钢结构房屋是第三代建筑,它采用制作H型钢及薄壁冷弯C、Z型钢组合或建筑骨架,屋面和墙体采用彩色涂层压型钢板或夹芯彩钢板,在发达已基本取代传统的钢筋混凝土建筑。它具有总量轻、跨度大、用料少、造价低、节省基础、施工周期短、可靠、造型美观等优点。钢结构房屋广泛应用与单层工业厂房、仓库、商业建筑、办公大楼、多层停车场及民宅等建筑物。
钢结构房屋是以等截面或变截面H型钢为承重主体以C型、Z型檩条及柱间支撑为辅助连接件,通过螺栓或焊接等方式固定,屋面和墙面以彩色压型钢板围护而形成的新型建筑体系。钢结构房屋与传统建筑结构相比具有诸多特性:材料强度高:钢的容重虽较大,但强度却高得多,与其它建筑材料相比钢材的容重与屈服点的比值小。
房屋自重小:钢结构房屋主体结构的含钢量通常在25KG/-80KG左右,彩色压型钢板的重量低于10KG。钢结构房屋的自重仅为砼结构的1/8-1/3,可大大降低基础的造价。
可靠:钢材质地均匀,各向同性,弹性模量大,有良好的塑性和韧性。为理想的弹性-塑性体,因此钢结构房屋计算准确,可靠性强。
工业化生产程度高:能成批大量生产,制造度高。采用工厂化制造、工地安装的施工方法,可大缩短工期,提高经济效益。
美观:钢结构房屋的围护为彩色压型钢板,使用年限为三十年不褪色,不锈蚀。由于彩钢板颜色的多样性,使得建筑物线条明朗,观感舒适,且比较容易造型。
重复利用:钢结构房屋的主体骨架连接为高强螺栓连接,围护板为自攻钉连接,拆卸比较方便,若建筑需要搬迁,只要拆掉螺栓把钢结构房屋件运到需要的地方,重新组合即可。
抗震性能好:钢结构房屋由于主要承重构重构件为钢结构,其韧性和弹性较大,檩条的抗剪和抗扭作用以及柱、梁间的支撑,大大加强了整体结构的稳定性。
适用范围广:钢结构房屋适用于各类工业厂房、仓库、超市、高层建筑等。
轻钢结构住宅国外发展现状及轻住宅技术工艺问题
<一>、轻钢结构住宅国外发展现状
轻型钢结构建筑,是指以轻型冷弯薄壁型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、薄钢板、薄壁钢管、热型热轧型钢及以上各构件拼接、焊接而成的组合构建等为主要受力构件,大量采用轻质围护隔离材料的单层和多层建筑。目前,我国轻型钢结构发展正处于起步阶段,并没有大规模的用于房屋建筑。国内外学者对轻钢结构住宅这一领域进行了大量的研究。
美国的多层轻钢建筑住宅技术是一项综合的技术,在二战以后应用广泛。
随着新型建材的出现、加工设备的不断完善,建筑总体实现了设计、分析、出图的程序化,而且从构件加工、设计施工、经营管理等都实现了一体化。而且在钢结构工程标准的不断修订和广泛的宣传,该行业发展迅速。
日本轻钢建筑的发展一部分得益于自身的不断提升,另一部分也得益于由美国引进的轻钢结构体系。由于日本常常受到地震的侵害,因此为钢结构科研等方面给予高度重视,使得该领域的进步迅速。2000年,日本钢结构住宅就已经实现了钢结构住宅的通用化,形成了完整的住宅构件市场供应体系。
由于看中了钢结构住宅可以提供的保证,以及其对室内空气质量的影响较低,加拿大每年约300万吨轻型钢结构用于新建住宅建筑中;英国业综合考虑了钢结构的诸多特点,几乎70%的建筑面积应用为钢结构,而且95%的建筑用钢被回收。
<二>、轻钢结构住宅技术工艺问题
1、耐火性差
钢结构较致命的弱点就是耐火性差。钢结构本身不会燃烧,但是它对于温度非常的敏感。通常它的耐火是15min,在450~650℃时就会丧失承载能力,发生较大的变形,甚至导致结构坍塌。因此人们对于它在这方面的性能十分担忧。在其表面涂防火材料十分的必要,虽然在大火的情况下也可能避免不了结构的损坏,但是可以延长结构损坏的时间,供人们逃生。现在常用的钢结构防火保护方法有在结构外添加外包层、喷涂石灰水泥或石膏砂浆、采用膨胀材料等,都可以达到所需要的目的。
2、施工技术工艺不完善
我国低廉的劳动力很充裕,但由于市场没有大量的需求,钢结构施工过程需要加复杂的工具所以成本上很高,各个施工团队所能完成的工作十分有限,能够掌握钢结构施工技艺的人员并不特别多。一旦这项技能被很好地利用,工艺流水线十分的顺畅,那么就可以从施工层面充分发挥材料的优点。
3、设计研究不深入、综合型人才少
我国多采用平面分析方法进行设计,较少考虑整体结构的空间作用,结构设计过于保守,没有充分发挥材料的承载能力,整体用钢量还是较大。在软件开发方面,国外轻钢结构软件有STAA-DⅢ/pro系列、通用结构分析软件SAP.x系列、ANSYS等,都得到了较好的应用。国内也逐渐开发了有PKPM系3D列、3S、PS2000,这些软件都方便了轻钢结构设计,希望他们能够广泛地应用于实际工程,而不是仅停留在数学模型中,这还需要科研工作者们的不断努力。同时还需要注重人才的培养,加强产业的创新能力。
随着我国与接轨的程度不断提高,国外已经拥有了丰富的理论基础和实践经验,并且收益良好,已逐渐打入了我国市场。我国在该领域也需要不断学习、打造自己的品牌和特色,赢得市场的竞争力,重要的是造福于人民的生活。轻钢结构的发展,不仅有益于建筑业本身的进步,是一种有益于环境的大事,具有很好的发展前景。我国轻钢结构住宅建筑处于摸索阶段的时期,在示范阶段积极尝试,逐步完善技术,稳步地推广。
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