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北美流行的輕鋼別墅，為什么來到中國水土不服？

冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系是一種密肋型板墻體系，源于輕木結(jié)構(gòu)。該體系以“肋”(間距一般為400~600 mm的冷彎型鋼墻柱、樓蓋梁和屋蓋梁)承受重力荷載并要求上下對齊直接傳遞重力荷載，以“板”(各類剪力墻板)抵抗由地震荷載和風(fēng)荷載產(chǎn)生的側(cè)向作用力。主要應(yīng)用于低層(3層及以下)及多層房屋(6層及以下)，在北美已經(jīng)有30多年歷史并已廣泛應(yīng)用，是一項(xiàng)非常成熟的結(jié)構(gòu)體系。(下文以輕鋼結(jié)構(gòu)指代冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系) 在我國，本世紀(jì)初就有企業(yè)引進(jìn)輕鋼結(jié)構(gòu)，在商業(yè)地產(chǎn)、旅游景區(qū)、農(nóng)村自建房等領(lǐng)域均有應(yīng)用。住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部2011年發(fā)布了《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱低層規(guī)程)，為3層及以下低層輕鋼住宅的設(shè)計(jì)和驗(yàn)收提供了依據(jù)，適用于6層及以下輕鋼住宅的《冷彎薄壁型鋼多層住宅技術(shù)規(guī)程》目前正在編制中。雖然在四川、甘肅等地震災(zāi)區(qū)有成片較大規(guī)模的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅區(qū)，但總體而言，輕鋼住宅推廣較為困難，一直出于不溫不火的狀態(tài)。 輕鋼結(jié)構(gòu)的性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的磚混住宅，傳統(tǒng)房屋因?yàn)椴痪邆淇拐鹦院腿狈κ孢m性而長期遭到詬病。如今輕鋼房屋已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，下面就來看看輕鋼房屋的有哪些優(yōu)勢。 1、輕鋼房屋非常安全，抗震9度不倒?？煞琅_風(fēng)12級，屋頂承重積雪1.5米，這是因?yàn)殇擙埞禽p巧，堅(jiān)固，是優(yōu)質(zhì)的建筑材料，且具有很好的延展性和韌性。 2、輕鋼房屋的建造速度非?？欤粭?00㎡房屋的施工周期在1個(gè)月之內(nèi)。這是因?yàn)檩p鋼房屋的部品都是在工廠生產(chǎn)的，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后都由工人直接組裝便可完成，因此耗時(shí)很短。 3、輕鋼房屋的生產(chǎn)工廠化和機(jī)械化程度高，商品化程度高。建房所需的主材都是在工廠生產(chǎn)的，原材料用機(jī)械設(shè)備加工而成，效率高，成本低，質(zhì)量也有很好的保障。這些設(shè)備多半引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，很多大企業(yè)的新型房屋產(chǎn)品具有國際品質(zhì)。 4、輕鋼房屋80%的材料可以回收再利用。從主材來看，鋼材不會隨著時(shí)間的流逝生蟲或者變?yōu)樾嗄?，若干年拆除后可以回收再利用，非常環(huán)保，也非常經(jīng)濟(jì)。 5、輕鋼房屋主體結(jié)構(gòu)的使用壽命為90年，是傳統(tǒng)房屋的3倍。我們傳統(tǒng)房屋30年就變成了危房，輕鋼房屋耐用性好，非常劃算。 6、輕鋼房屋具有可移動性，如果遇到拆遷，輕鋼房屋可以拆分為很多部件，運(yùn)輸?shù)叫碌攸c(diǎn)后重新安裝即可。因?yàn)檫@些部件都是通過螺絲和連接件連接到一起的，安裝、拆卸非常簡單。 7、輕鋼房屋造型美觀多樣，各種風(fēng)格的房屋都是由設(shè)計(jì)師精心設(shè)計(jì)的，有很多款式可選擇。 8、輕鋼房屋適應(yīng)性非常強(qiáng)，無論是在寒冷的東北，還是炎熱的海南，都非常適用，只不過建筑的構(gòu)造有所不同而已。房屋綜合性價(jià)比優(yōu)如傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。 眾多優(yōu)勢的輕鋼房屋為什么在中國會水土不服呢?原因在于輕鋼房屋的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)是目前制約輕鋼房屋和鋼結(jié)構(gòu)房屋推廣的主要瓶頸，國內(nèi)輕鋼房屋大多采用兩板一夾心的常用做法，這個(gè)做法完全照搬北美體系和新西蘭體系，在國外，這個(gè)體系已經(jīng)被大家接受，但是來到中國，習(xí)慣“秦磚漢瓦”的中國人，**次看到輕鋼住宅房屋會聯(lián)想到工廠的活動板房，加之中國的國情，中國人對防偷防盜意識非常強(qiáng)，老百姓對房屋的安全要求比較高，蓋一套安全結(jié)實(shí)，實(shí)實(shí)在在有實(shí)心的墻體，是他們對房屋**基本的要求，老百姓對輕鋼房屋的**初認(rèn)識就是房屋圍護(hù)墻體是空心的，兩板一夾心的圍護(hù)體系能讓小偷在很短的時(shí)間內(nèi)輕松入室并實(shí)現(xiàn)盜竊，并且兩板一夾心做法會讓房屋沒有辦法實(shí)現(xiàn)任意地方隨便吊掛，這是輕鋼房屋在我們國內(nèi)很難大范圍推廣的主要原因，這個(gè)原因制約著我們中國輕鋼房屋行業(yè)中企業(yè)的生存與發(fā)展，目前國內(nèi)從事輕鋼房屋的企業(yè)有200多家，而且每天還在增長，因?yàn)槲覀冎袊芏嗥髽I(yè)家看到了這種新的建造方式會是引領(lǐng)未來建筑業(yè)發(fā)展的一場革命，想要完全讓這種結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越的輕鋼集成住宅走進(jìn)我們中國的千家萬戶，必須解決墻體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。墻體圍護(hù)體系一旦解決，會在很短的時(shí)間內(nèi)，輕鋼住宅會遍及中國的鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)。前段時(shí)間萬科在南京某一個(gè)小區(qū)中應(yīng)用了此三明治墻體，引起了業(yè)主的不滿和業(yè)主的集體維權(quán)。 那么，有沒有一種墻體構(gòu)造形式能取代目前輕鋼住宅“空心墻”呢?答案是肯定的! 晉馬實(shí)心墻技術(shù)的問世徹底解決了輕鋼住宅行業(yè)性的重要問題，該技術(shù)打破了傳統(tǒng)墻體材料易空鼓開裂問題，同時(shí)改善了目前其它新型墻體材料隔音差、不能吊掛及不易裝修、消除墻體的空心感和結(jié)構(gòu)的冷熱橋的缺點(diǎn)，以免拆式鋼板網(wǎng)內(nèi)模取代傳統(tǒng)的鋼筋綁扎，與輕鋼龍骨組成網(wǎng)架，內(nèi)置保溫層材料，墻體內(nèi)、外兩側(cè)噴涂石膏漿料形成的帶有實(shí)心的，并輔以梁、柱冷(熱)橋保溫處理的墻體自保溫功能，實(shí)現(xiàn)了原材料就地取材、施工工藝機(jī)械化、建筑部品模塊化、保證建筑的綠色節(jié)能，大大節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率。使結(jié)構(gòu)整體性更好、更牢固，可抵御高烈度的地震破壞，更為突出的是自重輕，密度在500-700Kg/m3，約為磚混結(jié)構(gòu)的30%，更利于抗震性能的提高。 不論鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)晉馬改性材料對以上結(jié)構(gòu)都有很好的粘結(jié)能力，7d粘結(jié)強(qiáng)度可達(dá)到0.5Mpa，且干縮性小、不易開裂、空鼓。90d仍保留著0.26mm/m膨脹值，觀察2年尚未發(fā)現(xiàn)開裂跡象;而水泥基，干縮性大、粘結(jié)性能差、龜裂、起殼弊端難免，5d即發(fā)生2mm裂縫，90d干縮值已達(dá)到2.1mm/m。 隨著晉馬實(shí)心墻的大范圍推廣，綠色輕鋼住宅也將迎來發(fā)展的春天。 ?

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鋼結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計(jì)中要注意的問題

1、鋼結(jié)構(gòu)房屋的屋面板及檁條　　設(shè)計(jì)屋面板和檁條的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在通常是檁條等間距布置，檁條對屋面板是等跨支座，例跨度15M以上的剛架多為雙坡，每坡屋面板在7.5M以上。根據(jù)檁條布置，屋面板多按5跨等跨連續(xù)梁設(shè)計(jì)，其結(jié)果是屋面板端跨的跨中彎矩比中跨的跨中彎矩大很多，按端跨跨中彎矩選用屋面板，則中跨屋面板不能充分發(fā)揮作用。對檁條的線荷載又以屋面板的第二支座反力為依據(jù)，第二支座反力是5跨連續(xù)板中反力最大的支座，以此反力設(shè)計(jì)檁條，此時(shí)只有屋面板第二支座的檁條能充分發(fā)揮作用，中跨支座檁條承載力富裕很多，不能充分發(fā)揮作用?！　榇私ㄗh檁條采用不等跨布置，檁條的布置在屋面板端跨處間距減少而中跨處間距放大使屋面板的端跨彎矩和中間跨彎矩比較接近，或由于檁條不等跨布置使屋面板支座反力比較接近，這樣能充分發(fā)揮屋面系統(tǒng)的材料性能，降低單位用鋼量，降低造價(jià)。一般工程的屋面系統(tǒng)用鋼量占總用鋼量的比例較大，所以這樣處理效果較好。檁條采用不等跨布置，相應(yīng)的檁托布置不等距，檁條拉桿長度也會不等，只要認(rèn)真施工，是可以滿足設(shè)計(jì)要求的。　　2、鋼結(jié)構(gòu)房屋的吊車梁設(shè)計(jì)　　關(guān)于吊車梁制動桁架的設(shè)置，我們在新疆見到一些輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，其跨度在24m以內(nèi)，且吊車為5-20t，吊車梁跨度為6-8M之間，有相當(dāng)一部分也設(shè)了制動桁架；更甚者有跨度10M，吊車僅3t，吊車梁跨度6M也設(shè)制動桁架。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，類似以上吊車噸位和跨度的輕鋼廠房可不設(shè)制動桁架，首先是《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：98）中規(guī)定輕鋼廠房只能設(shè)中、輕級工作制橋式吊車，超重量不大于20t.只要滿足吊車梁的強(qiáng)度和變形以及構(gòu)造要求，在橫向水平剎車力的作用下能滿足吊車梁的側(cè)向穩(wěn)定，當(dāng)有必要時(shí)可適當(dāng)加大吊車梁上翼緣的寬度，以保證其穩(wěn)定性。不設(shè)吊車制動桁架還可減少制造和安裝工作量，降低造價(jià)　　3、鋼結(jié)構(gòu)房屋的柱間支撐設(shè)計(jì)　　關(guān)于柱間支撐的設(shè)置，一些輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房中的柱間支撐多為角鋼剪刀撐，每一肢均同時(shí)滿足受壓和受拉的長細(xì)比要求，因此設(shè)計(jì)的柱間支撐截面較大。輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)多為壓型鋼板加保溫材料，對廠房的柱頂位移限值放得很寬，并且吊車噸位不超過20t，縱向水平剎車力也較小，盡管還有風(fēng)載，個(gè)別地區(qū)還有地震作用，設(shè)剪刀式鋼筋拉桿代替角鋼剪刀撐，剪刀式鋼筋拉桿，只承受拉力，不考慮承受壓力。鋼筋直徑由縱向水平力之和設(shè)計(jì)確定，但要求必須設(shè)法將鋼筋拉緊，真正能夠傳遞縱向水平力。至于在一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中設(shè)幾道剪刀式鋼筋拉桿，由縱向水平力及鋼筋直徑確定，這樣給制作和安裝帶來很大方便?！　?、鋼結(jié)構(gòu)房屋的主鋼構(gòu)材質(zhì)的選擇　　關(guān)于輕型剛架材質(zhì)問題，在建設(shè)單位的招標(biāo)文件上，經(jīng)常見到要示剛架材質(zhì)為Q345，而且這種要求高強(qiáng)度材料的標(biāo)書也越來越多，建設(shè)單位認(rèn)為材質(zhì)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度越高就越省鋼材，就會降低工程造價(jià)。這種認(rèn)識有局限性，不是普遍規(guī)律。因?yàn)閯偧艿慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還要進(jìn)行剛度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，而影響設(shè)計(jì)的因素也較復(fù)雜，例如跨度、高度、地震烈度、風(fēng)載、靜載、是否有吊車、吊車噸位等，所以材料強(qiáng)度越高就越省鋼，這種認(rèn)識是不全面的。一般說非地震區(qū)的建筑風(fēng)載較小且跨度較大時(shí)，其構(gòu)件內(nèi)力較大，是強(qiáng)度控制，材質(zhì)強(qiáng)度高會降低用鋼量，建筑物造價(jià)會下降；當(dāng)抗震設(shè)防烈度較高且風(fēng)載較大時(shí)，往往是變形較大由剛度控制，材質(zhì)強(qiáng)度再高，也需保持足夠的構(gòu)件截面，才能有足夠的剛度以滿足變形要求，這時(shí)材質(zhì)強(qiáng)度高反而建筑物造價(jià)會提高，造成不必要的浪費(fèi)。　　近年來，在新疆一些地區(qū)，我們經(jīng)常遇到要設(shè)計(jì)的建筑物抗震設(shè)防烈度為8度，且雪載較大，風(fēng)載也較大，跨度在15-18M之間，由剛度控制，即以柱頂變形為控制因素的建筑物，如提高材質(zhì)強(qiáng)度是不妥的，用Q235為宜?！　?、鋼結(jié)構(gòu)房屋的雪荷載的選用　　我公司近年來買過幾套設(shè)計(jì)軟件，有的設(shè)計(jì)軟件在輸入荷載時(shí)，對雪載只按均布荷載輸入，沒有考慮《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GBJ9-87）中屋面積雪分布系數(shù)，經(jīng)常遇到的單跨雙坡屋面和雙跨雙坡屋面，以及高低跨相鄰的屋面，不考慮雪載分布不均勻系數(shù)，給設(shè)計(jì)帶來很大不方便，也可能造成不安全。尤其是在新疆高寒地區(qū)，雪載很大，是屋面結(jié)構(gòu)的主要控制荷載，有的設(shè)計(jì)者認(rèn)為只要是程序計(jì)算就沒問題，其實(shí)有的程序也有不完善之處，在高寒地區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)要注意屋面積雪的不均勻系數(shù)，尤其是有的高低跨相鄰的建筑物，即便程序中沒考慮雪載不均勻系數(shù)，也應(yīng)自行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)安全。

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