轻钢结构住宅在中国蓬勃发展

2020-12-26 10:34:18 Jacket 1993

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用于工业住宅,办公楼,高层住宅等领域的轻钢结构得到了长足的发展,轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司轻钢别墅但是在住宅特别是民用住宅,低层住宅的利用很少。利用轻钢结构来建低层民用住宅的公司也很少。轻钢结构的“集成化生产”将传统民用住宅的建造时间牢牢的甩在后面。轻钢结构整合了国外的一些建房工艺将轻钢结构住宅打造成为集“舒适”“美观”“抗震”“节能环保 ”为一体的高综合指标轻的住宅。轻钢结构住宅价格很容易拿来与传统来比较,同时由于观念的根深蒂固,轻钢结构的住宅的利用率也很低,虽然有诸多的发展局限,但是轻钢结构由于自身的种种优势,将会在中国得到长足的发展。轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司装配式集成别墅

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一、轻钢结构的概念:

 

是指由下列钢材 所构成的结构:冷弯薄壁型钢结构;热轧轻型钢结构;焊接或高频焊接轻型钢结构;轻型钢管结构;板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。

 

二、轻钢结构与传统建筑相比的优势:

 

现场施工对比: 轻钢结构建筑现场施工速度快,完全工业装配化作业,施工采用干施工法,不会造成水资料的浪费。并且节省了费用,人工损耗低,完全可以做到文明施工,施工速度迅速,同等体量建筑只有传统建筑的1/4的建造时间;传统混凝土和砖混结构施工速度缓慢,基本进行湿作业,人工损耗过大。

 

三、钢结构发展现状:

 

钢结构由于其用度广、优势明显,已大量应用于单层工业厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。对单层工业厂房而言,通常以H型钢,采用焊接连接作为梁柱,以C形或Z形轻钢板作檩条,屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层,上面可浇混凝土,压型钢板既可作为钢筋,必要时也可以再配钢筋。墙面围护也可采用单层或夹层压型钢板,夹层板内部可充填各种保温层。

 

抗震性能对比:轻钢结构 建筑自重轻,金属材料属性以及必须的剪力墙结构形式决定了轻钢结构系统天生的抗震性能。由于地震的活动为左右和上下活动,所以用紧固件连在一起的轻钢结构组成了一个安全稳定的盒子,不会因为地震的摇晃而出现墙体倒塌或楼板掉下危及人身安全;砖混建筑抗震性能差是大多数人公认的。混凝土建筑要做到同等抗震性能需要付出更高的结构材料成本,相反还会提高整体建筑成本,同时也会增加施工难度和设计难度。

 

环保对比:轻钢结构建筑是环保型的可持续发展产品,所有材料均为环保型,可回收再利用。相比传统砖混建筑来说,可以避免用粘土砖带来的资源枯竭,与钢筋混凝土 建筑相比,由于轻钢结构的钢材以后可以循环使用,但混凝土不能循环使用,以后肯定是建筑垃圾,造成环境压力。

 

建筑设计施工类型对比: 轻钢结构建筑灵活的结构材料的组合方式及多种的配套装饰材料的搭配可以忠实完美的还原建筑设计方案,可以给建筑设计人员发挥更多的想象空间,提供灵活设计的选择。传统建筑结构建筑设计方案选择范围有限,会给建筑设计人员带来较多的设计约束。如果同等复杂房型建筑,传统建筑材料成本会高于轻钢结构建筑建造成本。

 

建筑内装修性能对比: 因为轻钢结构建筑建造尺寸,墙面、地面平整,不需要二次找平,只要结构完成后可随时布线穿管,各工种可交叉作业,无梁无柱等诸多优点,完美的房型规划,装修完美的模块化工艺,大大简化装修流程工艺,节约内装成本;传统建筑,使用复杂传统装修工艺流程,项目管理成本增加,过长装修时间,增加用工成本,材料损耗巨大等诸多缺点。

 

四:推广轻钢结构势在并行

 

目前,钢结构行业的竞争非常激烈。这种竞争,不仅来自于各行业、各企业之间,更重要的还来自于钢结构和钢筋混凝土 结构这两种建筑之间的竞争。日本等发达国家,钢结构建筑要占整个建筑的50%%以上,而我国只占5%%还不到。

 

对于钢结构与混凝土结构的造价问题,应有一个全面、综合的认识,不能笼统地认为钢结构造价比混凝土贵,从而排斥于比较方案之外,这一点对广大设计人员尤为重要。事实上一个高层建筑的工程总投资,包括工程造价、动迁费等方面,工程造价只占工程总投资的50%%。而工程造价又包括结构造价、装饰费、设备费等,结构造价只占工程造价的30%%左右。而结构造价又分上部结构和基础造价,上部结构造价仅占基础造价的50%%70%%。而钢结构只是指工程的上部结构,在工程总投资中仅占10%%还不到。

 

轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司轻钢别墅因此,高层建筑采用钢结构与采用混凝土结构间的差价所占工程总投资的比例将更小,一般不到工程总投资的4%%。如果再考虑到采用钢结构而拥有的“自重轻、基础造价低、强度高、建筑有效使用面积大、施工速度快及抗震性能好”等诸多优点,那么钢结构的优势是不言而喻的。

 

建筑钢结构虽然发展很快,但在住宅领域还是空白。全国每年要建数千万平方米的住宅建筑,但采用钢结构的几乎没有。当然这和我国传统思想、观念以及对钢结构的认识偏差有关。可喜的是,天津市已率先示范,启动了轻型钢结构建筑,建设10万平方米的轻钢住宅,其示范效应不可低估。希望各地有关职能部门及广大设计人员应有超前意识,作出响应,对轻钢住宅建筑的发展作出应有贡献。

 

应积极提高各钢结构制造、施工企业、设计院所等人员的业务水平。我国在较长的一段时间内,由于钢结构使用很少,各设计院所、建筑企业大多从事单一的混凝土结构工程的设计和施工。目前应大力加强。应充分发挥各高等院校、学术团体等举办钢结构技术讲座、规范培训班等的积极性。

 

发展钢结构要在政策上给予支持和倾斜。这种政策性的扶植应包括:在钢结构技术的发展上应将其纳入国家建筑技术发展规划并在科研项目、经费等方面予以重点支持;对于钢结构的住宅建筑,在土地征用、税收等方面予以优惠,以降低建设成本,使其更具市场竞争力;大力推广使用国产钢材 ,以此和钢铁 生产企业形成良性循环。

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1、钢结构具有许多优点:轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司装配式集成别墅首先,重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的12左右;可满足住宅大开间的需要,使用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右。

 

2、抗震性能好,其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少的。

 

3、钢结构构件在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,符合产业化要求。

 

4、钢结构工厂制作质量可靠,尺寸,安装方便,易与相关部品配合。

 

5、钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。

 

2钢结构住宅结构设计概述轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司装配式集成别墅

 

1、结构体系选型

 

轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司装配式集成别墅对低、多层住宅,目前国内外常用的结构体系主要有:

 

1)冷弯薄壁型钢体系

 

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件,可单独使用,也可组合使用,杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证,抗侧能力较差,一般只用于12层住宅或别墅。笔者处理的几个旧房加层,如蓟县 国税局、天津港等改造工程,使用了该体系,效果较好。

 

2)框架

 

目前,轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司装配式集成别墅。这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架,门窗设置灵活,可提供较大的开间,便于用户二次设计,满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用,运用在低多层住宅中,一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主,弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证,因此设计 施工时须慎重处理。

 

3)框架支撑体系

 

在风载或地震作用较大区域,为提高体系的抗侧刚度,增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为 多重抗侧体系,而且梁柱节点,柱脚节点可设计成铰接、半刚接,施工构造简单,基础主要承受轴力,体形较小,因此成为人们青睐的对象。

 

4)框架剪力墙体系

 

在低多层住宅中,可以应用传统的剪力墙体系,如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空 腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材,采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架,然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接,便可形成新型剪力墙。 另外美国,澳大利亚等国还开发了交错桁架体系,比较新颖。

 

2、 主要构件设计

 

1)柱

 

前已述及,钢结构住宅一般为大开间,框架柱在两个方向都承受较大的弯矩,同时应该考虑强柱弱梁的 要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面,强弱轴惯性矩之比310,势必造成材料浪费。因 此对于轴压比较大,双向弯矩接近,梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱,不仅截面受力合理,同时可以提高框架的侧向刚度,防火性能好,而且结 构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此,尽管平面受力结构中,选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上,箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的 主要方向,但由于缺乏相应的规范、规程,目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂,不利于工厂制作和现场施工,应加大力度开发研究。

 

2)楼盖

 

在多层轻钢房屋中,楼盖结构的选择至关重要,它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外,更主要的作用是 保证与抗侧力结构的空间协调作用;另外从抗震角度来看,还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有:压型钢板-现浇混凝土组合楼板,现浇钢筋混凝土板以及钢-混凝土叠合板, 而以1种最为常用。目前,在多层轻钢房屋整体分析时,还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用,即使设置抗剪键,也偏保守地假设钢结构承受全部荷载,这样不仅增加材料用量和结构自重,反而会造成强 梁弱柱的不利情况。有一6层算例,考虑楼盖组合作用对梁刚度以及结构整体刚度的影响。 算例表明,考虑组合作用后主梁的刚度大大增加,使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移大为减少,此 考虑组合作用应予关注。为使楼层高度减到最小,提供更大的空间,组合扁梁楼盖也成为一种趋势。

 

3)支撑体系

 

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种,前者耐震能力较差,后者在强震作用下具有良好的吸能 耗能性能,而且为门窗洞的布置提供了有利条件,目前国内用的还很少,建议在高烈度区偏交支撑。常用的EBF偏交支撑形式此所示。剪切型耗能梁段,加劲肋按以下公式设计: a29twd / 5,(γp=±0.09rad)(1a38twd / 5,(γp=±0.06rad) (2a56twd / 5,(γp=±0.03rad) (3)式中,a―――加劲肋间距,d―――梁高, ―――腹板厚度,γp―――塑性转角;弯曲型耗能梁段还需在 梁段端点外1.5bf处加设加劲肋。

 

4)节点抗震计

 

轻钢别墅厂家-佛山市宏鹰家居建材有限公司装配式集成别墅框架梁柱节点一般采用两种连接方法,根据'常用设计法',即翼缘连接承受全部弯矩,梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明,这种设计不能有效满足'强节点弱杆件'的抗震要求,在高烈度区伤害很大。改进框架节点设计,在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定:式中:为基于强度最小值的节点连接受弯承载力,全部由局部加大后的翼缘连接承担; 为梁件的 全塑性受弯承载力; 为基于强度最小值的节点连接承载力,仅由腹板的连接承担;为梁的净跨;为梁在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。

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