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裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展展望

2018-06-21 11:26 鋼構(gòu)之窗 系統(tǒng)管理員

一、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑主要結(jié)構(gòu)體系

低層輕型鋼結(jié)構(gòu)：主要用于輕型的工業(yè)廠房、倉庫、超市、活動(dòng)房屋、住宅等。

多高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)：主要用于住宅和公共建筑等。

二、鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)

真正具有裝配式建筑天然優(yōu)勢的是鋼結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、斷面小、自重輕、抗震性能好。

適合工廠化生產(chǎn)，在現(xiàn)場裝配焊接，能熔成一體，保持了結(jié)構(gòu)的整體性。

能滿足多種建筑高度、多種建筑平面的需要。

能與非承重輕質(zhì)墻體材料配套使用，施工安裝工業(yè)化程度高。

我國已具備大范圍推廣鋼結(jié)構(gòu)的條件。

三、鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用范圍

鋼結(jié)構(gòu)體系，采用鋼框架+鋼支撐，或者鋼框架+鋼支撐+鋼板剪力墻。為了減少側(cè)移可以加上約束屈曲支撐、阻尼器。

高層辦公建筑，或公共建筑，采用鋼結(jié)構(gòu)體系，外加石幕墻、金屬幕墻、玻璃幕墻，技術(shù)上已很成熟。

大跨度工業(yè)建筑，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用，也已經(jīng)很普及。

外圍護(hù)采用幕墻結(jié)構(gòu)的高檔鋼結(jié)構(gòu)住宅（住宅公建化），在技術(shù)上已經(jīng)沒有問題，但這類高層住宅，造價(jià)高，工程項(xiàng)目并不多。

超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑

1.鋼結(jié)構(gòu)辦公建筑

超高層辦公建筑-廈門財(cái)富中心:地上39層、186.50m（主屋面）、總高度192m、全鋼結(jié)構(gòu)、高寬比5.4、首層層高9.0m、標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2m、避難層層高4.8m、加強(qiáng)層：14、24層。

2.鋼結(jié)構(gòu)公共建筑

大跨度公共建筑—— 廈門市嘉庚體育館

3.鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑

工業(yè)廠房

4. 高端高層鋼結(jié)構(gòu)住宅

高端高層住宅：住宅公建化。主體結(jié)構(gòu)可以是純鋼結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)采用幕墻，但造價(jià)高，這類高層鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目并不多。

高端高層鋼結(jié)構(gòu)住宅--廈門帝景苑:全國最高的全鋼結(jié)構(gòu)住宅大樓；5幢，62層，建筑高度258米;高檔內(nèi)外裝修外圍護(hù)全部采用幕墻。

鋼框架+鋼支撐+鋼板剪力墻（約束屈曲支撐、阻尼器、阻尼墻）

矩形鋼管柱最大尺寸 2500*2500

鋼管柱最大鋼板厚度 80mm

灌芯混凝土強(qiáng)度 C70~C50

鋼板厚度小于35mm時(shí) Q235B、Q345B

鋼板厚度大于35mm時(shí) Q345GJ、Q390GJ

基礎(chǔ)形式

大直徑深井灌注樁、樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖，最大樁徑4.50米，最大樁長50.0米，平均樁長30.0米。

組合箱形鋼板剪力墻采用多個(gè)熱軋H型鋼或鋼板通過焊接形成一字形，L形、T形、十字形、Z字形等形式箱形鋼板剪力墻。每個(gè)腔內(nèi)均在腹板或翼緣上設(shè)置栓釘，并且灌注高強(qiáng)混凝土。通過管腔內(nèi)混凝土與鋼板的協(xié)同工作，變成一片真正具有優(yōu)越力學(xué)性能的組合箱形鋼板剪力墻。

整體PC單元外墻利用目前成熟的PC裝配式外墻工藝，由帶保溫的單元式整體外墻，與結(jié)構(gòu)連接件組成。三明治式帶保溫裝飾板外掛；施工快捷，裝配率高；缺點(diǎn)：成本較高。                   

輕質(zhì)混凝土條板嵌入式外墻采用輕質(zhì)混凝土條板外墻，然后在其外做保溫、裝飾層。結(jié)構(gòu)構(gòu)件間嵌入砂加氣混凝土條板；接近傳統(tǒng)工藝，主體結(jié)構(gòu)隱藏；成本較低；缺點(diǎn)：宜設(shè)置外腳手架方便作業(yè)。

結(jié)構(gòu)體系為全鋼結(jié)構(gòu)，核心筒也是鋼結(jié)構(gòu)，可同步整體性施工。結(jié)構(gòu)施工過程基本無須支模，現(xiàn)場施工人數(shù)僅同類砼結(jié)構(gòu)的20%左右。多個(gè)作業(yè)面互相獨(dú)立，無相互干擾。

七、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造優(yōu)勢

1. 總的結(jié)構(gòu)造價(jià)增加較少。除了材料直接費(fèi)用外，勞動(dòng)力成本降低、施工模板減少等間接經(jīng)濟(jì)效益也明顯，提高結(jié)構(gòu)性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件勻質(zhì)性好，使各構(gòu)件受力均勻合理，        

2. 確保結(jié)構(gòu)的安全可靠。結(jié)構(gòu)斷面明顯減小，減輕了結(jié)構(gòu)自重，有利于結(jié)構(gòu)抗震，節(jié)省地基基礎(chǔ)成本。

3. 提高建筑使用空間。總建筑面積和建筑總高度不變，由于減小了構(gòu)件尺寸，而增大了使用面積。

4. 縮短施工周期。機(jī)械化施工，可以大大縮短施工周期。地下室可用逆作法施工，可進(jìn)一步縮短工期。

八、發(fā)展各類鋼結(jié)構(gòu)住宅

鋼結(jié)構(gòu)住宅包括各類高層、超高層住宅，城鎮(zhèn)低多層鋼結(jié)構(gòu)房屋。我國這類鋼結(jié)構(gòu)房屋規(guī)模偏小，每年建設(shè)量僅占房屋新建面積的不足2%。

在城市密集區(qū)，由于土地稀缺，適宜推廣超高層鋼結(jié)構(gòu)住宅。

汶川地震時(shí)，農(nóng)村災(zāi)區(qū)房屋損毀最嚴(yán)重。主要是存在大量沒有抗震設(shè)防的房屋。為了從根本上徹底解決這一問題，應(yīng)借鑒歐美等發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，積極推廣輕鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)等抗震性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)體系。輕鋼結(jié)構(gòu)，抗震能力強(qiáng)。可重點(diǎn)推廣集設(shè)計(jì)、制作、安裝、裝修、整體廚衛(wèi)為一體的輕鋼集成住宅。

1. 大城市適宜推廣高層鋼結(jié)構(gòu)住宅

超高層住宅：在城市密集區(qū)，由于土地稀缺，適宜推廣超高層鋼結(jié)構(gòu)住宅。

2. 在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村適宜推廣輕鋼集成住宅

 住宅建設(shè)可衍生出集設(shè)計(jì)、制作、安裝、裝修、整體廚衛(wèi)為一體的集成住宅產(chǎn)業(yè)，工廠化生產(chǎn)，工地現(xiàn)場安裝。應(yīng)加大輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣力度。將輕鋼住宅發(fā)展成為集成住宅市場的主力。

輕鋼集成住宅體系

輕鋼集成住宅：以冷彎薄壁型鋼構(gòu)件為結(jié)構(gòu)骨架，采用工廠化生產(chǎn)的板材集成裝配。截面小、自重輕，使用面積可提高5-10%，還可顯著降低基礎(chǔ)造價(jià)。建筑造型獨(dú)特，室內(nèi)布置靈活，抗震性能好，綠色低碳。

工廠化定制，現(xiàn)場裝配

 ①　施工快捷:建造過程采用干法作業(yè)，現(xiàn)場只需經(jīng)過“搭積木”式的簡單拼裝即可完成。

②　人工成本低:新型房屋采用工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，工廠預(yù)制化率高，極大降低了施工現(xiàn)場人工成本。

③　高品質(zhì):工廠化集成生產(chǎn)確保房屋各部品部件間精準(zhǔn)銜接，降低現(xiàn)場施工產(chǎn)生各種誤差的可能性。

安全放心

①　 抗震防風(fēng):滿足9度烈度抗震設(shè)防要求可抵御12級(jí)臺(tái)風(fēng)。

②　自重輕:約為傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)1/5-1/4。

③　防火安全全面采用A級(jí)不燃型防火材料外墻>2小時(shí) 內(nèi)墻>1小時(shí)）

舒適宜居

①　保溫隔熱/通風(fēng)防潮：“雙保溫”＋“雙隔層” 墻體技術(shù)，單向呼吸紙”室內(nèi)潮氣可向外透出。

②　隔聲降噪:超過五星級(jí)酒店的隔聲標(biāo)準(zhǔn)。

③   布局靈活/得房率高:外墻承重為主/室內(nèi)承重墻少且規(guī)范墻體厚度約為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1/2,套內(nèi)面積增加約10% 以上.北新房屋--輕鋼住宅

九、建筑的發(fā)展方向是鋼結(jié)構(gòu)

中國多個(gè)具有標(biāo)志性的知名建筑都是鋼結(jié)構(gòu)建筑，“鳥巢”、國家大劇院、中央電視臺(tái)、世界最大天文望遠(yuǎn)鏡FAST ……，憑借“綠色”、可持續(xù)、強(qiáng)度高、抗震能力強(qiáng)等“先天優(yōu)勢”，鋼結(jié)構(gòu)建筑如雨后春筍，蓬勃興起。

 大跨度鋼結(jié)構(gòu)在體育館、會(huì)議展覽中心、車站、候機(jī)樓等大空間公共建筑中的應(yīng)用越來越多，鋼結(jié)構(gòu)已從一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具變成一種建筑思潮。鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有建筑美學(xué)和建筑工具的雙重內(nèi)涵。

 鋼結(jié)構(gòu)建筑緣何興起？這離不開鋼結(jié)構(gòu)固有的“先天優(yōu)勢”。鋼結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng)、施工速度快、工期短，構(gòu)件加工精度高、安裝尺寸相對(duì)精準(zhǔn)，可控性強(qiáng)。若建筑方案追求大膽創(chuàng)意和獨(dú)特造型，結(jié)構(gòu)體系非鋼結(jié)構(gòu)莫屬。

 鋼結(jié)構(gòu)性價(jià)比好，特別適用于高層建筑、大跨度建筑、大懸挑建筑、高聳建筑。和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、抗震性能好、工期短、易修復(fù)、基礎(chǔ)造價(jià)低、材料可回收和再生，節(jié)能、省地、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)。推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用，是綠色建筑發(fā)展的迫切需要。從建筑的全壽命周期考慮，鋼結(jié)構(gòu)使用壽命結(jié)束后，拆下來的鋼材可再循環(huán)使用，減少建筑垃圾，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，是對(duì)城市環(huán)境影響最小的一種結(jié)構(gòu)形式。

推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用，將使建筑業(yè)從傳統(tǒng)作業(yè)方式向現(xiàn)代化施工模式提升。鋼結(jié)構(gòu)在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制作，在施工現(xiàn)場快速拼裝，使建造過程無噪音，無大氣污染，無污水排放。這是對(duì)傳統(tǒng)建造模式的重大變革，可明顯改善施工環(huán)境，大大提高作業(yè)功效，顯著縮短施工周期。

十、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展展望

我國是產(chǎn)鋼大國，但不是鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用強(qiáng)國。建筑鋼結(jié)構(gòu)用材占全國鋼材總產(chǎn)量不足6%，與發(fā)達(dá)國家占50-60%的比重相比，還有很大的差距，也就是說，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展還有很大的空間。

隨著政府對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鼓勵(lì)和扶持，特別是我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，高度高、規(guī)模大、跨度長、造型特的高層建筑、公共建筑、工業(yè)建筑等大批建設(shè)項(xiàng)目待建，為建筑鋼結(jié)構(gòu)提供了廣闊的應(yīng)用前景。

鋼結(jié)構(gòu)建筑是綠色建筑的主要代表，為了節(jié)能減排、綠色環(huán)保，減輕建筑在建造、使用、拆除的全生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境資源的壓力，為了材料的可循環(huán)、再利用，更為了可持續(xù)發(fā)展，推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)已越來越成為全社會(huì)的共識(shí)。

鋼結(jié)構(gòu)研發(fā)投入逐年增加，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難題不斷被攻克。國內(nèi)多家設(shè)計(jì)研究機(jī)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)，在解決鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用瓶頸方面，有了突破性進(jìn)展，逐步為高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的大面積推廣應(yīng)用掃清了障礙。建筑鋼結(jié)構(gòu)迎來了大規(guī)模推廣應(yīng)用的春天。

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