钢结构住宅的发展及技术研究

1、钢构造住宅的开展及技术研究摘要:本文首先研究国内外钢构造住宅的开展现状,介绍了钢构造住宅的特点及其构造形式,对钢构造住宅存在的技术问题进展了分析,并展望我国钢构造住宅产业化的开展前景。关键词:钢构造住宅;优点;构造体系;应用前景改革开放以来,我国经济持续快速开展,建筑业也得到空前开展,逐步成为国民经济的支柱产业。钢构造住宅作为绿色环保的新型建筑体系,随着钢产量的大幅度进步,以及新材料、新技术的不断推出,钢构造住宅产业正安康快速开展。1、钢构造住宅国内外的开展状况在许多工业兴旺国家如美国、日本、英国、澳大利亚,钢构造建筑的开展和应用已有几十年的历史。美国钢构造住宅所占建筑总面积的比例从20世纪9

2、0年代的5%已经开展到如今的25%以上,日本及澳大利亚钢构造建筑占全部建筑的50%以上。长期以来,我国因缺少钢材而对建筑钢构造的应用加以限制。1996年我国钢产量打破1亿吨,2002年到达1.9亿吨,2022年到达3.7亿吨,已经超过了美国、日本、俄罗斯、韩国四个国家钢产量的总和。国家用钢政策从20世纪5060年代的限制用钢,到7080年代的节约用钢,到二十一世纪已调整为鼓励用钢,为我国建筑钢构造的开展提供了极好的条件。目前北京、天津、上海、山东莱芜、安徽马鞍山、广州、深圳等地开展中低层和高层钢构造试点工程,已经建成300500万平方米住宅。2、钢构造住宅的优点钢构造住宅是目前最具有开展潜力的

3、环保节能型住宅,打破了中国“秦砖汉瓦式的传统建造形式,替代了传统的红砖及混凝土,完全使用工业化消费的建筑材料,集众多优点于一身,是二十一世纪人类居住环境的理想建筑。2.1钢构造的重量轻、强度高,抗震性能好。钢构造材料的强度高,塑性和韧性好,构造延性好。用钢构造建造的住宅重量约为钢筋混凝土住宅的1/31/2。自重的减轻使得地震作用效果降低,一般自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度,地震作用可降低30%40%。2.2工业化程度高,易于实现住宅产业化。钢构造住宅的设计借助专业设计软件,大大缩短设计周期,并实现设计的标准化。所有构件工厂化加工制造,精度高,易保证质量。容易实现机械化装配,施工速度快

4、,施工周期短,与传统住宅相比工期缩短40%以上。2.3空间利用率高,能合理布置功能区间。由于钢材轻质高强的特点,便于形成大柱距、大开间的开放式住宅,而传统构造(如砖混构造、砼构造)由于材料性质限制了空间自由布置,假如跨度、开间过大,就会造成板厚、梁高、柱大,出现“肥梁胖柱现象,不但影响美观,而且自重增大,增加造价。在空间使用率上,钢构造住宅使用的钢梁、钢柱的截面积比传统构造减小,所占净空面积也随之减小,使得房间使用面积增大,与传统构造相比可增加有效面积10%左右。2.4绿色环保,节能省地。目前我国住宅体系多为砖混构造,大量使用硅酸盐水泥,在建筑物解体后产生大量的建筑垃圾,对环境造成极大破坏;砌

5、体构造使用的实心粘土砖,浪费大量的土地资源。而钢构造住宅所用材料主要是环保型可回收材料,在建筑物撤除时,钢材可以100%回收利用。2.5钢构造住宅保温隔热隔音效果突出,造型美观构造丰富。大多采用新型轻质墙体围护材料,不易霉变,不易虫蛀,在保温隔热隔音性能方面比传统住宅有明显优势。钢构造材料轻质高强,构造设计时可以创造出艺术性较强的建筑外形,以满足住户对不同建筑风格的要求。3、钢构造住宅的构造体系钢构造住宅构造体系主要由承重构造体系、支撑体系、围护构造体系和楼板构造体系组成。3.1钢构造承重及支撑体系的组合型式有多种,应用于住宅的主要有钢框架构造体系、钢支撑框架体系、钢框架-抗剪桁架构造体系、交

6、织桁架构造体系。钢框架体系构造简单、受力明确、平面布置灵敏、构造刚度均匀、抗震性能好,属典型的柔性构造体系,其侧向刚度差;钢支撑框架构造体系通常用槽钢或角钢在墙体平面内布置垂直支撑体系,可以有效抵抗程度荷载,进步侧向刚度,减小层间位移。钢构造住宅承重体系构件一般采用热轧或高频焊接H型钢,热轧或焊接工字钢、方钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢。3.2围护构造体系约占钢构造住宅总造价的30%,为减轻构造自重,满足建筑节能要求,围护墙体大多采用轻质材料。外墙可采用蒸压轻质加气混凝土板材(AL板)、SR复合保温墙板、钢丝网复合保温板、水泥刨花板等,内墙可采用轻钢龙骨石膏板,AL轻质板、夹层复合板、稻草板等。3

7、.3楼板构造由钢梁和楼面板组合而成。楼盖体系要保证有足够的强度、刚度和稳定性,同时要尽量减轻楼板自重。楼板主要型式有压型钢板与现浇混凝土组合楼板,预制轻混凝土板。4、钢构造住宅存在的技术问题4.1防火问题钢构造有很多优点,但也有其致命缺陷,即耐火性能很差,钢材的承载力和平衡稳定性会随温度的升高而大幅降低。当温度到达400时,钢材的屈从强度降至室温下强度的一半,当温度到达600时,钢材根本丧失全部强度和刚度。解决该问题的方法有两种,一是使用耐火耐候钢,该种钢材是采用技术在钢材中添加合金元素(如u、Ni、r、Si、P等元素),使钢材的金相组织发生变化,从而改善钢材内在的耐火性和耐候性,这种钢材在6

8、00高温下,屈从强度下降不大于1/3;二是使用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法。对于外露的钢构件多采用1040厚的涂料,耐火极限可达1.53h;对于隐藏的钢构件,珍珠岩防火喷涂或防火板是经济有效的方法。4.2防腐问题钢构造的腐蚀与所处环境、温度、湿度直接有关。根据国内外试验资料,外表无防护的钢材在大气中第一年锈蚀速度约为第五年的两倍,室外钢材的锈蚀速度约为室内锈蚀速度的四倍,处于枯燥环境的钢材,几乎不会锈蚀。因此,暴露钢构件一般外涂耐腐蚀涂料或油漆,或采取镀锌处理。4.3标准标准问题由于我国开展钢构造住宅仅仅只有十几年的历程,钢构造住宅技术体系还不够成熟,钢构造住宅标准标准零散而不系统,

9、技术程度参差不齐,工业化程度不高,还需进一步研究创新并标准化。5、我国钢构造住宅的前景展望目前,国内的建筑业消费效率较低,尚属劳动密集型产业,而钢构造住宅属于高技术高效率的产业,加快对钢构造住宅的研究,将促进建筑业向技术密集型产业转化,并将带动建材、冶金、机械尤其是钢铁企业的开展。中国钢构造协会编制的?2022-2022年钢构造行业态势运行开展趋势预测报告?指出,“节能减排继续成为我国经济开展的一项重要工作,是可持续开展的一项根本国策,因此具有节能、环保、绿色优势的钢构造被市场看好。按照早先中国钢构造协会制定的?钢构造行业“十一五开展规划建议书?显示,2022年钢构造产量将到达2600万吨。而根据目前掌握的资料计算,2022年我国钢构造行业拟达3000万-4000万吨制造才能,说明我国钢构造行业存在着较大的开展空间。6、结语如今我国钢构造住宅的开展已进入加速阶段,有关产业政策、标准和标准相继出台,国内钢产量充足,为钢构造住宅的开展提供了较好的开发环境、物质根底和技术条件。我们应不断进步研究开发才能,掌握国外先进技术,促进钢构