钢结构住宅的优点与中小型装配建筑可持续化设计

时间:2021-04-18 10:17 作者:福鑫腾达彩钢

  (一)、钢结构住宅的优点
  1、钢材的强度高、塑性、韧性好
  传统建材的强度比钢材的强度要低很多。相同的断面面积下,钢结构构件的强度却是混凝土的两倍。
  因此钢材适用于高耸建筑、大柱距厂房等。
  钢材塑性好,是指固体金属在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性(不断裂、不破损)的能力。钢材韧性好,能承受多的活动承载力。所以,钢结构比混凝土工程适合做抗震的建筑材料。在众多的地震灾害中,钢结构建筑始终是破坏较小的建筑形式。
  由于钢材强度高,构件轻巧也便于运输和安装。
  2、材质均匀
  是结构验算的理想目标,钢材材质经过锻压,物质均应,受到挤压时,内应力基本保持一致。因此,钢结构使用过程中的荷载与结构模拟演算较为接近。
  钢材在经过锻轧和加工的程序中,严格控制尺寸精度和质量,保证材质的稳定性、均匀性。
  3、施工工期短
  钢材质地均匀,易于加工,钢结构所用材料大多数为型钢,可直接生产,局部构件也可以在钢材加工厂直接制作。既能保证产品的尺寸大小、还可以保证产品的品质,有利于批量生产,为实现标准化、工业化奠基基础。
  钢构件运至工地现场。可按图纸设计连接点大样施工。对大一点的构件,可以在地面完成拼装后,在进行吊装,缩短施工周期。此外,对已竣工验收的钢结构住宅也方便调整空间布局,加快钢结构工程公司施工速度。
  4、钢构件占地面积小、增加使用空间
  以相同的柱荷载为例,混凝土柱的尺寸通常为400*400,而钢材强度高,截面尺寸为200*200,是混凝土柱的占地面积的一半,增加了空间的使用面积。梁的截面尺寸也类似,避免了“柱粗笨梁”现象,室内视觉开阔,美观大方。
  另外,居民住宅的线管布置错综复杂。混凝土结构住宅一般采用暗敷形式,直接预埋在楼板或墙体中,但是现实生活中,大部分住户在装修时二次改水、电管线,直接绕梁、凿墙过线管,不仅影响了美观,还降低安全性。而采用钢结构住宅时可以直接在腹板布置线管,不影响结构安全。
  5、节能、环保
  与传统的砌体结构和混凝土结构相比,钢结构属于绿色建筑结构体系。所谓绿色建筑,就是指有利于环境保护、节约资源的建筑。例如德国的法兰克福商业银行大厦,它是一座采用自然通风的内部环境和可开启的幕墙形成一体的建筑,整个空间环境由大楼的管理系统或该大楼本身的气象中心去调节,把能源消耗到了较低。
  目前钢结构房屋的墙体多采用新型轻质复合墙板或轻质砌块,如高性能NALC板(即配筋加气混凝土板)、复合夹心墙板、幕墙等;楼屋面多采用复合楼板,如压型钢板-混凝土组合板、轻钢龙骨楼盖等,符合建筑节能和环保的要求。
  另外,钢结构施工方式比传统的混凝土施工要方便很多,现场施工粉尘小、噪音小,不用浇水养护,节约水资源。现场施工对砂石的需求量很小。减轻了资源浪费,对环境保护起到积极的作用。
  6、钢结构质量轻
  钢材的抗压、抗拉强度比混凝土强很多。但是它的质量却混凝土轻。以同样的梁荷载举例,钢梁的重量只有混凝土的1/4。建筑的质量低,与之相伴的基础处理费用也随之降低,钢结构的基础处理费用只有混凝土基础费用的1/6左右。质量的降低,也为运输提供不少便利。
  (二)、中小型装配式建筑可持续化设计
  建筑作为人们赖以生存的物质空间,不可避免地给局部环境带来负面影响,而建筑活动是对自然环境的人为改变,这种改变不只表现在建筑本身,主要的是与其相关的其他环节,如能源供给、废弃物的排放等。因此实现建筑的可持续化对生态环境有着重要的意义。
  中小型装配式钢结构施工建筑的可持续化设计可以从两方面入手。
  一种是充分发挥中小型装配式建筑的灵活性与可变性。在临时性或半临时性的建筑项目中,采用可再生或可重复利用的建筑材料,在项目地点短暂的使用周期后,全部建筑构件均可拆卸回收,处理加工后或用于异地重建,或用于其他建筑项目中,文中也不乏这类典型的案例。如惠特尼工作室,朱竞翔团队的深圳低碳城媒体中心等,在短暂的使用周期后,均被回收以备再次利用,没有留下任何难以处理的建筑垃圾并且没有造成建筑材料的浪费。
  另一种方式,如在非临时性建筑项目中,则可参考日本SI住宅的相关做法,将建筑体各部分构件按使用年限划分层级,相互存在且互不影响,分批进行生产、装配施工。例如,主体结构使用年限是50-100年,内装系统的使用年限为25-50年,户内部品构件则为10-25年。对此,可将建筑按三个主要层级进行划分,其后在各个层级中进一步细分。目的是在对各部分进行改造或维护换的同时,不对其他层级的构件造成影响,不影响其他层级建筑构件的使用寿命。通过这样的手段,较大程度延长建筑主体结构的使用寿命,既可以在建筑生命周期中自由改变室内的空间格局,同时在除结构体之外的其他层级构件达到使用寿命时,仅需简单换即可,无需拆毁重建,避免造成大量的资源的浪费和建筑垃圾的污染。日本的抗震住宅也将这种设计理念融入其中,兼顾了建筑的永续性和灵活性。