鋼結構技術(shù)論文
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
隨著(zhù)粘土磚逐漸被取消，空心砌塊和混凝土砌塊作為替代粘土磚的建筑材料，在節土節能和環(huán)境保護方面已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)生重大社會(huì )效益。根據材料不同，分為普通混凝土與裝飾混凝土小型空心砌塊、輕骨料混凝土小型空心砌塊、粉煤灰小型空心砌塊、蒸汽加壓混凝土砌塊和石膏砌塊。這些砌塊保留了粘土磚取材廣泛，施工方便，造價(jià)低廉的特點(diǎn)的同時(shí)，還有其獨特的優(yōu)勢：生產(chǎn)不毀壞耕地，無(wú)須燒制污染較小，耗能不足粘土磚的一半，自重輕，有利于地基處理，保溫性能更好，施工速度快，節省砂漿等優(yōu)點(diǎn)。是目前國家大力推廣的建筑材料。
但是空心砌塊與抹面砂漿結合不如粘土磚，容易在墻面產(chǎn)生裂縫，影響美觀(guān)。而且一般無(wú)法利用墻壁安裝物品，比如空調的掛機，因為強度較差容易損壞。作為外墻極容易滲漏，雨水會(huì )順著(zhù)空心磚到處滲漏，使人找不到漏水的位置，使用壽命比實(shí)心磚短?？招钠鰤K對施工要求更高，從玉樹(shù)地震現場(chǎng)來(lái)看，空心砌塊房屋已經(jīng)倒塌，混凝土框架實(shí)心粘土磚砌塊填充墻房屋安然無(wú)恙，如圖2-2，最主要的原因就是，空心磚砌塊沒(méi)有按照規范中設置圈梁和芯柱，導致玉樹(shù)地區地震受損嚴重，所以需要工程施工單位積累更多的施工經(jīng)驗和施工技能，并且嚴格按照規范施工。
加氣混凝土容重輕，強度大，隔熱、保溫性能好，可加工性好，其吸引隔音效果和抗震性能均優(yōu)于空心砌塊，建筑結構形式見(jiàn)圖2-3。但是，加氣混凝土砌塊孔隙率大，吸水高，因而不得砌筑在建筑物標高±0.00以下或長(cháng)期浸水或經(jīng)常受干濕交替部位。加氣混凝土砌塊表面強度低，在運輸和搬運過(guò)程容易缺角或斷裂現象，增加材料的損耗和浪費，因而在運輸和搬運過(guò)程應小心操作。加氣混凝土砌塊表面容易起粉末，也不易于與砂漿更好的粘結，所以砌塊墻體宜用粘結性良好的專(zhuān)用砂漿砌筑，若加氣混凝土砌塊墻上直接預留門(mén)窗洞口，容易造成門(mén)窗邊滲水或漏水現象。加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)齡期為28天，因而供應量受到一定的限制，不適宜小規模生產(chǎn)?？傮w來(lái)說(shuō)，加氣混凝土砌塊只要精心施工，規范操作，盡可能避免或減少施工中可能出現的質(zhì)量問(wèn)題，加氣混凝土砌塊到也是建筑砌體中較好的選擇。
3．混凝土框架結構
混凝土框架結構的梁、柱和樓板都是現澆而成的，如圖3-1，因此整體性較好，抗震度比較高，防水性比較好。配合砌塊填充墻和分割墻使用，既保證了抗震性能，又能發(fā)揮其自身優(yōu)良的特點(diǎn)，是目前最主流的低層和多層建筑體系。而且房屋內部空間分隔可以隨客戶(hù)的意愿而改變，二次裝修方便。
但是針對農村市場(chǎng)，框架結構也有其不便的地方。由于農村房屋建造工程規模較小，安裝模板，攪拌機械施工等的操作性沒(méi)有砌塊結構方便?；炷亮褐逍枰B護，濕作業(yè)較多，工程周期長(cháng)，專(zhuān)業(yè)施工隊伍至少需要三個(gè)月施工時(shí)間，農村一些非正規的施工隊伍的施工周期需要半年或更長(cháng)，人力資本投入也會(huì )相應增加。
4．鋼結構框架
目前我國鋼材產(chǎn)量已居世界首位，大力發(fā)展鋼結構房屋的條件已經(jīng)成熟，國家也在逐步調整政策鼓勵發(fā)展鋼結構住宅，鋼結構發(fā)展正步入黃金時(shí)期。鋼框架結構房屋最主要的特點(diǎn)是可以工廠(chǎng)加工成型，長(cháng)距離運輸和現場(chǎng)快速安裝，低層建筑鋼架進(jìn)場(chǎng)2-3天便可完成框架搭建。而且，鋼結構抗震性更加優(yōu)越，是地震區的優(yōu)質(zhì)結構體系，見(jiàn)圖4-1。
但是鋼結構的防火和防腐性能欠佳，每根構件都需要進(jìn)行防火和防腐處理，這樣結構在安裝時(shí)候容易碰掉漆或防火涂料。同時(shí)，鋼框架結構和砌塊墻體結合并不能像和混凝土那樣良好結合，熱脹冷縮時(shí)容易產(chǎn)生裂縫。另外，鋼框架結構構件一般為H型鋼，對于墻體屋面等部分是不規則面，在梁柱等部位處理起來(lái)相對麻煩。有部分工程采用速凝改良混凝土將鋼柱包裹，30-45分鐘就可拆模，定型模板不但可將外柱制成各種形狀，也可與各種砌塊連接，避免鋼材與砌塊之間由于兩種材料的熱脹系數不同而產(chǎn)生裂縫，同時(shí)起到防火和防腐的作用，這樣不僅提高結構性能，更能節約成本?？傊?，鋼框架結構的前景非常廣闊，隨著(zhù)技術(shù)不斷提高，結構的適用性也不斷的改善。
5．冷彎薄壁結構體系
在建設部大力推行鋼結構住宅政策的推動(dòng)下，不少房屋公司也開(kāi)始引進(jìn)冷彎薄壁型鋼結構體系。北新房屋有限公司在北京、山東等地建造了一批采用新日鐵工法的薄板輕鋼房屋；上海美建公司、上海綠筑住宅系統科技有限公司建造了一批代表北美體系的冷彎薄壁型鋼結構住宅別墅；博思格住宅部、鋼之杰有限公司也建筑部分住宅，但大部分住宅房屋業(yè)務(wù)出口海外市場(chǎng)。
薄壁輕鋼結構住宅的結構體系采用0.75mm-2.0mm的鍍鋅或鍍鋁鋅C型件組成，構件間距一般為600mm，屬于密肋式結構體系，如圖5-1。外墻一般采用水泥纖維板，OSB板，XPS等干掛式保溫和裝飾材料，骨架內填充隔音棉，內墻采用單層或雙層石膏板；樓板采用C型梁或桁架梁，上鋪OSB結構板材；屋面一般為桁架系統，上面鋪設OSB板，防水層以及玻纖瓦、瀝青瓦或鋼瓦等屋面材料，室內為石膏板吊頂。整套體系加工時(shí)，墻體龍骨腹板和樓面托梁腹板通常給予等間距的沖孔，以方便水電管線(xiàn)的穿越。
薄壁輕鋼結構住宅體系的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，自重最輕，基礎負載最小，運輸方便，施工周期短，工業(yè)化程度高，干作業(yè)工期約為2個(gè)月，可實(shí)現墻體及桁架工廠(chǎng)預拼裝，現場(chǎng)作業(yè)文明，廢料少，其材料均可再生利用，完全符合環(huán)保建筑的要求。薄壁輕鋼結構體系除基礎施工外可以完全做到干作業(yè)施工的結構體系。另外，薄壁輕鋼結構體系空間分割較為靈活，抗震性能優(yōu)越，同濟大學(xué)完成的足尺模型試驗顯示，9度罕遇地震下僅石膏板螺釘脫落，而且不受白蟻蛀蝕，適用面廣。
但是薄壁輕鋼體系也有其不盡人意的地方。主要是墻體板材不適合直接掛載，掛載需要連接在結構龍骨上，所以必須預先確定龍骨位置，否則容易破壞墻面，而且墻面破壞維修和建筑二次裝修均是非常麻煩的事情。墻壁和樓層內為空腔雖然里面填充有吸音棉，但是隔聲效果和撞擊聲依然能感覺(jué)到。整個(gè)結構體系只用螺絲釘連接，給人不是很結實(shí)的感覺(jué)。結構體系冷橋較多，如果外部不設置保溫板，保溫性能差。
6．結論
1) 砌塊結構、混凝土框架結構、鋼結構框架結構和冷彎薄壁結構體系是低層住宅的主流結構體系，各種結構體系有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。只有熟悉這些材料的特性，才能更好的揚長(cháng)避短的利用其各自特點(diǎn)。
2) 每種結構體系都有其適合的范圍，砌塊建筑適合對房屋要求比較低和地震設防烈度較低的地區；混凝土框架和鋼框架適合于地震烈度較高和住宅質(zhì)量要求較高的地區；薄壁結構體系適合于工期要求短，材料匱乏，環(huán)境破壞要求小的地區，例如旅游度假村。根據具體的要求可以選擇適當的結構形式。
3) 每種結構體系房屋的造價(jià)也不近相同，砌塊結構房屋最便宜，其次是混凝土框架結構房屋，最貴的是鋼框架和薄壁結構房屋，比混凝土框架結構貴10%-20%。所以，需要參考相應的經(jīng)濟條件選擇適當的房屋結構形式。
總之，隨著(zhù)中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，農村的房屋市場(chǎng)需求逐步釋放，參考本文對各種體系的介紹，對房屋結構形式選擇有所幫助。
參 考 文 獻
[1] 許強，陳剛，盧文浩，低層輕型鋼結構住宅設計，建筑結構，增刊Vol36，2006.6
[2] 沈祖炎，李元齊．高強冷彎薄壁型鋼住宅結構抗震性能研究報告[R]．上海：同濟大學(xué)建筑工程系，2007．
|
： 