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        剛結構建筑

        裝配式鋼結構建筑的技術發展

        發布日期:2020-04-10 作者:杭州立行建筑工程有限公司 點擊:

                 基于目前裝配式鋼結構住宅建筑存在的價格高、體驗不如混凝土結構、施工復雜、圍護結構耐久性小于主體結構等問題,政策的支持促進了裝配式鋼結構建筑的技術發展,從結構體系和圍護體系兩方面闡述現有技術發展情況。


        理念如下:


                  (1)摒棄傳統裝配式結構“重結構、輕建筑、無內裝”的陳舊觀念,開啟由結構系統、圍護系統、設備與管線系統及內裝系統四大系統集成設計的新時代,做到以建筑功能為核心,以結構體系為基礎,以工業化的圍護、內裝和設備管線部品為支撐。


                  (2)以六化理念“標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應用”貫穿整個產業鏈。


                  (3)在標準化的基礎上,追求構件、部品的通用化,通過通用化,實現生產的前置化、產品銷售的零售化、利用工廠化生產加強對產品質量的控制。


         結構體系


                  目前多高層裝配式鋼結構建筑的結構體系,傳統的有純框架、框架-支撐體系,新型的有集裝箱、鋼管束、鋼異形柱等。各類鋼結構體系的特點如下。


        1.純框架體系 


        該體系具有如下優點:


                  (1)可根據建筑功能的需求進行梁柱的靈活布置,可增加建筑使用空間的利用率?!?/p>


                  (2)自重較輕,材料延性好,有利于抗震。


                  (3)構件的生產、運輸和現場的安裝快。


        不足之處:


                  (1)由于純鋼框架抗側力剛度較小,為了控制位移,構件的截面很大。


                  (2)鋼框架屬于有側移結構,因此較難滿足高烈度地區對建筑抗震性能的要求,建筑層數及高度受限較嚴重。


                  (3)變形較大,舒適度較差。


        2.框架-支撐體系


        該體系具有如下優點:


                  (1)同純鋼框架建筑,可根據建筑功能的需求進行梁柱的靈活布置,而支撐可選擇設置在不影響建筑使用功能的位置,構件截面尺寸更小,進一步增加建筑使用空間的利用率,同時降低了整體用鋼量。

                  (2)由于支撐的存在,較純框架建筑,鋼框架支撐體系抗側力能力有顯著增加。柱長細比限制較純框架結構有較大優勢,截面尺寸可有效減小,建筑層數和建造高度有較大提升。


                  (3)自重較輕,材料延性好,有利于抗震。


        不足之處:


                  (1)支撐布置受建筑功能的影響,不易找到合適布置位置。


                  (2)構件截面較大,對建筑功能產生一定影響。


                  (3)支撐(大撐)布置位置零散,造成結構剛度不均勻。


        3.集裝箱體系


        該體系具有如下優點:


                  (1)可像積木一樣將各個功能房間或戶型進行多樣的組合。


                  (2)建設周期較短。


                  (3)取材較容易。


        不足之處:


                  (1)抗震性能較低,連接及單體強度較難滿足高抗震設防烈度地區的高層建筑建設需求,適用于低、多層建筑。


                  (2)集裝箱常規尺寸難以滿足國內住宅市場對層高和房間開間的要求。


                  (3)使用運輸行業淘汰的集裝箱,可能會由于自身質量問題產生安全隱患,但使用新集裝箱進行改造成本較高。


        4.鋼管束、鋼異形柱體系


        該體系具有如下優點:


                  (1)采用鋼管束、鋼異形柱代替傳統混凝土剪力墻,基本做到室內不凸柱,在平面空間上最大化的服務于建筑。


                  (2)同混凝土墻一樣,平面布置可跟隨建筑功能房間的需求靈活調整。


                  (3)鋼管束剪力墻、鋼異形柱較常規混凝土墻柱,承載力和構件延性更好,施工效率更高。


        不足之處:


                  (1)較常規鋼結構,用鋼量增大。


                  (2)較常規鋼管混凝土柱,由于此類構件空腔數量較多,截面較小,因此對混凝土作業的質量要求更高,人工及材料成本有一定的上升。


                  (3)組合截面在工廠生產過程中,在具備完整的機械化生產線前,人工及時間成本較高,且焊接次數較多,焊縫較多,質量較難控制,同時檢測成本也相應提高。


                  (4)設計方法缺乏現行規范支持,設計工作需進行論證。


        圍護體系


                  裝配式鋼結構建筑提倡采用非砌筑墻體,采用工廠預制墻板。根據圍護體系應用位置,分為外墻、內墻和分戶墻;根據圍護體系的構成形式和主要構成材料,分為預制混凝土墻板、輕鋼龍骨類復合墻板、輕質條板和夾心板等。外墻板和內墻板需分別滿足如表1所示性能。


                  目前常用的墻板有,預制混凝土復合墻板、輕鋼龍骨類復合墻板、灌漿墻、蒸壓加氣混凝土條板、金屬面板夾心墻板等。


         1.預制混凝土復合墻板


                  由鋼筋混凝土結構里層、保溫層和混凝土飾面層復合而成的承重或非承重的復合墻板。


                  優點:集圍護、保溫和裝飾一體化,具有強度高、保溫隔熱性能好、材料耐久性好的特點。


                  不足之處:面密度較大、施工難度大、安裝效率較低。


         2.輕鋼龍骨類復合墻板


                  以紙面石膏板、纖維增強水泥板等各種輕質薄板為面層材料,以輕鋼龍骨為骨架,中間為空氣層或填充聚苯泡沫、巖棉等保溫吸聲材料的復合墻板。


                  優點:具有質量輕、現場全干法施工、施工便捷、保溫隔熱性好、易穿管線的特點。


                  不足之處:任意吊掛性、耐久性及抗撞擊性取決于面板材料,通常低于混凝土類材料。


         3.灌漿墻


                  以輕鋼龍骨為骨架,兩側用纖維增強水泥板作為面層,然后在骨架與面層板形成的空腔內灌注輕骨料混凝土,形成的實心復合墻體。


                  優點:與輕鋼龍骨類復合墻板類似,具有質量輕、保溫隔熱性好、易穿管線的特點。


                  不足之處:現場存在濕作業、施工質量較難控制。


         4.蒸壓加氣混凝土條板


                  以水泥、石灰、硅砂等為主要原料再配置不同數量的鋼筋網片的一種輕質多孔的墻板。


                  優點:具有質量輕、耐火性能好、可加工性強、耐久性好的特點。


                  不足之處:強度較低、抗沖擊能力差,易破損,易出現干縮裂縫。


         5.金屬面板夾心墻板


                  兩側用金屬面材料形成面層,中間夾以保溫隔熱材料的復合墻板。


                  優點:多用于工業、公共建筑,具有施工便捷,可拆裝的特點。


                  不足之處:金屬面板不耐腐蝕,需采取措施提高其耐久性。


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