装配式建筑轻钢结构以设计标准化、生产工厂化、施工装配化等特征,以更高的建筑品质及抗震性能为建筑安全提供了解决方案。钢材本身具有良好的机械加工性能,所以,钢结构体系非常适合工业化装配,适合工厂化生产和加工制作;与混凝土相比,钢结构较轻,适合运输、装配;另外钢结构适合于高强螺栓连接,便于装配和拆卸。
在日本,由于地震频繁,有超过1/3的房屋使用钢结构,在住宅方面更是大量采用钢结构。到20世纪90年代末,日本装配式住宅中木结构占18%,混凝土结构占11%,钢结构住宅占比达71%。
在美国,采用钢结构的住宅,目前占据的市场份额已超过40%。除了住宅以外,钢结构在多层酒店中也有较多应用。
在澳大利亚,以冷弯薄壁轻钢结构体系为主的钢结构建筑建造量大约占全部新建住宅的50%。
根据国家统计局发布的数据,2016年,房地产开发企业房屋施工面积75.9万㎡,其中,住宅施工面积52.1万㎡,占比为68.6%。房屋新开工面积16.7万㎡,其中,住宅新开工面积11.6万㎡,占比为69.5%。截止至2016年,在我国民用建筑结构体系中,钢结构体系占比仅为5%,且钢结构建筑还仅仅集中于高层、超高层建筑、大空间公共建筑与工业建筑中;普通办公楼、学校、医院等多高层公共建筑以及开云网站 kaiyun网址低层、多层及高层住宅中,钢结构应用的非常少。
政策的支持促进了装配式钢结构建筑的技术发展,从结构体系和围护体系两方面阐述现有发展情况。
目前多高层装配式钢结构建筑的结构体系,传统的有纯框架、框架-支撑体系,新型的有集装箱、钢管束、钢异形柱等。各类钢结构体系的特点如下。
(1)可根据建筑功能的需求进行梁柱的灵活布置,可增加建筑使用空间的利用率。
(2)钢框架属于有侧移结构,因此较难满足高烈度地区对建筑抗震性能的要求,建筑层数及高度受限较严重。
(1)同纯钢框架建筑,可根据建筑功能的需求进行梁柱的灵活布置,而支撑可选择设置在不影响建筑使用功能的位置,构件截面尺寸更小,进一步增加建筑使用空间的利用率,同时降低了整体用钢量。
(2)由于支撑的存在,较纯框架建筑,钢框架支撑体系抗侧力能力有显著增加。柱长细比限制较纯框架结构有较大优势,截面尺寸可有效减小,建筑层数和建造高度有较大提升。
(1)抗震性能较低,连接及单体强度较难满足高抗震设防烈度地区的高层建筑建设需求,适用于低、多层建筑。
(3)使用运输行业淘汰的集装箱,可能会由于自身质量问题产生安全隐患,但使用新集装箱进行改造成本较高。
(1)采用钢管束、钢异形柱代替传统混凝土剪力墙,基本做到室内不凸柱,在平面空间上最大化的服务于建筑。
(3)钢管束剪力墙、钢异形柱较常规混凝土墙柱,承载力和构件延性更好,施工效率更高。
(2)较常规钢管混凝土柱,由于此类构件空腔数量较多,截面较小,因此对混凝土作业的质量要求更高,人工及材料成本有一定的上升。
(3)组合截面在工厂生产过程中,在具备完整的机械化生产线前,人工及时间成本较高,且焊接次数较多,焊缝较多,质量较难控制,同时检测成本也相应提高。
装配式钢结构建筑提倡采用非砌筑墙体,采用工厂预制墙板。根据围护体系应用位置,分为外墙、内墙和分户墙;根据围护体系的构成形式和主要构成材料,分为预制混凝土墙板、轻钢龙骨类复合墙板、轻质条板和夹心板等。外墙板和内墙板需分别满足如表1所示性能。
目前常用的墙板有,预制混凝土复合墙板、轻钢龙骨类复合墙板、灌浆墙、蒸压加气混凝土条板、金属面板夹心墙板等。
由钢筋混凝土结构里层、保温层和混凝土饰面层复合而成的承重或非承重的复合墙板。
优点:集围护、保温和装饰一体化,具有强度高、保温隔热性能好、材料耐久性好的特点。
以纸面石膏板、纤维增强水泥板等各种轻质薄板为面层材料,以轻钢龙骨为骨架,中间为空气层或填充聚苯泡沫、岩棉等保温吸声材料的复合墙板。
优点:具有质量轻、现场全干法施工、施工便捷、保温隔热性好、易穿管线的特点。
不足之处:任意吊挂性、耐久性及抗撞开云网站 kaiyun网址击性取决于面板材料,通常低于混凝土类材料。
以轻钢龙骨为骨架,两侧用纤维增强水泥板作为面层,然后在骨架与面层板形成的空腔内灌注轻骨料混凝土,形成的实心复合墙体。
优点:与轻钢龙骨类复合墙板类似,具有质量轻、保温隔热性好、易穿管线的特点。
以水泥、石灰、硅砂等为主要原料再配置不同数量的钢筋网片的一种轻质多孔的墙板。
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行业资讯 装配式建筑与传统建筑,颠覆还是再升级?(2019-06-25)
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