北方模數(shù)化下鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑研討

時間:2022-04-18 04:04:00

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北方模數(shù)化下鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑研討

我國對住宅建筑的需求量在日趨增加,對于大量建設(shè)的住宅建筑,在保證建設(shè)質(zhì)量,盡量減少對環(huán)境的污染的前提下,如何快速建造住宅成了我們需要面對的重要問題。在國外,早在上世紀20年代,建筑師富勒為了使住宅構(gòu)件能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),發(fā)明了“輕質(zhì)金屬房屋”。二戰(zhàn)后,英、美、法、日開發(fā)了一系列住宅系統(tǒng)。日本每年超過10O萬戶的新住宅中,約有15%采用工業(yè)化體系。有十幾家專業(yè)的住宅生產(chǎn)廠家的數(shù)十種住宅體系,種類繁多。本文探討的鋼結(jié)構(gòu)建筑即屬于建筑工業(yè)化的一課題。工業(yè)化住宅的含義是指采用工業(yè)化方式生產(chǎn)住宅,住宅所用的材料、部件和產(chǎn)品等在工廠快速、批量生產(chǎn),在現(xiàn)場裝配化施工,即在工廠流水線上生產(chǎn)住宅。工業(yè)化住宅改變了傳統(tǒng)的住宅建造方式,減少現(xiàn)場濕作業(yè),可以提高住宅的勞動生產(chǎn)率,提高住宅的品質(zhì),減少住宅建造過程中對環(huán)境的污染,更高效地利用資源,從而降低成本。國內(nèi)外住宅建設(shè)的發(fā)展歷程表明,生產(chǎn)力發(fā)展和科技進步使住宅向工業(yè)化方向發(fā)展成為必然。

一、鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國發(fā)展的基礎(chǔ)

建國60年、特別是改革開放30年,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)有了巨大的發(fā)展,奠定了雄厚的基礎(chǔ)。建國以后一段時間我們的鋼產(chǎn)量很少。上個世紀50~60年代之間,我們國家實行的是節(jié)約用鋼的政策。鋼太少了,不能多用,要節(jié)約,要少用:到了上世紀80年代,我們鋼的產(chǎn)量有了較大發(fā)展,這時候在我們建筑用鋼上,提出了合理用鋼的政策,不是節(jié)約用鋼,是合理用鋼;從上個世紀90年代到今天,在全國提出的叫鼓勵和發(fā)展建筑用鋼。從鋼產(chǎn)量說,我國2006年生產(chǎn)粗鋼418782萬噸,全行業(yè)生產(chǎn)鋼材4668543萬噸。2007年上半年生產(chǎn)粗鋼2375806萬噸,同比增長168%,生產(chǎn)鋼材2702467萬噸,同l:b,N長239%。2007年全年的粗鋼產(chǎn)量為4.89億噸,占全世界產(chǎn)量的36.4%,比排名第二位到第七位的總和還多12006年中國鋼材消費等于美國、日本和俄羅斯的總和。中國鋼材市場銷售旺盛。建筑鋼材數(shù)量、品種、質(zhì)量基本滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的需要。中國加入WT0后,建筑鋼材品種更豐富,價格更合理。品種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)新變化,新產(chǎn)品開發(fā)力度加大。熱軋H型鋼到2006年底達到500多萬噸。彩涂鋼板2006年也達到300萬噸,其他鋼結(jié)構(gòu)用的中厚板、型鋼、鋼管、高頻焊接H型鋼、冷彎型鋼及涂鋅鋼板等都有明顯增長。寶鋼、武鋼、馬鋼的耐火耐候鋼在工程中得到了使用;武鋼、浦鋼、鞍鋼厚板在工程中廣泛使用;馬鋼、萊鋼H型鋼供不應求;寶鋼彩色板成為搶手貨;一大批生產(chǎn)建筑鋼材的冶金工業(yè)項目正在建設(shè)之中,為鋼結(jié)構(gòu)住宅提供了各種品種規(guī)格的鋼材。從政策上說,1998年建設(shè)部發(fā)了一個《關(guān)于建筑業(yè)進行推廣應用十項新技術(shù)的通知》,在這個《通知》的第五條,就提出了要把推廣使用鋼結(jié)構(gòu)作為建筑新技術(shù)來推廣使用;國務院1999年72號文件提出了發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅、擴大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有量;1999年《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要》提出了在“十五”期間,我國建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)這一環(huán)保型、基于工業(yè)化和再次利用的結(jié)構(gòu)體系要作為國家發(fā)展的重點;2002年,建設(shè)部了《鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)原NIJ>;2003年,《建設(shè)事業(yè)技術(shù)政策綱要》指出,2010年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量要達到鋼產(chǎn)量的6%,即1500萬噸以上;2005年7月份,又公布了國務院常務會議批準的《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》,明確了我國鋼鐵工業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策目標、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整、產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策以及促進企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整、投資管理、原材料政策、鋼材節(jié)約使用及對行業(yè)咨詢設(shè)計施工等單位的政策和要求;今年,國家剛剛正在進行的十大規(guī)劃產(chǎn)業(yè)調(diào)整,提出來第一個就是鋼產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃調(diào)整。這是非常關(guān)鍵的,所有這些新的政策、也正是由于這些新的政策指引了我國鋼結(jié)構(gòu)迅猛發(fā)展。從環(huán)保方面來說,資源緊缺、環(huán)境污染等問題是我國國民經(jīng)濟運行過程中遇到的最大難度之一。據(jù)統(tǒng)計,我國建筑中99%為高能耗建筑,能耗占全國總能耗的28%,其中住宅使用能耗占20%,預計將來要達到45%以上;耗水量占城市用水的32%;城市用地中有30%的土地用于住宅建設(shè);建造住宅所消耗的鋼材占全國鋼材使用總量的20%,住宅建設(shè)所使用的水泥占全國總用量的176%。我國現(xiàn)在的節(jié)能住宅發(fā)展是遠遠落后于發(fā)達國家的,我國住宅建設(shè)的物資消耗是發(fā)達國家的3倍以上,我國住宅建設(shè)的鋼材消耗量比發(fā)達國家高出1O%~25%,衛(wèi)生潔具的耗水量比發(fā)達國家高30%以上,每拌和1立方米混凝土要比發(fā)達國家多消耗水泥80公斤。我國是人VI大國,能源消耗量很大,更加沒有權(quán)利揮霍珍貴的自然資源。要實現(xiàn)住宅建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展,必須全面審視住宅建設(shè)的指導思想,在住宅建設(shè)工作中,重視建筑的節(jié)能性能。鋼材作為一種可回收再利用的材料,在建筑結(jié)束其生命周期之后,主要材料還可以回收循環(huán)利用,既減少了建筑垃圾又節(jié)約了資源。這一特點,使鋼結(jié)構(gòu)住宅有著其他結(jié)構(gòu)無可比擬的優(yōu)勢。從北方施工工期說,?冬季施工的起止日期為:當冬天到來時,如連續(xù)五天的日平均氣溫穩(wěn)定在5℃以下,則此5d的第一天為進入冬季施工的初日,當氣溫轉(zhuǎn)暖時,最后一個5d的日平均氣溫穩(wěn)定在5。C以上,則此5d的最后一天為冬季施工的終日。一般來說基本上從本年11月中下旬到第二年的3月中旬左右,大約4個月甚至更長的時間內(nèi),工地無法進行澆灌混凝土等濕作業(yè),這么一個長期的停工時間對于緊張的工程進度來說是非常關(guān)鍵的,而鋼結(jié)構(gòu)則不受冬季施工條件的限制,快速的城市化進程需要在短期內(nèi)建設(shè)大量的住宅建筑。這也是鋼結(jié)構(gòu)住宅得以推廣,尤其是在北方地區(qū)大力推廣的主要原因

二、鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國發(fā)展需要面對的主要問題

這些體系的構(gòu)成雖有不同,但都有以下共同的特點:

1.骨架采用鋼結(jié)構(gòu);

2.采用體系化的思想形成住宅產(chǎn)品;

3.由嚴格的模數(shù)協(xié)調(diào)體系;

3.墻體干法施工:

4.提供了多樣化自由設(shè)計,以滿足客戶的不同要求。

我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)還處在起步階段,國內(nèi)目前的研究還主要集中在結(jié)構(gòu)體系的選擇,鋼材的防火和防腐,以及配套墻體材料的研究上。對鋼結(jié)構(gòu)住宅的平面設(shè)計的研究還比較欠缺,關(guān)鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)化的研究更是缺乏。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計除了要遵循住宅建筑設(shè)計一般原則外,還需解決四大問題:“平面布置的系列化原則與住宅多樣化功能的矛盾”,“建筑設(shè)備標準化設(shè)計與多標準住宅房型的矛盾”,“住宅單元的標準化設(shè)計與建筑空間造型多樣化的矛盾”“協(xié)調(diào)鋼結(jié)構(gòu)住宅的外墻板與住宅平面開問關(guān)系”。作為需求量最大的建筑產(chǎn)品之一,目前我國僅有幾百萬平方米的鋼結(jié)構(gòu)住宅,與發(fā)達國家相距甚遠。要發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,我國還存在著很多問題有待解決,特別是在建筑模數(shù)化、標準化方面的研究還很欠缺,而且設(shè)計和建造理念仍然落后,沒有體現(xiàn)工業(yè)化特點。

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅在北方大力推廣需解決的主要技術(shù)

1.鋼結(jié)構(gòu)材料以及結(jié)構(gòu)體系特征

建筑用型鋼的生產(chǎn)、運輸以及結(jié)構(gòu)體系的受力特點是要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.北方寒冷地區(qū)地理氣候特征由于寒冷地區(qū)對采暖供熱有特殊要求,鋼結(jié)構(gòu)住宅在框架和墻體等方面應滿足其要求,是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之二。

3.北方寒冷地區(qū)居民生活模式北方地區(qū)的居民有著和其他地區(qū)明顯的生活差異,鋼結(jié)構(gòu)住宅戶型如何在平面上體現(xiàn)這些差異,是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之三。

4.北方高層經(jīng)典戶型

在滿足北方居民對住宅使用習慣的基礎(chǔ)上,進行適當?shù)母倪M,使其既不影響使用,又適應鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系的特征。這是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之四。

5.鋼結(jié)構(gòu)施工工藝和其他部品對鋼結(jié)構(gòu)住宅模數(shù)的影響盡量減少現(xiàn)場濕作業(yè),降低鋼結(jié)構(gòu)安裝等施工難度和強度;與其他建筑部品的匹配,是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之五。

從建筑模數(shù)體系來看,隨著新的建筑材料的出現(xiàn)。必然出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)形式,只有在模數(shù)化和標準化基礎(chǔ)上,才能確定符合工業(yè)化建造方式的住宅建筑平面和豎向構(gòu)成以及相應設(shè)計準則和方法。可以使住宅在滿足標準化要求的同時,適應住宅功能及建筑平面布置多樣化的要求;為確定與體系配套的性能好、價格便宜的新型墻體及其連接構(gòu)造方式創(chuàng)造了條件;有助于確定與體系配套的,滿足模數(shù)協(xié)調(diào)準則的門窗等建筑部品;有助于確定與體系配套的設(shè)備選用標準,設(shè)備及管線安裝方法。為發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)這一新型結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢,適應其工業(yè)化、標準化生產(chǎn),建立鋼結(jié)構(gòu)模數(shù)有著迫切需要,只有在鋼結(jié)構(gòu)模數(shù)化的指導下,才能真正發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點。