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钢结构住宅建筑发展问题与国外经验借鉴

作者:2018-01-25 10:55:02阅读:文章来源:
 一、概述
  钢结构住宅在国外推广较早且发展迅速,例如美国、瑞典、加拿大、日本等发达国家,特别是第二次世界大战之后,为解决住宅短缺问题,欧美等国家走向了住宅产业化道路,加速了钢结构住宅在西方国家的发展以及工业化进程。我国钢结构住宅建筑起步晚,近年来,钢结构住宅才逐渐在我国发展起来,但由于国内整个社会对钢结构住宅建筑体系了解较少以及固有观念,使得钢结构住宅在我国的发展速度较国外相对缓慢,我国现有住宅中,钢结构住宅所占比例不足1%,而发达国家基本建筑用钢量远高于我国。
  我国发展钢结构住宅建筑,实现住宅产业化是十分有利的,同时也是促进我国工业化进程的必要条件。目前,我国城市人口数量增加,城市化进程加快,2000年我国城镇化率为36.2%,之后的10年里年均提高约1个百分点,到2020年预计将达到56%,从居住环境及住宅数量来看,人们对住宅的潜在需求逐渐提高。在环境保护方面,建筑业是个高能耗的行业,国家制定了严格的土地政策,要求节约土地,节能减排,集约化发展,降低住宅建设对资源和能源的浪费。此外,震害的发生更凸显了推广钢结构住宅建筑的必要性,例如,我国“5.12”8级汶川大地震死亡11.8万人,而“3.11”日本9级大地震加海啸死亡不到3万人,死亡率相差如此悬殊,除了人口密度因素,专家分析日本钢结构住宅对减轻震害、降低人员伤亡起到了关键作用,日本住宅71%以上是钢结构住宅,一般都可抵抗7级以上地震。因此,大力发展钢结构住宅建筑,加快住宅产业化进程,改变传统住宅设计建造方式,提高住宅防灾减灾性能,对我国走可持续发展道路具有重要意义。
  二、钢结构住宅建筑体系概念与优势分析
  1钢结构住宅建筑体系概念
  钢结构住宅建筑体系与传统住宅有较大区别,它是以钢骨架作为主体支撑受力构件,以复合墙体材料、门窗为围护结构,再配合楼盖结构体系拼装而成,体现了住宅的现代化。主体结构体系分类方法主要有三种,分别按层数、结构体系和截面形式划分,详细分类见表1.现阶段行业领域内一般按照层数的分类方法划分,这样有利于制定规范和具体工作的开展。起围护作用的墙体材料主要包括砖、板材和砌块,其中,建筑板材的发展是未来墙体材料的主要发展方向,目前新型绿色墙板的开发与研究是国内建筑领域较为关注的问题。楼板结构主要有预制预应力混凝土叠合楼板和压型钢板与混凝土组合楼板等形式。
  2钢结构住宅建筑体系优势分析
  钢结构住宅与传统住宅相比,在结构性能、使用功能、设计施工及综合造价等方面具有很强的优势。主要表现在:
  (1)抗震优势。钢结构住宅自重轻但承载力高,抗震性能强,具有较强的抵抗地震力破坏的能力,受震害影响小,灾后容易修复或重建。据有关资料调查显示,国内外发生大地震后受损的房屋中,钢结构住宅破坏和倒塌的数量远远低于混凝土结构住宅。
  (2)环保优势。钢结构住宅施工现场湿作业少,避免了水泥制品的烧制,建筑材料可回收再利用,构件通过工厂预制加工,现场拼接,占用土地资源少,对环境影响小,施工过程较混凝土结构更节约能源,属于绿色建筑。
  (3)布局优势。钢结构住宅功能区间布局比较灵活,在梁高相同时,混凝土结构的开间仅可做到钢结构开间的一半。混凝土结构住宅若要获得大开间,则需要较大的梁柱截面,影响室内整体美观及功能使用,而钢结构住宅可以实现大跨度或大开间,室内功能分区布局更加灵活自由。此外,钢结构住宅还具有施工速度快、施工周期短、工业化程度高、综合效益高等优点
  三、国内外钢结构住宅建筑研究发展对比
  1国外钢结构住宅建筑的发展
  国外钢结构住宅建筑的发展可追溯到18世纪末期,英国在建造房屋中应用了钢结构。西方资本主义的发展使得钢结构生产和加工技术得以改进,为钢结构住宅建筑的发展提供了物质基础。“二战”后,美国、英国、日本、法国等国家城市化进程加快,城市人口剧增,需要大量建设民用住宅,这段时期钢结构住宅建筑得到推广,同时也涌现了一批出色的建筑设计师,例如,英国的约瑟夫。帕克斯顿(JosephPaxton),美国的路德维希·密斯·凡·德·罗(LudwigMiesvanderRohe)等。到了20世纪60年代,国外已有较为完善的钢结构住宅建筑体系,在结构体系上也呈现多元化趋势,主要包括桁架体系、框架体系和框架支撑体系等。经过几十年的发展,国外发达国家工业化水平以及钢结构住宅建筑体系已十分成熟,钢结构住宅建筑已成为发达国家主要应用的住宅建筑体系,如图1、2是国外常见钢结构住宅建筑形式。目前,世界上应用钢结构住宅建筑体系较多的国家有美国、英国、日本、瑞典、法国、加拿大、澳大利亚、丹麦、意大利等,而瑞典是世界上最大的钢结构住宅制造国,欧洲很多国家都到瑞典定制住宅再由集装箱运回国内。
  2国内钢结构住宅建筑的发展
  钢结构建筑在我国还是一个新兴产业,钢结构主要应用于工业厂房、大型公共建筑,但用于住宅的建造仍处于起步阶段。近些年,由于钢结构具有抗震性能强、施工周期短、工业化程度高、节约土地等优点,逐渐引起国内建筑行业领域的关注,国家政策也进行了大力扶持。1999年8月,国务院办公厅转发了建设部第72号文件,内容是关于推进住宅业现代化,提高住宅质量,指出将钢结构住宅建筑体系的开发和应用正式列为国家重点技术创新项目。2001年12月,建设部印发第一部对钢结构住宅建筑体系发展具有指导作用的文件《钢结构住宅建筑技术导则》。2005年9月,《莱钢钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》在青岛通过,是我国钢结构住宅领域较完整的企业技术导则。
  在建设部的推动和政策的扶持下,全国各地正积极试验建造钢结构住宅。有代表性的有天津丽苑小区试点工程、上海北蔡试点工程、山东莱钢樱花园小区H型钢钢结构节能住宅试点工程等。近年来,钢结构住宅逐渐得到了应用,例如北京市郭庄子住宅小区、四川都江堰幸福家园等。此外,湖南、安徽、新疆等地区也相继建造了低层、多层及高层钢结构住宅试点工程,大量企业和科研单位进行了钢结构住宅体系的开发和研究工作,走在行业前列的代表企业如莱钢建设、宝钢、杭萧钢构、赛博斯等,科研单位如清华大学、同济大学等都在积极进行钢结构住宅建筑体系的研究工作。
  四、国内发展钢结构住宅建筑存在问题及影响因素分析
  1国内发展钢结构住宅建筑存在的问题分析
  目前我国发展钢结构住宅建筑有许多问题需要探讨和解决。首先,国内缺乏对钢结构住宅设计、施工和验收的建筑规范和体系的建立,缺乏对建筑体系和结构体系的系统化研究,虽然我国已经发布了很多钢结构设计规范和标准,但在深度、专业和系统化程度上较国外仍有很大差距,且不能完全满足钢结构设计的需要。第二,研究人员主要集中于企业内部和高校,而缺乏企业与企业、高校与高校以及企业与高校之间的联系,研究成果实用性不强,不能满足建筑市场发展的需要。同时,企业研究人员主要以结构师为主,建筑师参与设计比较少,十分不利于我国钢结构住宅建筑未来的发展。第三,钢结构住宅标准化程度低,因此我国住宅产业化基本没有形成,如何加快构件标准化和设计模块化进程,提高预制装配式构件加工技术,是实现住宅产业化必须解决的问题。最后,钢结构住宅经济技术评价标准和评价系统的不统一,使得预估钢结构住宅项目造价困难,无法合理对比评估综合造价。
  2影响我国钢结构住宅建筑发展因素分析
  从目前来看,影响和制约我国钢结构住宅建筑发展的因素很多。首先是人们的意识问题,大多数人对钢结构住宅建筑概念是模糊的,不了解钢结构住宅的特点及优势,比如认为钢结构住宅造价昂贵、钢结构住宅结构不安全等误区,导致钢结构住宅在国内的接受率不高。其次,钢结构住宅防火技术问题需得到合理解决,因钢材防火性能较差,在高温情况下承载力和稳定性大幅度下降,合理经济地解决防火问题是发展钢结构住宅的关键。最后是工程造价问题,也是影响我国钢结构住宅发展的主要原因,因国内对钢结构住宅设计和施工的标准单一,配套体系不完善,经验不足,直接导致目前钢结构住宅造价较混凝土结构高,影响钢结构住宅市场占有率。
  结语
  我国钢结构住宅的发展与研究较发达国家有很大差距,但随着我国经济实力的增长及可持续发展战略的实施,我国钢结构住宅有着很大的发展空间及广阔的市场前景。展望未来,住宅产业化是我国加快工业化进程的必经之路,钢结构住宅的发展必将带动我国建筑设计施工行业的革新。我国应结合国情,借鉴发达国家的发展道路,加快构件标准化和设计模块化进程,重视钢结构住宅施工技术研究与创新,开发我国住宅产业化发展基本模式,推进我国钢结构住宅建设和住宅产业化的快速发展。

 

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