钢结构在住宅建筑方面的应用前景分析

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  摘要:随着科技的发展、社会的进步、人民生活水平的提高、生活观念和生活方式的改变、要求建造住房的快速性、住房的个性以及住房绿色环保性都被提到了议事日程。堪称“绿色结构”的钢结构住宅就是其主流产品。钢结构住宅的建造如同装配一台机床、组装一辆汽车,这样的速度确实令人难以想象。但从目前形势来看,这种从工厂流水线上走下来的钢结构住宅将是中国住宅发展的方向。本文简要论述了钢结构住宅在国内外的发展概况及其优越性,并就我国今后发展钢结构住宅所面临的问题和发展前景提出了一些看法。
  关键字: 建筑结构钢结构住宅建筑 前景分析
  一、钢结构的特点及应用
  1.1 钢结构简介
  钢结构是土木工程的主要结构形式之一,是以钢材作为建筑的主体结构,通常由型钢和钢板等钢材制成各种建筑构件,如钢梁、钢柱、钢桁架等,并采用焊接、螺栓和铆钉的连接方式,将各部件拼装成完整的结构体系,再配以轻质墙板或节能砖等新型材料作为外围护墙体建造而成。钢结构以其强度高、自重轻、材性好、结构变化多样、工期短、密封性好、抗震性好、耐热性好等特点被广泛应用于房屋建筑、地下建筑、桥梁、港口建筑、矿山建筑、水工建筑、海洋平台等领域。民用钢结构住宅是十五期间我国重点推广的项目,钢结构住宅是既环保又节能的绿色建筑,是符合可持续发展概念的新型建筑形式,势必成为住宅结构体系的主流。
  1.2 钢结构建筑的特点
  1.2.1强度高、刚度大、自重轻
  大体而言钢结构与钢筋混凝土自重之比约为1:1 .6,而地震力=质量*地震加速度,故重量愈轻,地震力也減少。钢结构若再加以适当处理,对抵抗地震作用更有效。同时还可以减少基础工程量和基础造价。
  1.2.2钢结构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制作,使质量容易保证,便于标准化及推广使用。
   1.2.3施工周期短(约为混凝土结构的1/3至1/2),可以大大缩短投资资金的占有周期,提高资金的投资效益, 并且不受季节因素影响。例如:5 万平方米的钢结构库房,从加工制作到施工安装2个月即可完成(钢筋砼结构最少需要10个月, 同时在北方冬季无法施工)。
   1.2.4可做成大跨度、大开间
  钢结构对梁高及柱间跨度,有一定的优势。如一般钢筋混凝土的梁高及跨度比约为1:12,而钢结构则最大可达1:20 ,并可以提高使用面积率5%~8%。
   1.2. 5垃圾少,便于资源重复利用和环境保护。同时,有利于节约耕地,保护土地资源,易拆迁。
   1.2.6现场湿作业少,符合环保建筑的要求,适宜于在城市繁华地段、不允许施工周期过长和混凝土等建材运输不便的情况下施工。
  虽然钢结构建筑有很大的优势,但不得不承认,与国外相比,我国钢结构建筑的发展相对滞后,在我国钢产量连年居世界首位,钢结构建筑的建造条件基本成熟的前提下,钢结构技术仍未得到有效推广,是颇值得令人深思的。目前我国建筑设计界普遍存在着对钢结构建筑认识不足,观念落后;对钢结构体系积极性不高,管理跟不上等问题。这些都严重阻碍着钢结构建筑在我国的进一步发展。这也为我们在以后的建筑材料中的应用奠定了基础,我们坚信,大力发展钢结构在建筑材料中的应用比重,提倡环保节能,将成为未来建筑工业的大趋势。
  二、钢结构住宅的应用
  轻型钢结构组合房屋引入中国的时间很短,最初仅用于临时性建筑,直到目前,这种结构形式仍然广泛应用于各种临时性建筑。钢结构组合房屋在使用性质上发生了改变,是一种永久性的、适合人居的、高品质的钢结构组合房屋。
  我国的轻型钢结构住宅钢结构组合房屋尚处于起步阶段,主要服务人群是新农村改造项目和城市中多、高层建筑以及别墅区。最初许多用户对轻钢结构组合房屋是否抗震、节能、环保持怀疑态度,这对市场推广也产生了一定阻力。经过汶川大地震和玉树地震,老百姓对轻钢结构建筑的抗震性有了一定的认识。随着我国节能产业政策的不断推进,轻型钢结构组合房屋以其独特的优势正在逐步被人们所接受,节能、绿色、富有个性化的建筑正在改变着人们的居住观念。那么,钢结构住宅有什么样的优点呢?
  2.1 钢结构住宅的优点:
  2.1.1钢结构住宅施工快,工期短
  现在,业主一般买的都是期房,如果说砖混结构工期是两年,那么钢结构只需要一半的时间。这样就提前了开发商的交房时间,也能让期盼已久的业主早日住上自己心仪的房。
  2.1.2钢结构住宅造型活跃,格局个性化
  钢结构住宅除了厨房、卫生间固定,室内格局可以随意改变,不受原有传统结构的限制。
  2.1.3房子面积利用率高
  因为没有室内格局的限制,所以业主可以充分利用室内的空间,提高利用率。
  2.1.4从抗震的角度考虑,也是一般住宅结构不能相比的
  在国外,比如日本一些处于地震带地区的住宅都采用钢结构建筑,抗震能力比较强。
  不仅于此,钢结构住宅具有以下技术优势:
   1)比起传统的结构,可以更好的满足建筑上大开间、灵活分隔的要求,并可以提高使用面积率5%~8%;
  2)与钢结构配套技术的轻质墙板、复合楼板等采用新型材料,符合节能建筑的要求;
  3)钢结构构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制做、产品化;
  4)钢结构住宅体系可以实现住宅建筑技术集成化的产业化新思路;
  5)钢结构体系自重轻(约为混凝土结构的一半),可以大大减少基础的造价;
  8.钢结构体系住宅直接造价略高于混凝土结构,但其综合效益却明显高于传统的住宅体系。
  基于以上介绍,不难得知,钢结构住宅在现有建筑材料中有着巨大的优势,并且随着我国环保节能等目标规划,钢结构住宅也必将成为建筑行业的娇宠。
  三、钢结构住宅面临的问题及发展前景
  3.1钢结构住宅面临的问题
  钢结构住宅具有以上的综合优势,因而受到各方的重视。但目前,中国的钢结构住宅还只是处于起步阶段,研究力度还不够,实际设计和施工还存在不少争议和问题需要解决。
  3.1.1 钢结构住宅技术问题
  首先,全国已兴建了部分钢结构住宅,基本上是等效采用外国标准,缺乏有针对性的适合中国国情的钢结构住宅规范,所以应该有计划地建造一批试验工程,逐步使该技术在国内成熟起来,同时中国已加人WI0,编制规范考虑与国际接轨问题也是必不可少的。第二,钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导,其他专业紧密配合。不但要遵循住宅建筑设计一般原则,还要特别注重如何发挥钢结构的优势。一方面考虑钢梁跨度可增大、结构开间更灵活、尽量为住户创造更大的空间;另一方面,还要考虑如何避免钢结构带来的平、立面单调呆板的问题。这两方面都要处理好。第三,为了更好地推广钢结构住宅,设计和制定规范时,要保证构件制造实现工厂化生产,便于运输,还要保证现场安装连接方便,施工迅速。第四,关于施工资质问题,上级主管部门要加大审核力度,实现资质审核规范化、程序化。
  3.1.2 设备配套、原材料供应问题
  建筑设备应与钢结构住宅配套,是住户首先关心的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项配套设备,如:室内装修、高档厨卫设备、室内生活配套设备以及室外管线、绿化环境等。目前,大部分钢结构住宅需用原材料都可以在国内配套,但仍有一些高档材料需要进口。因此尚需加大材料研发力度。
  3.1.3 降低成本问题
  从原材料角度看,现阶段黏土砖的价格肯定比钢材和其它新型墙体材料便宜,造成钢结构住宅的主体结构造价和内墙造价略高于砖混结构或其他结构,即使这样,如前所述,考虑到多方面因素,钢结构住宅的综合造价仍然是有优势的。另外,使用黏土砖,意味着要丧失大面积优质的田地。因此,国家已明确限制使用实心黏土砖。所以关于钢结构住宅的造价问题,应结合中国国情,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,提高其综合经济效益。
  3.1.4 钢结构防火、防腐蚀、抗冲击问题
  建筑用钢是否耐腐蝕、耐火,直接决定了钢结构住宅的质量。有资料显示,无任何防护措施的普通钢材一旦遭遇腐蚀或火烧,15~20分钟便会软化,丧失其承载能力。因此,研究新型的防火、防腐蚀材料是当务之急。除此之外,虽然钢结构具有较好的延性,但 “9•11”事件使人们更加关注高层钢结构住宅的抗冲击性能。
  3.1.5 实用性人才缺乏问题
  目前,具有钢结构住宅设计经验的技术人员和施工技术工人较缺乏,致使一些开发商不敢轻易采用钢结构形式。这不能不说是一种缺憾。
  3.1.6 钢结构住宅的宣传和国际交流问题
  钢结构住宅在我国属于一支新生力量,大部分用户对其缺乏了解。因此要广泛宣传开发钢结构住宅的益处,完善不同类型结构设计规范和施工技术标准,建立一个能与传统建材相竞争的钢材供应网,研制新型的轻质保温墙体材料以及与之配套的辅助材料,做好示范工程,加强信息交流,发布行业动态,寻求国际间的广泛合作。另外,中国的钢结构住宅产业不能完全局限于“自力更生,自主开发”一条路,应该打开大门,面向世界,吸收和借鉴国外成熟的先进经验。只有这样才能加快其产业化进程,满足中国住宅市场对住宅产品的数量和质量不断增长的需求,从而促进我国钢结构住宅的发展
  3.2钢结构住宅的发展前景
  住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路,随着当今世界科技的飞速发展和信息时代的到来,房屋产业化生产已不再是遥远的梦想,而钢结构体系住宅正适合于产业化生产。钢结构住宅建筑技术的不断提升和创新,为住宅的标准化、多样化、个性化,特别是产业化奠定了坚实的基础。建设部科技研究攻关计划中也把钢结构住宅建筑技术纳入其中,开展全方位的系统开发研究和试点示范,又发布了钢结构住宅产业化技术导则,在国家的有力推助下,我国的钢结构住宅建筑呈现出蓬勃发展的势态,其研究和发展具有很大的空间和潜力,随着建筑技术、工艺和材料的不断进步,钢结构住宅将成为住宅建筑的主要结构设计选择类型。
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