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2016年2月6日出台的中共中央国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出发展新型建造方式,大力推广装配式建筑,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%,积极稳妥推广钢结构建筑。2016年两会提出着力化解过剩产能和降本增效,重点抓好钢铁、煤炭等困难行业去产能,坚持市场倒逼、企业主体、地方组织、中央支持,运用经济、法律、技术、环保、质量、安全等手段,严格控制新增产能,坚决淘汰落后产能,有序退出过剩产能。
节能、绿色环保的钢结构住宅产业的发展顺应了社会的潮流,不仅可以有效化解产能过剩问题,还能够助推装配式建筑的发展,推广钢结构建筑可以化解钢铁产能过剩、全面提高抗震设防水平等,前景广阔。
国外住宅建筑工业化主要是在二战后发展起来的,近年来预制结构得到了广泛的应用,发达国家城市住宅受工业化的影响,巧妙地把建筑与工业化结合,发展住宅工业化并走向成熟。在住宅工业化建设方面有一套成熟的标准体系,尤其是相关适用技术的应用,这对于我国钢结构住宅产业的推进有较大的借鉴和参考价值。
1 国外钢结构住宅产业化适用技术应用
1.1 日 本
日本是世界上率先在工厂里生产住宅的国家,到20世纪90年代末,日本预制装配住宅中木结构占18%,混凝土结构占11%,钢结构占71%。近年来,日本企业通过先调查、再建造、量身定做的 方式对企业内部的规模和产业化结构做出适当调整,具有工业化、多样化等特点的住宅形式满足了客户的需求。日本钢结构建筑多是由大型企业集团集成建造,如积水公司( SEKISUI)、松下房屋(PANA一HOME),这些大型公司几乎可以将钢结构建筑的所有组成部分集合起来。比较典型的是积水公司房屋分公司的“积水海慕”( Heim)钢结构系列住宅,其全部在工厂加工生产,精度极高,主要有以下几个方面特点:
1)结构体系上,钢结构住宅结构为单元体结构,属于箱形的刚性结构。钢梁、钢柱之间的连接采用熔接的方式,采用这种结构,外力不会集中在某一点,而是通过梁柱均匀传递到基础,所以变形较大时也不会破坏,可充分保证避难时间,完全符合日本的新抗震设计基准。
2)钢结构住宅中,钢结构体系基本相同,只是在屋面、墙面选材,室内外装修及设备上有所不同。铜骨架结构形式一般有框架桁架组合结构、斜撑耐力壁结构、框架结构和板式结构。屋面一般做成坡屋顶,根据客户需求,运用不同材料的瓦;外墙既需要考虑相关的力学性能,还需要考虑工业化生产、现场安装方便和与钢骨架连接构造简单,一般采用ALC轻混凝土板、塑料板、木板及彩色钢板夹芯板。
3)抗震设计方面,日本是地震多发的国家,其抗震设防技术的应用处于国际**水平,《建筑基准法》中,对新建筑抗震标准做出“大震不倒、中震不受损、小震不修”的规定要求。注重“阻震建筑”、“隔震建筑”、“抑震建筑”3种技术的应用。阻震建筑是充分发挥螺栓、墙体和各建筑构件的弹性特性吸收地震能量;隔震建筑是楼层间或地基设置轴承、橡胶垫等吸收地震能量;抑震建筑是利用阻尼器、滚珠等技术手段吸收地震的破坏能量,控制整个建筑物的摆动,从而降低地震对建筑物的危害。
1.2芬兰
钢结构住宅因其各种优越性在芬兰应用比较广泛,尤其应用于传统别墅中的轻钢龙骨框架结构体系,其组成主要有墙板单元、Termo龙骨和Rosette节点连接等。
墙板单元由墙板钢骨架、隔热层、防潮层以及内外面板组成。成品墙板单元可带有门窗洞口及装饰面层。墙板龙骨在工厂用短铆钉连接,挂板(通常为石膏板)用螺栓固定在龙骨上。无论承重还是非承重外墙板都制成预制单元,这种单元的安装速度快,没有填充保温材料及挂板的工序。其安装方式有两种:一种是完全的现场安装,另一种是部分工厂组装、部分现场安装。预制单元之间用节点连接件通过自攻螺栓相连,当墙板单元安装并固定后,角部要封保温材料和防风板条。
在芬兰的轻钢龙骨结构体系中,Termo龙骨是一种主要构件,其采用热浸镀锌薄壁钢板制成,壁厚通常为1.0~2.0 mm,截面形式为C形(主要用于垂直构件)和U形(主要用于地梁和顶部水平横梁),门窗洞口、过梁采用两个C形构件组合成工字形截面。在龙骨的腹板上打出不同形状的槽孔,这些槽孔可使热传导中断,从而削弱由于龙骨形成的冷桥效应,改善钢龙骨的隔热性能。
芬兰针对薄壁钢板开发了一种新的连接方法-Rosette节点,这种连接通过在两块钢板间施压形成摩擦连接,使住宅中的钢屋架和墙板框架的工业化制作成为可能。在两块钢板上各开一个直径为20mm的洞,在其中一块钢板上开洞的钢材被做成“衣领”形,一块钢板上的卡环被压入另一块钢板的洞口圆周内,形成紧密连接的节点。