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大力发展钢结构建筑,提升建筑质量

2016年10月20日

打印专业人士:张守峰   来源:建筑工业化装配式建筑网

改革开放以来,我国钢铁产业迅速崛起。1996年我国钢产量超过1亿吨,居世界之首;此后钢产量持续上升,2000~2007年间平均年增长率均在20%以上,2008年更是超过了5亿吨;2013年起,钢铁行业由于积年的产量增长,产能利用率仅为71.2%。


钢结构是最适合工业化的结构形式,也是天然的装配式建筑。由于钢结构构件制作加工精确、受运输距离的约束小、安装速度快,钢结构建筑抗震性能好、建筑质量易保证、施工现场干净整洁,并且节约模板支撑和外脚手架、节水、节电、建筑垃圾少、得房率高、回收利用率高、绿色建筑程度高等,因此应大力发展钢结构建筑。


一、钢结构建筑分类

钢结构建筑从结构体系来分,可分为钢框架体系、钢框架-支撑体系、钢框架-核心筒体系、钢框架-剪力墙体系、钢框架模块-核心筒体系等。


1、钢框架体系

钢框架体系具有较大的变形能力,结构简单、抗震性能好、房间布置灵活。但是,钢结构建筑的变形要求限制了钢结构框架的使用,造成钢框架结构的用钢量一般大于相同高度的其他结构形式。钢框架体系一般用于多层建筑。


2、钢框架-支撑体系

钢框架-支撑体系是抗震较好的结构体系,具有钢框架和支撑双重抗侧力的体系,支撑可选用中心支撑、偏心支撑和内藏钢板支撑等。支撑增加了钢框架的抗侧力能力、增加了结构刚度、有效地降低结构的用钢量。但由于不便于在每道框架轴线上都布置钢支撑,楼板的刚度和强度就会在结构体系中起到举足轻重的作用;因此钢框架-支撑体系中不宜采用全预制的楼板。钢框架-支撑体系是目前应用最广泛的钢结构体系,适用于高层及小高层建筑。


3、钢框架-核心筒体系

钢框架-核心筒结构体系是由钢框架和钢筋混凝土核心筒组成的双重抗侧力体系,在高层住宅中通常将楼电梯间等公共区域设置剪力墙形成核心筒,来承担地震作用等水平力,外围钢框架承担竖向力;可以有效降低用钢量,钢构件形式简单、种类少,这类结构体系适用于高层和超高层公共建筑。


4、钢框架-剪力墙体系

钢框架-混凝土剪力墙结构体系是由钢框架和钢筋混凝土剪力墙(或钢板剪力墙)组成的双重抗侧力体系,通常将楼电梯间设置剪力墙,来承担地震作用等水平力,外围钢框架承担竖向力;剪力墙可以采用钢筋混凝土剪力墙,也可采用钢板剪力墙,钢板剪力墙包括组合钢板墙、防屈曲钢板墙和开缝组合钢板墙等。这类结构体系适用于高层公共建筑和高层住宅。


5、钢框架-核心筒体系

钢框架模块-核心筒结构体系是从爱尔兰引入的,根据国内抗震要求和材料部品进行了改型研究和实验验证,工业化程度高;其主体钢框架模块结构、室内精装修甚至清洁全部都在工厂完成,现场只需要完成模块的吊装、连接及外墙装饰,施工速度快,施工精度和质量管理水平远高于我国目前的现场作业水平。该体系中的核心筒是模块建筑体系的抗侧力核心,可以采用钢筋混凝土结构,也可以采用钢结构,承担风荷载和地震作用;钢框架模块是由钢密柱墙体、混凝土楼板钢桁架吊顶、内装部品等在工厂共同组成的预制三维空间承重单元,只承担竖向荷载。核心筒与钢框架模块之间、模块与模块之间通过可靠度非常高的连接件连接,能有效保证钢框架模块-核心筒结构体系的整体受力性能。


二、钢结构建筑发展建议

随着建筑业的蓬勃发展,钢结构建筑得到了前所未有的发展,尤其在工业建筑和大型公共建筑领域(包括超高层建筑、大跨度会展中心、体育场馆、大型交通建筑等)。但在住宅建筑中,钢结构与钢筋混凝土结构相比,尚处于“萌芽”状态,为了大力推动钢结构住宅的健康发展,特提出对策和建议:


1、目前的房地产开发模式和管理机制使得开发、设计、总包、生产、施工、运维等过程条块化,不利于从全生命周期进行核算钢结构住宅的成本,也不利于全产业链的建筑集团进行钢结构住宅的推广。只有打破建筑业原来固有的条块分割,进行产业链的整合,鼓励全产业链的建筑集团参与到钢结构住宅的推广中,并通过全生命周期的运作获取合理的利润,才能推动钢结构住宅的健康发展。


2、建议加大对钢结构住宅及其配套技术研发的投入,加强技术创新,完善部品体系;尤其是加强复合保温外墙板的研究,一定程度上提高质量、降低成本。


3、提倡钢结构住宅采用装配式装修,规定成品住宅的交付;不仅可以提高人们对于钢结构住宅的接受度,还可在一定程度上解决室内露梁露柱的问题。


4、钢结构住宅目前更适合具有板材加工基础、经济发达的大中城市,以及土地价格和人工费较高的地区;因此钢结构住宅的推广应定位于经济发达的城市和地区,政府给予政策支持。


5、通过加强宣传,提升住户对钢结构住宅的使用体验,提高人们对钢结构住宅的认知度。


作者:张守峰

作者单位:中国建筑设计院有限公司


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