钢结构住宅存在的瓶颈问题解决方案探索和研究
2018-06-05 08:55:08

国家政策的大力推动和支持下,传统的钢结构制造竞争白热化的前提下,国内装配式企业像雨后春笋出现,大企业大手笔投入,都在研究装配式钢结构体系。

        宝钢集成2007年就提出每年500万套钢结构装配式建筑,远大可建盒式体系19天造一幢大楼,杭萧的钢管束剪力墙体系,中建钢构、宝冶、东南、精工、北新、金海、越宫、鸿路、中南、富煌、中煤、卓达都在研发,中集集装箱有限公司专门成立了中集建筑制造有限公司,其他企业更加数不胜数。
        大多数企业都是为了迎合国家政策开发装配式钢结构,都有一套自己的体系,但体系的集成度,相关配套,和成熟度都有欠缺,且推广比较困难,市场接受欠佳,制约了装配式钢结构的发展。
        装配式钢结构存在的瓶颈问题
        没有实现真正的标准化设计,规模化制造,高效装配,快速建造,成本居高不下。
        制造越来越复杂,安装难度越来越高,现场焊接量大,人工成本高。
        三板系统配套不完善,外墙与结构体系配合存在短板,三板系统重中之重是外墙,密封、开裂、保温、装饰问题得不到一次性解决,外墙采用PC条板或是采用传统砌筑方式,楼板采用钢筋桁架楼承钢板,湿作业多,施工现在临时支撑用量多,影响使用效率和使用性能 。
        防火和振动舒适性问题,防火成本高,结构及楼面舒适性不高。
        应对性的探索与研究
        标准化结构和榫卯概念节点设计,生产设备规模化制造为主,现场全螺栓连接装配,不需要大量技术工人,实现快速建造,防火性能舒适性得到保障,综合造价和现浇混凝土结构基本持平。
        集成体系的顶层设计目标方案
        标准化、模块化的结构设计结合规模化、智能化的生产加工和模块化、便捷化的安装工法,使钢结构产能成倍提升,节地、节材、节能、降耗。主体结构采用钢-混凝土组合结构,高强低耗;宝钢耐火耐候高强钢,保证结构的安全性能及全寿命;外墙采用轻质、保温、隔热、隔音、防火、防水、防潮、抗冻为一体的轻质多功能住宅外墙装饰一体板,接缝处采用德国50年质保的胶条进行软连接,结合进口节能门窗系统,保证围护体系的保温性、耐久性和节能要求;内墙采用内嵌式轻质多功能一体化内墙板,快装快住;楼板采用叠合楼板+陶粒混凝土复合楼板,解决楼层之间的隔音、隔热,防火等问题。
 
        装配式钢结构三板系统
        轻质多功能住宅外墙装饰一体板
        彻底突破钢结构装配式建筑外墙的瓶颈,轻质多功能住宅外墙装饰一体板,系将水泥在不改变其性质为基础,通过采用特殊工艺发泡处理成多孔蜂窝状结构,与轻质高强的陶粒(比重350kg/m³)均匀混合后入模成为板块形体,再配以外墙面水磨、水洗石彩色装饰面(也可以根据需求生产各种墙体装饰面),制作成各种规格尺寸的外墙一体板。
        轻质、高强、保温、隔热、隔音、防火、防水、防潮、防开裂、抗震、抗风、抗冻融的多功能性,表面具有的自洁功能,使建筑保持长期美观,做到外墙和结构同寿命,也可用于工业厂房的外墙。多国认证的性能参数、抗冻融性能,同时适合南、北方地区的外墙使用。
        比重是混凝土PC板的1/3左右,最大生产尺寸3200*9000mm,运输辐射半径600-900公里;采用定制化研发的配件,用高强螺栓固定于结构上,施工无需脚手架,实现快速可靠装配;接缝处采用50年质保德国胶条软连接,彻底解决国内钢结构体系外墙板不能无缝连接的瓶颈,并避免结构变形引起的板块接触开裂问题;作为工业厂房和物流仓储建筑的外墙也是一种优异的材料,与厂房结构同寿命,防火、放腐蚀、免维护。
        轻质外墙板体系连接
        外墙板采用整体大板方案,通过可靠连接件支托于钢梁上;墙板两侧与柱接缝采用德国进口胶条柔性无缝连接,保证墙板接缝的使用年限,避免传统钢结构墙面开裂的难题。
        轻质多功能内隔墙板
        轻质、高强、保温、隔热、隔音、防火、防潮、环保节能的多功能内墙板,80-100mm的厚度满足内隔墙的防火节能等要求,可增加室内面积5%,表面平整度好,直接可以批腻子装饰或直接贴墙纸,省略装修批刮工序;既具有木质材料的可钉挂功能,又具有优异的防潮及防火功能,3-4小时的防火性能,能作为商业楼宇及工业厂房的防火墙;最大生产尺寸3200*9000,按墙体的尺寸随意定制。可预埋管线及开槽,和主体结构同时安装;比重是混凝土PC板的1/4,运输辐射半径600-900公里。
        建筑体系楼常用板形式
        混凝土预制叠合楼板+陶粒混凝土复合楼板
        在预制叠合楼板的基础上,面层混凝土可采用高强轻质陶粒混凝土作为二次浇筑层,重量减轻1/3,增加楼层之间的隔音、隔热,防火性能,叠合层80%可以在工厂完成,管线也在工厂叠合层内预埋,预留连接钢筋,减少现场湿作业,节能、环保。
        节能门窗系统
        建筑节能— 关键在门窗(德国全进口产品) 
        门窗的能耗约占整建筑40%左右,门窗节能已成建筑绿色节能中的重点。 
        德国阿格坦姆系统断桥铝系统门窗优点:
        (1)安全性高
        (2)不破坏外立面形象
        (3) 气密性、水密性好
        (4) 功能性强
        (5) 安装简便,不破坏框架材料
        (6) 最大承重可达130KG---满足业主对于大开启的要求
        德国阿格坦姆断桥铝系统门窗案例
        装配式研发制造基地
        钢-混凝土组合结构装配式研发制造基地——湛江远东钢构有限公司
        湛江远东钢构有限公司是由宝钢建设投资建立的钢结构加工基地。该生产基地是目前中国大型钢结构企业之一,致力于绿色钢结构装配式集成建筑体系研发制造,提出了榫卯钢结构体系的概念。企业愿望/目标:预制精品、装配世界
        创新  绿色  节能  环保
        优质  高效  安全  亲民
        装配式体系研发制造基地车间实况
        体系小结
        综上所述,钢-混凝土组合结构装配式集成体建筑体系的开发应用,真正实现了国家绿色建筑及建筑工业化的要求,做到了装配式建筑结构的智能化、标准化、模块化,从而使钢结构制造安装有了中国自己的工业4.0。
        新概念、新材料、新技术、创新工艺的应用,实现了绿色、装配式、节能环保的目标,实现了装配式建筑的全寿命和可靠性,为中国钢结构技术走向世界,消化中国钢产能提供很好的基础,开创了装配式钢结构的一个新纪元。
        从此,中国钢结构有了自己的灵魂,不再是舶来品、真正实现中国钢结构装配式建筑的弯道超车。
        新技术科技成果鉴定/专利成果
        2018年10月17日榫卯钢-混凝土组合装配式结构体系顺利通过广东省科技成果鉴定,受到了专家的一致认可,达到了国内领先水平。
        (1)钢-混凝土装配式集成系统已申请专利20余项。截止2017年底,获批4项。
        (2)相关的规范,图集和科研项目也在和国家有关部门及院校合作及编纂中。
        (3)轻质多功能一体化墙板行业标准已由住建部立项编制。
顾励(远东钢构技术总监)
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