我国的钢结构发展经历了20世纪50年代苏联援建、60-70年代钢铁短缺、80-90年代逐步恢复增长、21世纪以来的飞速发展四个阶段,本文笔者整理了我国目前钢结构的技术体系,可能不够全面,形式力求图文结合,以期抛砖引玉,与同行共享并探讨。
厂房物流体系
轻型龙骨房屋
快速组装钢结构房屋
模块化房屋
远大可建装配式钢结构
远大外墙系统特点:
内部采用CSR结构岩棉,导热系数仅0.034W/(m·K)。
符合个性化需求,多种外墙颜色任挑选。
高强度,钢板与岩棉粘结强度极高,达到350kN/m2 。
耐久性符合欧洲标准prEN14509耐久性测试最高标准。
防火安全,结构岩棉不燃,防火性能达A2级。
远大内墙系统特点:
采用轻钢龙骨做为骨架、内部填充吸音棉,外面铺设12mm厚防火石膏板,易于安装及拆卸,使房间结构可以轻易的任意改变。
防火安全,采用防火石膏板,防火性能达A级。
吸音、隔热,中间填充的吸音棉基本隔声量大于45dB、上下所有接口均用密封材料封阻。
杭萧钢结构高层住宅体系
钢结构梁柱系统
钢筋桁架楼承板
灌浆墙系统
轻质复合条板系统
钢结构住宅国外装配式住宅
装配式预应力楼板
装配式墙板
龙骨石膏板隔墙
宝钢装配式钢结构多高层住宅技术体系
1. 墙板技术
墙板性能优势:轻质高强、保温隔音、防火耐久
连接技术开发:安装便捷高效、连接安全可靠墙板柔性连接:整体性好、不易开裂、抗震性强
二次装修方便:免粉刷、便开槽、易吃钉吊挂
2.楼板技术
实现了楼板工业化预制
避免了现场支模、 钢筋绑扎
减少了现场湿作业
免除了二次粉刷
确保了楼板整体性3. 外墙保温装饰板
4. 建造过程实景
5. 内部装修
6. 代表作品
6.1 中国南极泰山站
工程总承包,高科技、绿色生态,科考示范站。
项目地点:南极 伊丽莎白公主地
建筑规模: 建筑面积1000㎡
竣工日期: 2014年2月8日
结构体系:轻钢框架(模块化)
外 墙:聚氨酯耐低温金属夹芯板
(氟碳涂层)与夹心岩棉板
内 墙:夹心岩棉板墙体轻钢框架
楼 板:轻型装配式6.2 中福城二期
中国首幢装配式钢结构高层住宅,冶金行业优秀设计项目一等奖。
项目地点:上海 黄浦
建筑规模: 建筑面积6.0万㎡,18层,
建筑总高:60m
竣工日期: 2002年
结构体系:钢框架-混凝土核心筒
外墙:蒸压加气混凝土挂板
内墙:蒸压加气混凝土砌块
楼板:压型钢板组合楼板
卓达装配式钢结构多高层住宅技术体系
卓达建筑体系同其他装配式钢结构住宅成套体系一样主要由结构体系、围护体系等组成。
1. 钢结构主体
与普通的钢框架-支撑体系相比,卓达集团绿色建筑钢结构体系采用的是异形梁柱-钢支撑体系。如上图所示,钢柱分别为T、L、十字形以及Z字形(双L形),钢梁根据墙体宽度需要采用窄翼缘H型钢梁。
该体系最大的技术优势是能够适应目前市场主流户型需求;传统的钢结构住宅,大都需要特殊户型设计,外立面以矩形为主(如远大可建),不能很好适应现代住宅外立面美观大方和户型采光的需求;与卓达新材结合,可以做到室内不露梁柱;传统钢结构住宅为人诟病的主要一点,就是室内凸梁露柱,影响美观和用户使用;充分考虑住宅产业化从设计、加工到施工各个环节,是整个产业链互动式设计的结果。2. 钢梁防火及隔音处理
钢梁的防火采用包覆新材防火板,在钢梁腹板的空腔处填充隔音岩棉解决钢梁的隔音问题;钢梁的布置应考虑后期装修效果确定梁的位置。
集团绿色建筑体系采用的是卓达新材防火板,钢梁处传热阻为1.907 (m2·K)/W,满足规范最小传热阻1.073(m2·K)/W的要求。
3. 外墙-复合保温装饰一体化外墙
一体化外墙是采用绿色低碳环保的卓达新材板为基础材料,把现场的施工作业转移到工厂完成,如下图所示:保温装饰一体化外墙板由新材板+保温+新材板叠合而成。具有以下特点:
1)工厂内加工制作可与主体施工同时进行;
2)现场主要以安装为主,无湿作业;
3)工序简单,施工速度快;
4)现场高空作业次数少,安全隐患大大降低;
5)主体结构挂件可实现工厂化安装,降低现场施工难度,加快施工进度。4. 内墙-复合保温装饰一体化隔墙
轻质复合条板(SIP复合保温墙板),工厂加工,现场安装,轻质高强。
5. 楼板
5.1 钢筋桁架楼板钢筋桁架模板是将楼板中的钢筋制作成钢筋桁架,并将钢筋桁架与压型钢板焊接成一体的楼板专用构件。在其上浇注混凝土,形成楼板。待混凝土达到强度后,下部薄铝板可方便拆除,象普通现浇板一样抹灰。具体做法是工厂焊接好钢筋桁架,现场浇铸混凝土。
特点:现场钢筋绑扎工作量可减少50%~60%,现场钢筋绑扎量在5~8kg/m2之间,可进一步缩短工期;桁架受力模式可以提供更大的楼承板刚度,可大大减少或无需用施工用临时支撑;底模不参与使用受力,无需考虑防腐及耐火问题,且可撕掉,便于装修。
5.2 预制装配桁架式楼板
预制装配桁架式楼承板方案主体思路是,将楼板设计为正交桁架,上面表面材料为卓达新材或卓达新材叠合其它材料而成。
这种楼板方案的优点:现场基本无湿作业,装配化程度高,加工和安装效率高;
但是在我国现行规范体系下,该方案也存在明显的问题:
现阶段,对于类似高层住宅这样的建筑体系,在分析计算时有一个基本假定:即刚性隔板假定,也就是说认为楼板体系是一个刚性无穷大的构件。如果采用完全装配式,当地建设主管部门和审图结构很难认可。现状是,即便是预制混凝土住宅结构,为了保证符合此假定,预制楼板要保留至少60mm的现浇层。
如要突破这一点,需要同当地建设主管部门,审图办、及相关领域专家前提充分沟通,在他们的相关建议和指导下进行充分论证,保证安全可靠地前提下进行应用。
6. 楼梯6.1 预制混凝土楼梯+卓达新材面层
6.2 装配式钢结构桁架+卓达新材板楼梯
装配式钢结构桁架+卓达新材板楼梯
优点:自重轻,装配化程度高,便于工厂化制造和现场安装;
缺点:由于自重轻,振动频率较高,人在上面走过时容易产生不舒适感和缺乏安全感,尤其是高层住宅的楼梯作为重要的逃生和消防通道,要慎重选用。
预制楼梯的两个备选方案中,建议选用预制混凝土楼梯+卓达新材面层方案,不仅可以满足装配化需求,同时可满足各种现行规范的要求。
7. 工程实例
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