一种新的轻型钢结构住宅体系介绍

2011年10月21日990

 

    本文介绍一种新的钢结构住宅体系,是从加拿大引进的“无比钢”体系,英文名称为web light –gauge steel joist structure,简称“web steel”即无比钢。无比钢是由加拿大英特兰公司开发的,主要结构体系为0.8mm~2mm厚镀锌钢管桁架为梁柱构件单元组成的结构体系,桁架腹杆由标准的V字型薄钢片连接。该结构形式在北美诸多国家已应用,北美国家的应用实践表明,该结构形式表现出良好的抗震性能。

    1、概述
    无比钢体系在国内是一种新的结构形式,目前国内从事无比钢体系研究、工程设计、安装及配套产品生产的单位和企业较少。 早在上个世纪末, 国内已有公司开始与加拿大合作,,引进无比钢技术, 并已在青岛、安徽、北京等地成功建造了多幢低层无比钢住宅和办公楼。同时, 山东建筑工程学院、武汉理工大学及合肥工业大学等科研单位分别对无比轻钢龙骨体系进行了系列的试验研究和理论分析,北京大成太和钢结构有限公司与中国建筑科学研究院合作,正系统地研究开发这种钢管桁架结构体系,使其符合中国国情的轻型钢管桁架住宅应用技术。



        与C型钢体系相比,无比钢结构体系的优点是墙体龙骨为钢管桁架,不仅承载力高,而且有利防止热桥,桁架的弦杆形成内外双层龙骨,中间腹杆较少,桥路较少,还可通过简单措施完全断桥;柱和梁以及屋架都可制作系列标准构件单元,制成标准图集,供设计根据层高、开间以及高度直接选用,现场安装速度加快,工业化程度更高。
    2、存在的问题

    无比钢结构体系存在的最大问题是,柱不能贯通,两层之间竖向连接
    弱,建两层可以,多层的抗震性能差,从国外引进只是“许可”,没有结
    构受力数据,国内引进企业以及开发单位没有进行符合中国抗震规定的研
    究和技术措施,该结构体系不能完全照搬和不加分析地用在中国建多层住宅建筑。从图6可见,上下层导轨(D40、D80)之间是楼面桁架梁,1—2mm厚的导轨用螺栓连接,层间形成铰接体系,建的层数多了,就形成“糖胡芦串”,靠层平面抵抗矩抗侧弯是不行的,而且位移较大。
    无比钢建筑体系存在的最大问题是国内没有完整配套的板材供选择使用。企业只引进了钢结构,配套的板材等建筑材料是空白。而且到目前为止,没有一个企业正在做或准备做配套建材的开发生产,国内钢结构住宅之所以停滞不前,根本原因是配套建材无人问津,把钢结构住宅片面理解为钢结构,只关注结构不投入建筑围护系统的材料和技术研发,不穿衣服光屁股,即使个别穿衣服的,也是质次价高、科技含量不高、应用技术不成熟;耐久性、经济性满足不了市场的要求,满足不了住宅建筑功能的要求,更满足不了我国《轻型钢结构住宅技术规程》对维护结构体系要求与结构同寿命的规定。
    3、解决的办法
    对无比钢结构体系,除单层外,应设贯通柱。在门窗洞口两侧、墙拐角处、纵横交接处设置四肢柱贯通,且贯通柱的间距不宜大于4m,类似砖混结构的构造柱作法。需要强调的是,即使这种用四肢柱贯通的结构体系也只能用到低层建筑(3层及以下),且要进行力学建模计算,各项指标必须满足我国规范要求。对多层建筑,应采用轻钢框架与无比钢墙体的结构体系。否则,满足不了中国的抗震规范要求和结构习惯做法。没有科学数据,怎能进行设计、又怎能使工程进行验收。
    对无比钢维护体系,应开发适合中国国情的、满足建筑功能的、经久耐用、经济使用的各种轻型板材建筑材料。
    以上两项工作,北京大成太和钢结构有限公司正委托中国建筑科学研究院进行研究开发。
    4、体会
    住宅建筑节能技术关键在墙体。研制一块好的墙板是基础,它要求质量轻、强度高、保温隔热性能好、经久耐用、经济使用。但是墙板安装成墙体,满足建筑要求才是最终目的。墙板好不一定墙体好,所以墙体技术是关键,其中包括安装节点、板缝构造、饰面处理,经久耐用、经济适用。
    有了好的墙体技术,不一定就能在市场中推广节能住宅建筑。还有经营问题,市场培育问题。因为多数企业没有把住宅产业化继续做下去,存在的主要问题是:没有形成产业链。“产、学、研”脱节,“技、工、贸”不统一。搞技术开发的在市场中找不到工程实践,拿着“金饭碗”讨饭,使技术得不到市场检验和完善,搞不下去;搞建材生产的产品科技含量不高,技术缺乏,设备落后,产品处于低端应用水平;搞房地产开发的缺乏产业化技术和人才,没有创新能力。我们经调查研究分析,认为搞住宅节能建筑要以房地产企业为龙头、联合科研和生产企业、以项目为平台,在项目平台上完成住宅产业化配套集成,在项目上求得发展和完善。

    作者:王明贵 赵爽 张大力 宋希哲

     

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