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为什么高层钢结构住宅很少?

时间:2021-07-15 来源:藤林钢结构有限公司

先说结论,装配式钢结构体系势必成为未来的发展趋势。

一、钢结构住宅的优点

1.1原料生产阶段

虽说钢材在冶炼过程中会产生一氧化碳、二氧化硫等污染物,但钢材在生产阶段的总能耗,二氧化碳、粉尘等排放都比混凝土生产阶段低。而且,钢结构住宅使用的红砖,水泥,砂石等材料用量比较少,减少对耕地的破坏。

1.2施工阶段

在节约资源和缩短工期对比混凝土结构有明显的优势。施工过程中不需要使用木模板和脚手架,可节约木材资源。作业过程大多是干作业,可节约大量水资源。此外,从构件的生产,运输,安装等过程,受天气影响较小,基本上可以全天候作业,施工工期短。

1.3使用阶段

钢结构的承载力高,截面积小,自重轻,可建造开间和进深更大的房屋,建筑布置和户内空间分隔更为灵活。

1.4回收阶段

相比于混凝土结构,钢结构建筑的扩建,改造,拆除等都比较容易,且不会产生粉尘污染、建筑垃圾,回收利用率比较高。

1.5工程造价

钢结构住宅的直接造价可能略高于混凝土结构或不相上下,但其全生命周期的综合效益却明显高于传统的住宅,且符合住宅产业化和可持续发展的要求。

既然钢结构对比混凝土结构有这么多优势,那为什么国内使用率这么低呢?

我们不要光把目光局限在国内,看看国外发达国家关于钢结构住宅的使用情况。

二、国外钢结构的发展情况

2.1日本

日本是世界上率先在工厂里生产住宅的国家,早在20世纪60年代初期,日本为弥补战后本国建筑业人员不足, 提高生产效率, 降低建设成本, 政府制定了一系列政策对住宅构配件采取标准化、工厂化、系列化生产, 这是日本住宅产业化的初始发展阶段。到了70~80年代, 日本的经济处于大发展阶段,钢铁企业采用先进的转炉氧气顶吹新工业,产量大增,因此钢结构建筑得到飞速的发展,其中就包括了大量的产业化钢结构住宅。目前,日本钢结构装配住宅的生产己形成独立行业,每天都有一二百幢钢结构住宅建筑从工厂的流水线上制造出来,真正实现了商品化供应。

日本新建的1~4 层建筑大都采用了轻钢骨架结构体系,其结构形式与美国大体相同,但有其独特的地域风格,即把日本传统的木结构住宅改进成钢结构和合成板结构,并采用米制整数值的模数,主要特点是采用1m 为模数。

2.2欧洲

随着二战的结束,欧洲各国需要大量的修建住宅,当时各国工业化发展已经有了一定的成效,促使住宅的建造也产生了工业化的装配方法,建造了很多快捷简易的建筑,并形成了与之配套的完整的、系列化的、标准的住宅建筑体系,这是轻钢结构发展的雏形。这些住宅的建设不仅使居民的居住问题得到了解决,而且对这些国家之后的经济快速发展也起到了巨大的推动作用。

之后,对于轻钢结构住宅,欧洲各国都朝不同的方向发展。法国是世界上最早推行建筑工业化的国家之一,首创全装配大板工具式模板现浇工艺,建立了许多专用体系,这就是世界上“第一代建筑工业化”,之后向“第二代建筑工业化过渡”并以发展通用构配件制品和设备为特征。具体发展过程是:1977 年成立了构件建筑协会,来发展构配件制品和设备;1978 年制定了尺寸协调规则,提出了工业化建筑体系,它由一系列能够互相代换的定型构件组成,编制了建筑体系构件目录,建筑师可任选其中的构件,以自己的构思组成各种各样的住宅。80 年代中期就编制了构件逻辑系统,90 年代末又编制了住宅通用构件 C5 软件系统,对构件逻辑系统进行了完善,该时期还建立了较多的专用住宅结构体系。

丹麦发展住宅通用体系化的主要方向是产品目录设计;并将模数法制化,居民住宅也大多采用多样式的装配式板墙体系。

瑞典作为世界上住宅产业化最发达的国家之一,亦有其特点,其中约 80%的住宅都是以通用部件为基础的住宅体系,值得一提的是瑞典的产业化住宅公司生产的独户住宅在世界各国很畅销。

BSAIS 工业化建筑体系是意大利住宅建筑体系的最大特点,它适用建造多层钢结构住宅,各生产过程采用 CAD 软件辅助设计和 CAM 软件辅助制造。其具有结构受力合理、抗震性能好、施工速度快、造型新颖、居住舒适方便的特点。

2.3美国

美国钢结构住宅建筑市场发育十分完善,住宅所用构件和部品的标准化、系列化程度很高,几乎达到100%,并且己经达到了很高程度的商品化、社会化,各种施工机械、设备、仪器的租赁化也非常发达, 其商品化程度已达到40%。美国的住宅以郊区的低层轻钢结构为主,住户可以根据各自的需求设计出自己满意的方案, 再对照住宅产品目录, 购买所需的材料、构件、部品,然后交由建筑承包商建造。其特点是采用标准化、系列化的构件部品,进行现场装配式施工,施工速度快,产业化程度高,并且用户根据自己的使用需求对标准化的构件部品进行组合,满足了住户所需的建筑使用功能,解决了钢结构住宅标准化和多样化之间的矛盾。

由此看来,钢结构在国外发达国家的运用已经非常成熟了,中国逐步推行装配式钢结构,主要还是观念和时间问题。

三、为什么国内装配式钢结构住宅很少?

3.1从业者的观念问题

不管是建筑设计、结构设计,还是最后落地施工,大部分从业者接受的教育都是按照混凝土结构那套模式来培养的,钢结构设计、施工相关课程还是比较少的。

这样就给大部分从业者造成了一种思维定式,从初期方案、到设计,再到施工都是按照混凝土结构来考虑的,这样无疑给钢结构的推广增加了难度。

3.2消费端的观念问题

对于住宅,普通人最关心的就是房价,所以,不管是开发商,还是消费者,都更倾向于直接成本更低的混凝土结构或者砖混结构。而钢结构的全寿命周期成本(包括设计、采购、使用、维修等等)是比混凝土结构要低的,但开发商为了资金回流和周转,更倾向于直接成本低的混凝土结构,着眼于短期利润,这也导致钢结构住宅难以推广。

3.3集结构、保温与外饰面一体的外围护结构体系尚未很好解决

围护体系与主体结构匹配性较差。缺乏标准化的集保温隔热、隔音、防渗和装饰一体的“三板”构件及围护体系,轻质空心墙体接受度不高,预制墙体间连接及其与主体结构的填缝难处理,墙板、门窗的保温、隔热、隔音、气密性难保证,“三板”存在渗漏和开裂现象。

3.4钢结构产业配合程度低

钢结构需要开发商、设计、安装、装饰装修等各参建单位全力配合,信息共享。但从目前来看,甲方一家独大的现象难以改变,这也影响着钢结构建设过程中的效率和质量。

3.5缺乏专业能力强的人才和施工人员

钢结构设计、安装,特别是节点构造,技术含量较混凝土结构、砖混结构要高,但目前从业人员来看,缺乏专业的钢结构一体化设计人员和专业的安装操作人员。

3.6缺少大型钢结构企业

目前国内大部分钢结构企业都以中小型企业为主,生产规模小,技术能力不足,低端产能多,缺少大型的集设计、加工、安装、装修、售后一体化的企业。

四、如何破局?

其实可以参照美国和日本的推广模式。

1、建立完善的住宅产业化政策;

2、组织制定了钢结构住宅构配件标准化、模数化的强制性标准;

3、建立住宅部件的认证制度;

4、政府要对钢结构住宅的科研投入、技术指导、扶持发展、税收优惠等方面给予的政策支持。

相信,以后钢结构住宅会越来越多!


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