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摘 要:随着轻钢结构的应用越来越广,我国大型建筑从功能、外观、安全、环保、节约等等方面都有了很大的提高,做好轻钢结构的应用与研究,对于我国大型建筑与新型住宅的推广与发展有重要的促进作用。本文将对我国建筑轻钢结构技术的应用与发展做出讨论。
关键词:建筑;轻钢结构;技术;应用
一、绪论
随着我国建筑行业的快速发展,建筑结构在规模与技术上都有了长足的进步与高速的发展,尤其是我国为了提高基础设施建设的整体水平,大企业为了增强自身的竞争力,在建筑的生产工艺方面投入很大。轻钢结构对于传统的砖混结构来说,其结构的自由性与创造性都要更强,尤其是在大型桥梁、展厅、体育场等建筑中的应用使得其外观、稳定性、功能性都有了很大提升。同时,轻钢结构的广泛运用与技术进步,对于我国资源的节约与建筑环境保护有很大的贡献。
近几年,我国经济增长进入了新常态,国家对于钢铁的产量与质量进行了进一步的宏观调控。钢铁在产量大幅度下降的同时,对轻钢的生产需求也越来越高。由此,钢铁生产企业在产品的选择上与建筑企业在建筑技术的选择上需要不断的转变。产业升级与企业转型在另一方面迎来了一个难得的提升机会。本文从轻钢结构设计与发展的角度,讨论轻钢结构的发展方向,希望为建筑行业在钢结构技术利用上提出建设性意见。
二、建筑轻钢结构的特点与应用
轻钢结构在建筑中的应用,主要在现代大型城市建筑中较为广泛,尤其是在公共场所、桥梁、展厅、会所、商场、体育场、机场、高铁站、电视塔等方面应用广泛,对于民用建筑,在一些写字楼、综合建筑中也有体现。而随着钢结构在设计与材质上进一步升级,钢结构的应用将得到更快的发展,其功能会变得更加综合,这主要归功于轻钢结构的以下优点:
一是自重轻、承载力高、抗震性能优越。对我国大型建筑,传统工艺在水泥钢材上的使用量往往很大,传统水泥钢材在生产过程中对于资源的消耗与环境的破坏都很大,轻钢结构相比传统工艺,用量省,设计灵活,富有针对性,在实用性上也能够满足建筑使用的需要,因此能够达到环保要求。轻钢结构建筑的主要承重构件均采用薄壁钢管和轻型热轧型钢,截面受力分担均匀合理,单位质量较轻,在构造上可以突破按照长方体立体结构的砖混结构立体构造。轻钢结构在力学上,可以利用骨架型的外形设计和组装设计将抗震与承载效果大幅度的提高到传统建筑达不到的高度。
二是易安易拆、标准化施工、投资回报好。轻钢结构在现代大型建筑的广泛应用,一个重要的特征是装配式较为灵活,其空间布置不拘于传统形式、空间最大化利用。施工方面采用工厂加工架构,现场组装的方式,这样就能够在轻钢架构标准化的基础上,实现异地生产、组装,使得空间占用更少,将对于当地的环境污染与交通影响减少到最小的程度。另外,由于装配灵活,使得建筑空间构造可以进行多次分割和灵活的布置,因此,钢结构建筑的市场效应很好。由于装配的形式,相比砖混结构,其成本低,利润高。
三是绿色、环保、节能。轻钢结构在建筑材料的使用上耗费比砖混结构低,在材料生产与施工过程中,更贴近于与可持续发展的环保与节能要求。另外,钢结构在用料上相对较容易控制,产生废料少。异地装配,装配效率高,用时少,也极大的减少了施工工人的工作量与施工现场噪声。
钢结构在我国应用也越来越广泛,尤其是大型的公共建筑与基础设施,最主要的是我国近年来修建的机场航站楼、国家大剧院、鸟巢、广州新电视塔、上海金茂大厦等等。除了这些特殊功能的建筑,在一些厂房的建设上也应用了钢结构,称之为大跨度钢结构厂房,例如汽车、高铁列车、大型船舶的生产厂房等等。我国对于轻钢结构的住宅,目前还没有广泛的应用,仍然在实践研究中,而随着人们对钢结构住宅认识与研究的深入,轻钢结构在住宅中的大面积应用也并不遥远。
三、建筑钢结构技术应用概况
1.大空间轻钢结构应用
轻钢结构应用于轻型屋盖和轻型外墙,相对于大空间厂房来讲,主要看重的是轻钢结构的部分功能,轻钢结构主要是指围护采用轻质材料,轻钢结构在屋盖和外墙的应用,利用了其装配方便的特点,不但广泛应用于小型的厂房、商场、多层住宅、娱乐场所,还在一些旧房改造的加固结构中大量使用。
2.高层建筑轻钢结构应用
高层钢结构主要应用于 6 层以上(或 30m 以上)的高层建筑,利用型钢、钢板连接或焊接成为主要框架,再利用混凝土浇筑。其实质主要区别于砖混结构,是一种钢混凝土混合结构。
3.装配轻钢结构住宅
装配钢结构住宅是指以钢作为建筑承重梁柱的住宅建筑,其可以满足住宅大空间的需要,在空间上比钢筋混凝土住宅节省4%左右,抗震能力强、钢材可以回收、易于装配,施工的人工成本较低。而且很多技术人才通过简单的钢结构,可以自己建造房屋。
四、钢结构建筑未来发展面临的问题
1.政策上的支持问题
我国在对于轻钢结构建筑的生产与使用的国家标准与政策上,还没有和国际接轨,管理也不够规范。尤其是在建筑设计的审批环节上,有很多障碍,轻钢结构的设计要求技术含量较高,在审批过程中,针对建筑的安全稳定性的要求就更高,这样在前期耗费的人力成本较高,等待审批时间较长。另外,没有国家的明确政策或文件作为支撑,也是轻钢结构建筑普及的一个障碍。
2.商业用途建筑较少
轻钢结构在设计、材料的选择等研发阶段的成本很大,相比于传统砖混结构的成本构成,设计投入占得比重更大,这样就形成了在研发阶段投资风险大的现象。虽然钢结构的投资回报率较好,建筑成本较低,但是仅仅就研发成本较高一项,就打击了投资商的积极性。我国房地产商往往不关心建筑的使用寿命、环境污染、资源浪费、建筑品牌,甚至不考虑是否美观,由此推断,民间资本做大规模的钢结构建筑,在投资方面积极性不高。
3.传统观念转变较难
轻钢结构建筑往往要采用外包的形式,在框架的制造上、装配上,结构的设计上、其他设施的施工上,往往需要几个公司共同协作完成。如果钢结构建筑在社会上形成了规模,就需要在传统建筑上进行较大的改变,这样就需要突破传统的设计方式,对于居民来说,要突破传统的使用观念。
4.技术水平仍需提高
我国轻钢建筑结构从大空间建筑到住宅,往往是需要国外的工程师以及借鉴国外的建筑设计来形成我国自己的建筑框架。在设计、制造方面距离发达国家仍很远,加上我国钢材的加工制造工艺较之欧美也有差距,因此,在独立设计、建造等方面,还没有达到经得起历史检验的地步。在轻钢结构引入后,需要各方面人员的综合素质大幅度提高,且大幅度转变人们的思维,我国在钢结构建筑的工艺发展上还有很长的路要走。
综上所述,轻钢结构建筑在我国未来建筑行业还有很好的发展。轻钢建筑设计必将带动产业的发展。我国轻钢结构建筑行业市场还比较初级,而轻钢结构的广泛使用无疑是对建筑行业的巨大改革,还需要产业链条的进一步成长,进而形成完善健康的市场。轻钢结构建筑市场的成熟,需要建造工艺与技术的纯熟为基础,同时相关配套设施、产业链配置要跟得上钢结构的发展。在建材、设计、施工、监管等各个技术环节做到不断的成熟,才能带动钢结构建筑市场的发展,进而反过来促进钢结构建筑技术的进步。
参考文献
[1] 郭小燕,姚勇,王欣.冷弯薄壁型钢结构住宅经济性分析[J].建筑技术,2011(05).
[2] 王小平,房玉松.自攻螺钉连接抗剪承载力的有限元建模方法[J].武漢大学学报(工学版),2012(01).
[3] 卢林枫,张亚平,方文琦,杨东华.冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2013(07).
关键词:建筑;轻钢结构;技术;应用
一、绪论
随着我国建筑行业的快速发展,建筑结构在规模与技术上都有了长足的进步与高速的发展,尤其是我国为了提高基础设施建设的整体水平,大企业为了增强自身的竞争力,在建筑的生产工艺方面投入很大。轻钢结构对于传统的砖混结构来说,其结构的自由性与创造性都要更强,尤其是在大型桥梁、展厅、体育场等建筑中的应用使得其外观、稳定性、功能性都有了很大提升。同时,轻钢结构的广泛运用与技术进步,对于我国资源的节约与建筑环境保护有很大的贡献。
近几年,我国经济增长进入了新常态,国家对于钢铁的产量与质量进行了进一步的宏观调控。钢铁在产量大幅度下降的同时,对轻钢的生产需求也越来越高。由此,钢铁生产企业在产品的选择上与建筑企业在建筑技术的选择上需要不断的转变。产业升级与企业转型在另一方面迎来了一个难得的提升机会。本文从轻钢结构设计与发展的角度,讨论轻钢结构的发展方向,希望为建筑行业在钢结构技术利用上提出建设性意见。
二、建筑轻钢结构的特点与应用
轻钢结构在建筑中的应用,主要在现代大型城市建筑中较为广泛,尤其是在公共场所、桥梁、展厅、会所、商场、体育场、机场、高铁站、电视塔等方面应用广泛,对于民用建筑,在一些写字楼、综合建筑中也有体现。而随着钢结构在设计与材质上进一步升级,钢结构的应用将得到更快的发展,其功能会变得更加综合,这主要归功于轻钢结构的以下优点:
一是自重轻、承载力高、抗震性能优越。对我国大型建筑,传统工艺在水泥钢材上的使用量往往很大,传统水泥钢材在生产过程中对于资源的消耗与环境的破坏都很大,轻钢结构相比传统工艺,用量省,设计灵活,富有针对性,在实用性上也能够满足建筑使用的需要,因此能够达到环保要求。轻钢结构建筑的主要承重构件均采用薄壁钢管和轻型热轧型钢,截面受力分担均匀合理,单位质量较轻,在构造上可以突破按照长方体立体结构的砖混结构立体构造。轻钢结构在力学上,可以利用骨架型的外形设计和组装设计将抗震与承载效果大幅度的提高到传统建筑达不到的高度。
二是易安易拆、标准化施工、投资回报好。轻钢结构在现代大型建筑的广泛应用,一个重要的特征是装配式较为灵活,其空间布置不拘于传统形式、空间最大化利用。施工方面采用工厂加工架构,现场组装的方式,这样就能够在轻钢架构标准化的基础上,实现异地生产、组装,使得空间占用更少,将对于当地的环境污染与交通影响减少到最小的程度。另外,由于装配灵活,使得建筑空间构造可以进行多次分割和灵活的布置,因此,钢结构建筑的市场效应很好。由于装配的形式,相比砖混结构,其成本低,利润高。
三是绿色、环保、节能。轻钢结构在建筑材料的使用上耗费比砖混结构低,在材料生产与施工过程中,更贴近于与可持续发展的环保与节能要求。另外,钢结构在用料上相对较容易控制,产生废料少。异地装配,装配效率高,用时少,也极大的减少了施工工人的工作量与施工现场噪声。
钢结构在我国应用也越来越广泛,尤其是大型的公共建筑与基础设施,最主要的是我国近年来修建的机场航站楼、国家大剧院、鸟巢、广州新电视塔、上海金茂大厦等等。除了这些特殊功能的建筑,在一些厂房的建设上也应用了钢结构,称之为大跨度钢结构厂房,例如汽车、高铁列车、大型船舶的生产厂房等等。我国对于轻钢结构的住宅,目前还没有广泛的应用,仍然在实践研究中,而随着人们对钢结构住宅认识与研究的深入,轻钢结构在住宅中的大面积应用也并不遥远。
三、建筑钢结构技术应用概况
1.大空间轻钢结构应用
轻钢结构应用于轻型屋盖和轻型外墙,相对于大空间厂房来讲,主要看重的是轻钢结构的部分功能,轻钢结构主要是指围护采用轻质材料,轻钢结构在屋盖和外墙的应用,利用了其装配方便的特点,不但广泛应用于小型的厂房、商场、多层住宅、娱乐场所,还在一些旧房改造的加固结构中大量使用。
2.高层建筑轻钢结构应用
高层钢结构主要应用于 6 层以上(或 30m 以上)的高层建筑,利用型钢、钢板连接或焊接成为主要框架,再利用混凝土浇筑。其实质主要区别于砖混结构,是一种钢混凝土混合结构。
3.装配轻钢结构住宅
装配钢结构住宅是指以钢作为建筑承重梁柱的住宅建筑,其可以满足住宅大空间的需要,在空间上比钢筋混凝土住宅节省4%左右,抗震能力强、钢材可以回收、易于装配,施工的人工成本较低。而且很多技术人才通过简单的钢结构,可以自己建造房屋。
四、钢结构建筑未来发展面临的问题
1.政策上的支持问题
我国在对于轻钢结构建筑的生产与使用的国家标准与政策上,还没有和国际接轨,管理也不够规范。尤其是在建筑设计的审批环节上,有很多障碍,轻钢结构的设计要求技术含量较高,在审批过程中,针对建筑的安全稳定性的要求就更高,这样在前期耗费的人力成本较高,等待审批时间较长。另外,没有国家的明确政策或文件作为支撑,也是轻钢结构建筑普及的一个障碍。
2.商业用途建筑较少
轻钢结构在设计、材料的选择等研发阶段的成本很大,相比于传统砖混结构的成本构成,设计投入占得比重更大,这样就形成了在研发阶段投资风险大的现象。虽然钢结构的投资回报率较好,建筑成本较低,但是仅仅就研发成本较高一项,就打击了投资商的积极性。我国房地产商往往不关心建筑的使用寿命、环境污染、资源浪费、建筑品牌,甚至不考虑是否美观,由此推断,民间资本做大规模的钢结构建筑,在投资方面积极性不高。
3.传统观念转变较难
轻钢结构建筑往往要采用外包的形式,在框架的制造上、装配上,结构的设计上、其他设施的施工上,往往需要几个公司共同协作完成。如果钢结构建筑在社会上形成了规模,就需要在传统建筑上进行较大的改变,这样就需要突破传统的设计方式,对于居民来说,要突破传统的使用观念。
4.技术水平仍需提高
我国轻钢建筑结构从大空间建筑到住宅,往往是需要国外的工程师以及借鉴国外的建筑设计来形成我国自己的建筑框架。在设计、制造方面距离发达国家仍很远,加上我国钢材的加工制造工艺较之欧美也有差距,因此,在独立设计、建造等方面,还没有达到经得起历史检验的地步。在轻钢结构引入后,需要各方面人员的综合素质大幅度提高,且大幅度转变人们的思维,我国在钢结构建筑的工艺发展上还有很长的路要走。
综上所述,轻钢结构建筑在我国未来建筑行业还有很好的发展。轻钢建筑设计必将带动产业的发展。我国轻钢结构建筑行业市场还比较初级,而轻钢结构的广泛使用无疑是对建筑行业的巨大改革,还需要产业链条的进一步成长,进而形成完善健康的市场。轻钢结构建筑市场的成熟,需要建造工艺与技术的纯熟为基础,同时相关配套设施、产业链配置要跟得上钢结构的发展。在建材、设计、施工、监管等各个技术环节做到不断的成熟,才能带动钢结构建筑市场的发展,进而反过来促进钢结构建筑技术的进步。
参考文献
[1] 郭小燕,姚勇,王欣.冷弯薄壁型钢结构住宅经济性分析[J].建筑技术,2011(05).
[2] 王小平,房玉松.自攻螺钉连接抗剪承载力的有限元建模方法[J].武漢大学学报(工学版),2012(01).
[3] 卢林枫,张亚平,方文琦,杨东华.冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2013(07).