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类型钢结构房屋发展的优势与问题.doc

  • 上传人:cjc2202537
  • 文档编号:271373
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    1、钢结构房屋发展的优势与问题第 34 卷第 6 期2008 年 2 月山西建筑SHANXIARCHITE(HEVoI.34No.6Feb.2008?95?文章编号:10096825(2008)06 0095.02钢结构房屋发展的优势与问题袁彬摘要:介绍了钢结构住宅具有的优势,在国外发展状况及对我国发展钢结构住宅的影响,简述了钢结构住宅在国内的应用情况,并结合实例对影响我国钢结构住宅发展的问题进行了分析,指出钢结构房屋具有广阔的市场前景.关键词:钢结构,钢结构住宅,优势中图分类号:TU391 文献标识码:A随着人民生活水平的改善,审美层次的提高,钢结构住宅以其通透流畅的空间形式,轻盈灵巧的外观造型

    2、赢得居民的青睐,符合全面建设小康住宅“一二十年不落后 ,三四十年可改造“ 的要求.改革开放以来,我国的钢产量有了很大的提高,特别是从1997 年以后,我国的钢产量连续 4 年超过亿吨,但我国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为 2%,而在钢结构用钢量中,建筑钢结构用钢量仅占 10%,这与我国作为产钢大国的地位是很不相称的.目前我国住宅建筑的需求量很大,全国每年竣工的城乡住宅建筑面积达 5 亿多 m2,如果其中的 10%采用钢结构住宅 ,建筑面积即可达 5 千万 m2,因而具有非常广阔的市场前景 .1 钢结构住宅的环保优势长期以来,我国住宅主要采用的建筑材料为粘土砖,造成耕地面积锐减,水土流失,生

    3、态破坏.为此国家已开始全面禁用粘楼板除了承受竖向荷载外,还有协调各层抗侧力构件变形的作用.本例中按半刚性楼板计算的结果与刚性楼板有较大的差异,特别是在顶部楼层.说明顶部楼板相对较柔,应考虑楼板变形对偏心距的影响.基于广义刚度中心,在半刚性楼板的情况下,底层的偏心距较刚性楼板小,但是在顶层的偏心距却反而比刚性楼板大.由此可见,半刚性楼板在一定程度上能减轻楼层的偏心,但是由于楼板并非平面内无限刚性,不能完全按构件抗侧刚度进行剪力分配,因此,顶层的偏心距仍然是比较大的,在结构设计中应当引起足够的重视.另外,无论是刚性楼板还是弹性楼板,ETABS 计算所得到的层刚度中心能既近似又安全地反映结构各层的实

    4、际偏心情况.4 结语1)多高层建筑结构的广义刚度中心能够反映结构在水平荷载作用下的各层偏心情况.相比之下,PKPM 计算的层刚度中心则较为保守,在结构底部甚至于不安全.2)多高层框剪结构,由于框架和剪力墙的协同工作,偏心距将随着楼层的增加而逐步减小,随之带来扭转效应的减弱.土实心砖.水泥制品的开采和烧制也对环境造成很大污染,同时会形成难于降解的固体垃圾.而钢材具有可再生性,可以重复使用,遗留的废料垃圾少,其生产和使用中对自然环境的破坏小.另外,钢结构建筑的大部分构件在工厂中加工完成,施工现场的主要工作是组合安装,以干作业为主,减少了粉尘,污水,噪声对环境的污染.因此钢结构住宅应为我国今后解决住

    5、房问题的一个主要发展方向.2 钢结构住宅的工程优势钢结构体系除了具有环境方面,可回收等优势外,还具有工程上的独特优势.1)大跨度,大开问,有利于功能,空间的灵活布置.2)钢结构体系具有良好的抗震性能.3)自重轻,降低基础造价.4)运输 ,安装工程量减少,提高施工效率.5)提高住宅的有效使用率.6) 钢结构的质量容易保证.7)管线布置方便.3)多高层结构的楼板起着协同各抗侧力构件共同受力的作用.考虑其他楼层刚度影响的层刚度中心计算方法既简便又偏于安全,可作为实际工程中多高层结构地震作用下偏心距及扭转效应计算的依据.参考文献:1JGJ9998,高层民用建筑钢结构技术规程S.2R.S.Ayre.In

    6、terconnectionoftranslationalandtorsionalvibrationsinbmlNngsJ.BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,1938,28(2):89130.3T.Y.Lin.LateralforcedistributioninaconcretebuildingstoryJ.JournaloftheAmericanConcreteInstitute,1951,23(4):196281.4李云贵,苑麒 .建筑结构的层刚度中心迭代计算J.建筑科学,1998(5):52 54.5吴秀水,王翠坤 .建筑结构层刚度中心的

    7、计算J.建筑科学,1999(2):5657.6王玉菲.浅谈多层砖砌体结构抗震设计J.山西建筑,2006,32(6):6465.Centerofrigidityofmulti-layerandhigh-risestructureunderseismicactionLIJin-weiAbstract:Fromconceptandcalculationmethodsthecenter0frigidityandgeneralrigidityofmultilayerandhigh-risestructurerecomprativdyanalyzed.Takenoneframe-sherwallstruc

    8、tureaSexampletheinfluencesoftwokindsofcentersofrigidityofthisstructureunderseismicactionsonstoryeccentricityarediscussed.sothatsimpleandconvenientmethodisproposedforrigiditycentercalculation.Keywords:centerofrigidity,eccentricity,seismicaction,framestructure收稿日期:20071016作者简介:袁彬(1982 一), 男 ,安徽理工大学硕士研

    9、究生,安徽淮南 232001第 34 卷 6 智山西建筑?96?2008 年 2 月钢结构住宅在工程施工方面的优势,为大量的工业化的建造钢结构住宅,解决我国城市工业化过程中大量农村人口变为城市人口中产生的住房问题,提供了一个较好的解决方案.3 钢结构住宅体系所需要解决的问题3.1 我国钢结构住宅发展现状目前我国钢结构住宅发展也面临着很多困难.在技术方面,我国钢结构住宅结构体系所需钢材及配套设计等已经较完善,但是以围护体系为代表的钢结构住宅其他的配套体系尚不完备,与此同时钢结构住宅体系在我国的发展尚处于起步阶段,对其发展方向,发展策略尚缺乏系统的研究,这对于钢结构住宅的长远发展十分不利.我国钢结

    10、构住宅围护体系发展滞后.钢结构住宅的围护体系包括钢结构住宅的内外墙体系统,楼屋盖系统(以上三者也统称为“三板“ 及外窗系统,其中以墙体系统为主).围护体系在满足住宅的使用功能中起到重要作用.我国钢结构住宅围护体系发展相对滞后主要表现为两个方面:1)国内能够满足钢结构住宅体系要求的围护体系材料较少;2)对于钢结构住宅围护体系的相关研究也较少.这对于我国钢结构住宅的发展十分不利.既造成我国钢结构住宅围护体系无法满足使用功能要求,又导致我国钢结构住宅造价偏高.钢结构住宅围护体系的使用功能主要包括结构功能,热工功能,密封功能,隔声功能,防火功能及装饰功能.钢结构住宅体系造价相对于传统住宅体系稍高,这是

    11、由多方面原因造成的,其中围护体系造价偏高是一个重要的方面,下面以一个实际工程举例说明.3.2 工程实例清华大学钢结构学生公寓工程(A07 楼)是清华大学学生新区内的一栋钢结构实验楼.建筑面积 7200m2,地上 7 层,高度21.4m,采用钢框架支撑结构体系,外墙采用 ALC 加气混凝土板材,内墙采用玻镁蜂窝板隔墙,结构楼板为 SP 预制板 ,局部厕浴间现浇混凝土楼板.与之相同类型的公寓楼(A12 楼)为现浇混凝土剪力墙结构,建筑面积 7750m2,地上 7 层,高度 21.4m.这两座楼建设规模类似,空间布局一致,设备选型和材料相同,内外装修标准基本统一,因而具有很强的可比性.在对清华大学学

    12、生公寓 A07 楼和 M2 楼的造价进行对比分析后发现,A07 楼单方造价约 1589 元/lm2,A12 楼约 l086 元/n12.除结构体系本身增加 100 元/m2 造价外,高出的部分主要有以下两项:1)墙体材料.A12 楼为现浇剪力墙体系,除保温层外,墙体属于混凝土结构的一部分,无需再单独计算造价,而 A07 楼采用钢框架结构,围护与承重体系完全分离,内外墙体材料需单独计算费用.同时为了能适应装配化生产,墙体采用南京生产的新型板材(ALC 板), 材料价格本身较高,再加上运输费(150 元/t),进一步增加了造价.因此仅墙体材料就增加造价 153 元/m:2)防火涂料.这一项是钢结构

    13、体系所特有的费用,增加投资 89 元/m2.另外在施工机械方面,A12 楼与其余十几栋楼同时开工 ,建筑模板可以重复使用,因而没有计算在成本中,而 A07 楼由一家单独承包,模板为一次性费用,这一项又增加 26 元/lm2.由以上范例可知,造成目前我国钢结构住宅造价高于传统钢筋混凝土住宅的主要原因有 3 点:1)钢结构住宅用钢量较传统住宅偏高,同时钢结构构建需要进行较昂贵的防火处理;2)钢结构住宅建设量少,无法形成规模效益导致单价攀升;3)钢结构围护体系(主要是外墙体系) 造价较高.3.3 解决方案对于第一点原因,随着新型钢结构体系及钢材型号(如新型的耐火耐候钢)的研发,其造价必然会降低,例如

    14、天津市采用 3 种不同的结构形式:1)采用方钢管混凝土柱大开间结构形式 ;2)采用钢骨型架结构形式;3)采用钢管混凝土结构形式.3 种结构的平方米用钢量都小于钢筋混凝土结构的用钢量.对于第二点原因,随着钢结构住宅建筑的推广形成,规模效益造价自然会下降.对于墙体造价的对比则不应该仅仅局限于墙体材料自身价格的比较,同时需要从墙体满足使用功能的情况,生产及使用过程减少能耗的情况等全面考虑.钢结构住宅体系采用的新型复合墙体系统在这方面较传统粘土砖墙具有明显的优势,并且随着对于钢结构住宅墙体系统的深入研究及新型墙体材料的开发生产,钢结构住宅墙体系统的造价也会不断降低.由上述原因可以认为,研制开发出符合我

    15、国钢结构住宅体系要求的围护体系对于我国钢结构住宅体系的发展具有决定性意义.钢结构专家,原中国钢结构协会常务副会长陈禄如指出选择和开发外墙板,是钢结构住宅体系建筑推广中的关键问题之一.除满足外墙板的各项技术要求外,还要做到墙板原料因地制宜,工厂化生产,运输,安装连接方便.综上所述,通过对钢结构住宅优势和问题的比较分析可知,对整个工程而言,钢结构住宅具有非常好的综合优势,有利于整个社会和国家的持续发展.可以预计,若钢结构住宅进一步形成产业化,并在结构体系和与之相配套的物品方面进一步加大科技含量,它将最终代替传统结构,成为住宅产业发展的主导力量.参考文献:1张唯恭,胡智敏 .台湾钢结构建筑及 H 型

    16、钢之使用 J.建筑钢结构进展,2002(1):24 26.2娄述渝.法国工业化住宅概貌J.建筑,1985(2):2430.3弓晓云,弓剑 .轻型钢结构组合房屋的应用和发展J.钢结构,2006(3):40 44.4渠延模,王林 ,唐柏鉴.对我国建筑钢结构发展的再思考J.山西建筑,2007,33(8):55 56.5汪文波,于卫锋 ,金波.钢结构住宅产业化分析J.国外建材科技,2004(6):58.60.6潘红晓,刘承宗 .北美轻型钢结构住宅体系及应用J.建筑钢结构进展,2003(5):26 28.7刘晓,沈祖炎 .多层钢结构住宅综合经济指标分析J.建筑钢结构进展,2003,5(sup):6163

    17、.ThedominanceandproblemsofthedevelopofsteelstructurehousingYUANBinAbstract:Itintroducesthedominance,thedevelopsituationabroadandtheaffectiontOdevelopsteelstructurehousinginournationofsteelstructurehousing,discussestheapplicationofsteelstructurehousinginOurnation.Andcombinedwiththeexamples,itanalysestheproblemsofaffectingthedevelopmentofsteelstructurehousing,andpointsoutthatithasextensiveapplyforegroundofsteelstructurehousing.Keywords:steelstmcture,steelstructurehousing.dominance

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