、同时外围护结构还可做到抗震抗风、不渗不漏。
      普通钢结构住宅就存在较多问题,钢结构本身并没有任何技术难点,问题处在钢结构住宅的其他配套技术不完善,钢结构与外围护系统、管线设备系统,内装系统等的匹配方面,仍有较多问题需要解决,钢结构住宅在国内无法迅速推广的原因是,外围护系统、管线设备系统、内装系统等没有统一的规范、标准,企业的标准体系也各不相同。
六、高层钢结构住宅的配套体系
      整体浴室(钢结构住宅配套部件):整体框架(含防水盘、壁板、顶板),一体化设计并经精密数控标准化生产,集合卫浴设施以及上下水系统、电路系统,有机融合淋浴、洗漱、如厕三大功能。
优点:①质量稳定;②安装速度快;③滴水不漏,防水盘一次成型、,绝不渗漏:④优质材料。表面不藏污垢,方便清洗;⑤综合成本低
杭州城建院体解决方案
箱形钢板剪力墙结构体系:组合箱形钢板剪力墙;组合型钢管柱柱脚、墙脚;梁与墙、柱连接节点;组合H型钢梁;楼板、墙板体系。
组合箱形钢板剪力墙:采用多个热轧H型钢或钢板通过焊接形成一字形,L形、T形、十字形、Z字形等形式箱形钢板剪力墙。每个腔内均在腹板或翼缘上设置栓钉,并且灌注高强混凝土。通过管腔内混凝土与钢板的协同工作,变成一片真正具有优越力学性能的组合箱形钢板剪力墙。
整体PC单元外墙:利用目前成熟的PC装配式外墙工艺,由带保温的单元式整体外墙,与结构连接件组成。三明治式带保温装板外挂;施工快捷,装配率高;缺点:成本较高。
轻质混凝土条板嵌入式外墙:采用轻质混凝土条板外墙,然后在其外做保温、装饰层。结构构件间嵌入砂加气混凝土条板;接近传统工艺,主体结构隐藏、成本较低;缺点:宜设置外脚手架方便作业。

       结构体系为全钢结构,核心筒也是钢结构,可同步整体性施工。结构施工过程基本无需支撑,现场施工人数仅同类砼结构的20%左右。多个作业面互相独立,无相互干扰。
七、高层钢结构住宅的建造优势
1、总的结构造价增加较少。除了材料直接费用外,劳动力成本降低、施工模块减少等间接经济效益也明显,提高结构性能。结构构件匀质性好,使各构件受力均匀合理。
2、确保结构的安全可靠。结构断面明显减小,减轻了结构自重,有利于结构抗震,节省地基基础成本。
3、提高建筑使用空间。总建筑面积和建筑总高度不变,由于减小了构件尺寸,而增大了使用面积。
4、缩短施工周期。机械化施工,可以大大缩短施工周期。地下室可用逆作法施工,可进一步缩短工期。
八、发展各类钢结构住宅

       钢结构住宅包括各类高层、超高层住宅,城镇低多层钢结构房屋。我国这类钢结构房屋规模偏小,每年建设量仅占房屋新建面积的不足2%。
       在城市密集区,由于土地稀缺,适宜推广超高层钢结构住宅。
       汶川地震时,农村灾区房屋损毁最严重。主要是存在大量没有抗震设防的房屋。为了从根本上彻底解决这一问题,应借鉴欧美等发达国家的经验,在乡镇和农村,积极推广轻
钢结构和木结构等抗震性能优良的结构体系。轻钢结构,抗震能力强。可重点推广集设计、制作、安装、装修、整体厨卫为一体的轻钢集成住宅。
1.大城市适宜推广高层钢结构住宅
超高层住宅:在城市密集区,由于土地稀缺,适宜推广超高层钢结构住宅。
2.在乡镇和农村适宜推广轻钢集成住宅
住宅建设可衍生出集设计、制作、安装、装修、整体厨卫为一体的集成住宅产业,工厂化生产,工地现场安装。应加大轻钢住宅的推广力度。将轻钢住宅发展成为集成住宅市场的主力。
轻钢集成住宅体系
轻钢集成住宅:以冷弯薄壁型钢构件为结构骨架,采用工厂化生产的板材集成装配。截面小、自重轻,使用面积可提高5-10%,还可显著降低基础造价。建筑造型独特,室内布置灵活,抗震性能好,绿色低碳。
 
工厂化定制,现场装配
(1)施工快捷:建造过程采用干法作业,现场只需经过“搭积木”式的简单拼装即可完成。
(2)人工成本低:新型房屋采用工业化大规模生产,工厂预制化率高,极大降低了施工现场人工成本。
(3)高品质:工厂化集成生产确保房屋各部品部件间精准衔接,降低现场施工产生各种误差的可能性。
安全放心
(1)抗震防风:满足9度烈度抗震设防要求可抵仰12级台风。
(2)自重轻:约为传统砖混结构1/5-1/4
(3)防火安全全面采用A级不燃型防火材料外墙>2小时内墙>1小时)
舒适宜居
(1)保温隔热/通风防潮:“双保温”+“双隔层”墙体技术,“呼吸纸”室内潮气可向外透出。
(2)隔声降噪:超过五星级酒店的隔声标准。
(3)布局灵活得房率高:外墙承重为主/室内承重墙少且规范墙体厚度约为传统结构的12,套内面积增加约10%以上。
九、建筑的发展方向是钢结构
       中国多个具有标志性的知名建筑都是钢结构建筑“鸟巢”、国家大剧院、中央电视台、世界最大天文望远镜FAST......,凭借“绿色”、可持续、强度高、抗震能力强等“先天优势”,钢结构建筑如雨后春笋,蓬勃兴起。

       大跨度钢结构在体育馆、会议展览中心、车站、候机楼等打孔机公共建筑中的应用越来越多,钢结构已从一种结构设计工具变成一种建筑思潮。钢结构已经具有建筑美学和建筑工具的双重内涵。
       钢结构建筑缘何兴起?这离不开钢结构固有的“先天优势”。钢结构抗震能力强、施工速度快、工期短,构件加工精度高、安装会存相对精准,可控性强。若建筑方案追求大胆创意和独特造型,结构体系非钢结构莫属。
       钢结构性价比好,特别适用于高层建筑、大跨度建筑、大悬挑建筑、高耸建筑。和传统的钢筋混凝土结构相比,钢结构具有自重轻、抗震性能好、工期短、易修复、基础造价低、材料可回收和再生,节能、省地、节水等优点。推动钢结构在建筑中的应用,是绿色建筑发展的迫切需要。从建筑的全寿命周期考虑,钢结构使用寿命结束后,拆下来的钢材可再循环使用,减少建筑垃圾,符合循环经济的原则,是对城市环境影响最小的一种结构形式。
       推动钢结构在建筑中的应用,将使建筑业从传统作业方式向现代化施工模式提升。钢结构在工厂进行标准化制作在施工现场快速拼装,使建造过程无噪音,无大气污染,无污水排放。这是对传统建造模式的重大变革,可明显改善施工环境,大大提高作业功效,显著缩短施工周期。
十、装配式钢结构建筑发展展望

       我国是产钢大国,但不是钢结构应用强国。建筑钢结构用材占全国钢材总产量不足6%,与发达国家占S0-60%的比重相比,还有很大的差距,也就是说,钢结构的发展还有很大的空间。
       随着政府对建筑钢结构应用的鼓励和扶持,特别是我国经济持续高速增长,高度高、规模大、跨度长、造型特的高层建筑、公共建筑、工业建筑等大批建设项目待建,为建筑钢结构提供了广阔的应用前景。
       钢结构建筑是绿色建筑的主要代表,为了节能减排、绿色环保,减轻建筑在建造、使用、拆除的全生命周期内对环境资源的压力,为了材料的可循环、再利用,更为了可持续发展,推广应用钢结构已越来越成为全社会的共识。
       钢结构研发投入逐年增加,钢结构应用的关键技术难题不断被攻克。国内多家设计研究机构、钢结构制造企业,在解决钢结构住宅应用瓶颈方面,有了突破性进展,逐步为高钢层钢结构住宅的大面积推广应用扫清了障碍。建筑钢结构迎来了大规模推广应用的春天。
 


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