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我國建筑用鋼結構住宅關鍵技術取得突破性進展

作者：鋼結構網    
時間：2009-12-23 10:00:11 [收藏]

    在歐美、日本等發達國家和地區，建筑用鋼量已超過了鋼材總消費量的50％，大多數建筑工地作業是悄然無聲的：吊塔忙碌地吊著鋼柱子，電焊工手中不斷閃爍著弧光，摩天大樓大都是用鋼“建造”出來的。

    在世界各地鋼結構大廈愈造愈多之時，我國鋼結構住宅發展現狀如何？鋼結構住宅的關鍵技術研究取得了哪些進展？近日，全國鋼結構住宅建筑體系與關鍵技術研究技術交流現場會召開，來自各地建筑節能與墻體改革辦公室、鋼結構住宅建筑體系與關鍵技術研究課題承擔單位、房地產開發企業和設計院、新型墻材生產企業等部門的代表匯聚濟南，重點就建設部推廣鋼結構住宅的思路和目前工作的進展、鋼結構高層住宅的成套關鍵技術、鋼-混凝土組合結構的抗火設計問題、方鋼管-混凝土柱及梁柱節點等鋼結構住宅的關鍵技術進行了探討和交流。目前，我國已建成鋼結構住宅200萬平方米，《鋼結構住宅設計施工規程》和《鋼結構住宅國家建筑標準設計圖集》預計2004年底完成。與會專家一致認為，經過幾年的研發工作，我國鋼結構住宅的外墻板的性能和技術要求已經明確，關鍵技術已經取得了突破性進展和階段性成果。

    鋼混結構符合國情

    繼建設部決定于2000年7月1日起在我國各大城市禁止使用實心粘土磚后，各地紛紛進行墻體改革，積極探索新型的墻體材料及其配套的結構體系，以實現建筑的環保、節能、產業化。鋼結構，被譽為綠色建筑，其領先優勢不言而喻，可以說正是符合上述要求的新型結構體系之一。相對其他建材結構而言，鋼結構具有強度高、自重輕、跨度大、外形美觀、施工污染少、可循環再生等一系列優點。其次是使用率高。使用面積較其他建材結構的寫字樓提高7％，同樣的面積可多出一間辦公場所。再次它使用壽命長。抗震、防腐、防白蟻，密實的整體結構能有效防止滲漏水，使用壽命長達百年以上。由于鋼結構性能優越，符合國際綠色建筑潮流，美國的民用住宅采用鋼結構的從上世紀90年代的5％，發展到世紀末的25％，日本鋼結構建筑年耗鋼量達4000萬噸，約占日本年鋼產量的30％－40％，而我國鋼結構住宅尚處于啟動、逐步發展階段，目前建筑鋼結構用材只占我國億噸鋼產量的1.5％左右。

    同濟大學李國強代表認為，鋼結構的成本較高，不利于推廣應用。而鋼-混凝土混合結構（以下簡稱鋼混結構）采用混凝土剪力墻假外圍鋼框架的結構形式，這種結構兼有鋼結構施工速度快和混凝土結構剛度大、成本低的特點。與全鋼結構比，具有節省型鋼與節點用料，降低結構成本等優點；與全混凝土結構比，又具有減輕結構自重、節約基礎造價、加快施工速度等優點，被認為是一種符合我國國情的較好的高層建筑結構形式，用于住宅可兼顧提高產業化程度及降低成本的要求。為研究解決鋼結構特別是鋼-混凝土混合結構在高層住宅中的有關技術問題，同濟大學聯合上海冶金設計研究院、南京旭建新型建材公司、上海伊通公司、浙江精工鋼結構建設集團公司、上海美建鋼結構公司和中遠置業集團公司等，聯合提出的“高層鋼-混凝土混合結構住宅體系的研發研究”項目，在建設部作為科技項目立項。這一課題從2001年6月正式啟動，經過近三年的研究，取得了不少成果。針對多層住宅、小高層住宅、點式高層住宅與板式高層住宅，提出了與鋼-混凝土混合結構相適應的一室兩廳、兩室兩廳、三室兩廳和四室兩廳建筑方案。根據鋼結構及住宅的特點，對鋼結構住宅進行了合理分類，提出了鋼結構住宅基本設計模數系統方案，并按模數化思想構建了一組鋼結構住宅典型房型，探尋了鋼結構住宅產業化需求的標準化、系列化與用戶需求的多樣化相統一的可能性。選用一典型住宅方案，對鋼-混凝土混合結構用于8層、11層、14層和17層住宅的適用進行了系統的設計研究，發現混合結構中鋼框架部分主要承擔豎向荷載，水平荷載主要由混凝土筒體承擔；混合結構可以較理想地滿足多高層住宅的建筑與結構設計要求；在結構層數增加的情況下，鋼框架部分柱構件的變化較為均勻，而梁截面基本沒有變化，這一規律適應住宅產業化發展的需求。

    墻體材料特別考慮

    建設部科技發展促進中心高級工程師張小玲指出，鋼筋混凝土與聚苯板復合裝配式墻體要解決好應用技術。我國各地正在普遍實施建筑節能標準，一些開發單位想因地制宜地生產一種復合板。這種板材內外側均為普通鋼筋混凝土，中間夾有50mm的聚苯板，配上構配件與鋼結構框架連接。這種板材在實際應用中出現了較普遍的開裂的現象。這種板材如果取得到良好的使用效果，必須解決好應用技術。包括連接件，板縫處理技術和使用圖集。我國的墻材生產商要特別注意，一種板材在實驗室條件下有很好的性能，未必在使用過程中還有很好的性能。如果生產商只是向市場提供板材，而不解決其應用技術，肯定是沒有出路的。

    她認為，普通加氣混凝土砌塊與其它材料復合可以作為鋼結構住宅的外墻。普通加氣塊的優點是價格低，缺點是耐侯性能差。所以普通加氣塊最好不要暴露在外墻外表面直接與大氣接觸，應盡量與有較好耐候性能的外墻材料復合使用。同時，硬質水泥木屑板在低層鋼結構住宅中將有很好的前景。我國已經有幾家硬質水泥木屑板即SFC板的生產線。它的生產技術源于日本，是用2500噸壓縮機成型的板材，將水泥的硬度和強度以及木纖維的粘性和耐力有機的結構起來。如果我國自產的SFC板確實具備日本產品的性能，它的確是非常好的適用于鋼結構住宅的墻板材料。

    一些廠商看到了鋼結構住宅在我國的發展前景，準備上專用于鋼結構住宅的外墻板生產線。如果上加氣混凝土類的板材，其性能不能低于ALC板。如果上SFC板，其性能要達到日本積水化學工業公司生產的積水硬質水泥木屑板的性能。

    重點課題喜結碩果

    山東萊蕪鋼鐵集團公司積極承擔了國家建設部2001年重點研究項目―――H型鋼鋼結構節能住宅建筑體系研究課題。目前，該課題研究成果通過了國家建設部的科技成果鑒定，技術上達到國內領先水平。

    經過四年的努力，萊鋼已設計開發了100余萬平米的鋼結構建筑，從高層、多層、別墅、民居到公共建筑、工業建筑，形成了較為完善的建筑節能體系、結構體系、墻板體系、設備體系、施工技術與組織管理體系及標準化體系。其中，萊鋼櫻花園小區是國內首個全部利用國產H型鋼建設的鋼結構節能住宅小區，為山東省示范工程。上海“世福匯”鋼結構工程榮華首屆中國建筑鋼結構金獎（國家優質工程）。

    萊鋼集團副總經理謝振清介紹說，建筑節能設計主要從建筑體型、內外墻、屋面、樓地面、門窗、樓梯間等細部分別采取相應措施，具體措施是：控制建筑體型系數，在滿足戶型功能要求前提下，設計時盡量將體型系數控制在0.3以內；隊伍面采用現噴硬質聚氨酯發泡、憎水型珍珠巖板、SBS卷材等技術進行保溫隔熱處理；對樓地面及地下室頂班進行保溫處理；選擇合適的門窗、控制窗墻面積比；其它細部的保溫處理，如在樓梯間入口處設門斗，提高樓梯間的保溫性能。局部山墻剪力墻、外露鋼構件、樓梯間剪力墻等冷熱橋部位采用聚苯板外包。

    為了達到建筑物防火等級的要求，在施工過程中分別采用了三種方式對鋼構件進行防火處理：包覆防火板、噴涂防火涂料、水泥砂漿包覆。同時，結合鋼結構施工特點，他們研究并使用新設備、新技術、新工藝以及科學的施工組織管理方法，提高工效，實現流水作業，使鋼結構住宅的施工優勢得以充分體現。　　　　　　　　　　　　

    　來源：中華建筑報
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