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我国建筑用钢结构住宅关键技术取得突破性进展

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-23 10:00:11 [收藏]

    在欧美、日本等发达国家和地区，建筑用钢量已超过了钢材总消费量的50％，大多数建筑工地作业是悄然无声的：吊塔忙碌地吊着钢柱子，电焊工手中不断闪烁着弧光，摩天大楼大都是用钢“建造”出来的。

    在世界各地钢结构大厦愈造愈多之时，我国钢结构住宅发展现状如何？钢结构住宅的关键技术研究取得了哪些进展？近日，全国钢结构住宅建筑体系与关键技术研究技术交流现场会召开，来自各地建筑节能与墙体改革办公室、钢结构住宅建筑体系与关键技术研究课题承担单位、房地产开发企业和设计院、新型墙材生产企业等部门的代表汇聚济南，重点就建设部推广钢结构住宅的思路和目前工作的进展、钢结构高层住宅的成套关键技术、钢-混凝土组合结构的抗火设计问题、方钢管-混凝土柱及梁柱节点等钢结构住宅的关键技术进行了探讨和交流。目前，我国已建成钢结构住宅200万平方米，《钢结构住宅设计施工规程》和《钢结构住宅国家建筑标准设计图集》预计2004年底完成。与会专家一致认为，经过几年的研发工作，我国钢结构住宅的外墙板的性能和技术要求已经明确，关键技术已经取得了突破性进展和阶段性成果。

    钢混结构符合国情

    继建设部决定于2000年7月1日起在我国各大城市禁止使用实心粘土砖后，各地纷纷进行墙体改革，积极探索新型的墙体材料及其配套的结构体系，以实现建筑的环保、节能、产业化。钢结构，被誉为绿色建筑，其领先优势不言而喻，可以说正是符合上述要求的新型结构体系之一。相对其他建材结构而言，钢结构具有强度高、自重轻、跨度大、外形美观、施工污染少、可循环再生等一系列优点。其次是使用率高。使用面积较其他建材结构的写字楼提高7％，同样的面积可多出一间办公场所。再次它使用寿命长。抗震、防腐、防白蚁，密实的整体结构能有效防止渗漏水，使用寿命长达百年以上。由于钢结构性能优越，符合国际绿色建筑潮流，美国的民用住宅采用钢结构的从上世纪90年代的5％，发展到世纪末的25％，日本钢结构建筑年耗钢量达4000万吨，约占日本年钢产量的30％－40％，而我国钢结构住宅尚处于启动、逐步发展阶段，目前建筑钢结构用材只占我国亿吨钢产量的1.5％左右。

    同济大学李国强代表认为，钢结构的成本较高，不利于推广应用。而钢-混凝土混合结构（以下简称钢混结构）采用混凝土剪力墙假外围钢框架的结构形式，这种结构兼有钢结构施工速度快和混凝土结构刚度大、成本低的特点。与全钢结构比，具有节省型钢与节点用料，降低结构成本等优点；与全混凝土结构比，又具有减轻结构自重、节约基础造价、加快施工速度等优点，被认为是一种符合我国国情的较好的高层建筑结构形式，用于住宅可兼顾提高产业化程度及降低成本的要求。为研究解决钢结构特别是钢-混凝土混合结构在高层住宅中的有关技术问题，同济大学联合上海冶金设计研究院、南京旭建新型建材公司、上海伊通公司、浙江精工钢结构建设集团公司、上海美建钢结构公司和中远置业集团公司等，联合提出的“高层钢-混凝土混合结构住宅体系的研发研究”项目，在建设部作为科技项目立项。这一课题从2001年6月正式启动，经过近三年的研究，取得了不少成果。针对多层住宅、小高层住宅、点式高层住宅与板式高层住宅，提出了与钢-混凝土混合结构相适应的一室两厅、两室两厅、三室两厅和四室两厅建筑方案。根据钢结构及住宅的特点，对钢结构住宅进行了合理分类，提出了钢结构住宅基本设计模数系统方案，并按模数化思想构建了一组钢结构住宅典型房型，探寻了钢结构住宅产业化需求的标准化、系列化与用户需求的多样化相统一的可能性。选用一典型住宅方案，对钢-混凝土混合结构用于8层、11层、14层和17层住宅的适用进行了系统的设计研究，发现混合结构中钢框架部分主要承担竖向荷载，水平荷载主要由混凝土筒体承担；混合结构可以较理想地满足多高层住宅的建筑与结构设计要求；在结构层数增加的情况下，钢框架部分柱构件的变化较为均匀，而梁截面基本没有变化，这一规律适应住宅产业化发展的需求。

    墙体材料特别考虑

    建设部科技发展促进中心高级工程师张小玲指出，钢筋混凝土与聚苯板复合装配式墙体要解决好应用技术。我国各地正在普遍实施建筑节能标准，一些开发单位想因地制宜地生产一种复合板。这种板材内外侧均为普通钢筋混凝土，中间夹有50mm的聚苯板，配上构配件与钢结构框架连接。这种板材在实际应用中出现了较普遍的开裂的现象。这种板材如果取得到良好的使用效果，必须解决好应用技术。包括连接件，板缝处理技术和使用图集。我国的墙材生产商要特别注意，一种板材在实验室条件下有很好的性能，未必在使用过程中还有很好的性能。如果生产商只是向市场提供板材，而不解决其应用技术，肯定是没有出路的。

    她认为，普通加气混凝土砌块与其它材料复合可以作为钢结构住宅的外墙。普通加气块的优点是价格低，缺点是耐侯性能差。所以普通加气块最好不要暴露在外墙外表面直接与大气接触，应尽量与有较好耐候性能的外墙材料复合使用。同时，硬质水泥木屑板在低层钢结构住宅中将有很好的前景。我国已经有几家硬质水泥木屑板即SFC板的生产线。它的生产技术源于日本，是用2500吨压缩机成型的板材，将水泥的硬度和强度以及木纤维的粘性和耐力有机的结构起来。如果我国自产的SFC板确实具备日本产品的性能，它的确是非常好的适用于钢结构住宅的墙板材料。

    一些厂商看到了钢结构住宅在我国的发展前景，准备上专用于钢结构住宅的外墙板生产线。如果上加气混凝土类的板材，其性能不能低于ALC板。如果上SFC板，其性能要达到日本积水化学工业公司生产的积水硬质水泥木屑板的性能。

    重点课题喜结硕果

    山东莱芜钢铁集团公司积极承担了国家建设部2001年重点研究项目―――H型钢钢结构节能住宅建筑体系研究课题。目前，该课题研究成果通过了国家建设部的科技成果鉴定，技术上达到国内领先水平。

    经过四年的努力，莱钢已设计开发了100余万平米的钢结构建筑，从高层、多层、别墅、民居到公共建筑、工业建筑，形成了较为完善的建筑节能体系、结构体系、墙板体系、设备体系、施工技术与组织管理体系及标准化体系。其中，莱钢樱花园小区是国内首个全部利用国产H型钢建设的钢结构节能住宅小区，为山东省示范工程。上海“世福汇”钢结构工程荣华首届中国建筑钢结构金奖（国家优质工程）。

    莱钢集团副总经理谢振清介绍说，建筑节能设计主要从建筑体型、内外墙、屋面、楼地面、门窗、楼梯间等细部分别采取相应措施，具体措施是：控制建筑体型系数，在满足户型功能要求前提下，设计时尽量将体型系数控制在0.3以内；队伍面采用现喷硬质聚氨酯发泡、憎水型珍珠岩板、SBS卷材等技术进行保温隔热处理；对楼地面及地下室顶班进行保温处理；选择合适的门窗、控制窗墙面积比；其它细部的保温处理，如在楼梯间入口处设门斗，提高楼梯间的保温性能。局部山墙剪力墙、外露钢构件、楼梯间剪力墙等冷热桥部位采用聚苯板外包。

    为了达到建筑物防火等级的要求，在施工过程中分别采用了三种方式对钢构件进行防火处理：包覆防火板、喷涂防火涂料、水泥砂浆包覆。同时，结合钢结构施工特点，他们研究并使用新设备、新技术、新工艺以及科学的施工组织管理方法，提高工效，实现流水作业，使钢结构住宅的施工优势得以充分体现。　　　　　　　　　　　　

    　来源：中华建筑报
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