北方模數化下鋼結構住宅建筑研討

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我國對住宅建筑的需求量在日趨增加，對于大量建設的住宅建筑，在保證建設質量，盡量減少對環境的污染的前提下，如何快速建造住宅成了我們需要面對的重要問題。在國外，早在上世紀20年代，建筑師富勒為了使住宅構件能夠大規模工業化生產，發明了“輕質金屬房屋”。二戰后，英、美、法、日開發了一系列住宅系統。日本每年超過10O萬戶的新住宅中，約有15％采用工業化體系。有十幾家專業的住宅生產廠家的數十種住宅體系，種類繁多。本文探討的鋼結構建筑即屬于建筑工業化的一課題。工業化住宅的含義是指采用工業化方式生產住宅，住宅所用的材料、部件和產品等在工廠快速、批量生產，在現場裝配化施工，即在工廠流水線上生產住宅。工業化住宅改變了傳統的住宅建造方式，減少現場濕作業，可以提高住宅的勞動生產率，提高住宅的品質，減少住宅建造過程中對環境的污染，更高效地利用資源，從而降低成本。國內外住宅建設的發展歷程表明，生產力發展和科技進步使住宅向工業化方向發展成為必然。

一、鋼結構建筑在我國發展的基礎

建國60年、特別是改革開放30年，鋼結構行業有了巨大的發展，奠定了雄厚的基礎。建國以后一段時間我們的鋼產量很少。上個世紀50～60年代之間，我們國家實行的是節約用鋼的政策。鋼太少了，不能多用，要節約，要少用：到了上世紀80年代，我們鋼的產量有了較大發展，這時候在我們建筑用鋼上，提出了合理用鋼的政策，不是節約用鋼，是合理用鋼；從上個世紀90年代到今天，在全國提出的叫鼓勵和發展建筑用鋼。從鋼產量說，我國2006年生產粗鋼418782萬噸，全行業生產鋼材4668543萬噸。2007年上半年生產粗鋼2375806萬噸，同比增長168％，生產鋼材2702467萬噸，同l：b,N長239％。2007年全年的粗鋼產量為4．89億噸，占全世界產量的36．4％，比排名第二位到第七位的總和還多12006年中國鋼材消費等于美國、日本和俄羅斯的總和。中國鋼材市場銷售旺盛。建筑鋼材數量、品種、質量基本滿足鋼結構住宅建筑的需要。中國加入WT0后，建筑鋼材品種更豐富，價格更合理。品種結構出現新變化，新產品開發力度加大。熱軋H型鋼到2006年底達到500多萬噸。彩涂鋼板2006年也達到300萬噸，其他鋼結構用的中厚板、型鋼、鋼管、高頻焊接H型鋼、冷彎型鋼及涂鋅鋼板等都有明顯增長。寶鋼、武鋼、馬鋼的耐火耐候鋼在工程中得到了使用；武鋼、浦鋼、鞍鋼厚板在工程中廣泛使用；馬鋼、萊鋼H型鋼供不應求；寶鋼彩色板成為搶手貨；一大批生產建筑鋼材的冶金工業項目正在建設之中，為鋼結構住宅提供了各種品種規格的鋼材。從政策上說，1998年建設部發了一個《關于建筑業進行推廣應用十項新技術的通知》，在這個《通知》的第五條，就提出了要把推廣使用鋼結構作為建筑新技術來推廣使用；國務院1999年72號文件提出了發展鋼結構住宅、擴大鋼結構住宅的市場占有量；1999年《國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要》提出了在“十五”期間，我國建筑鋼結構行業這一環保型、基于工業化和再次利用的結構體系要作為國家發展的重點；2002年，建設部了《鋼結構產業化技術原NIJ>；2003年，《建設事業技術政策綱要》指出，2010年建筑鋼結構用鋼量要達到鋼產量的6％，即1500萬噸以上；2005年7月份，又公布了國務院常務會議批準的《鋼鐵產業發展政策》，明確了我國鋼鐵工業的產業政策目標、產業發展規劃、產業布局調整、產業技術政策以及促進企業的組織結構調整、投資管理、原材料政策、鋼材節約使用及對行業咨詢設計施工等單位的政策和要求；今年，國家剛剛正在進行的十大規劃產業調整，提出來第一個就是鋼產業的規劃調整。這是非常關鍵的，所有這些新的政策、也正是由于這些新的政策指引了我國鋼結構迅猛發展。從環保方面來說，資源緊缺、環境污染等問題是我國國民經濟運行過程中遇到的最大難度之一。據統計，我國建筑中99％為高能耗建筑，能耗占全國總能耗的28％，其中住宅使用能耗占20％，預計將來要達到45％以上；耗水量占城市用水的32％；城市用地中有30％的土地用于住宅建設；建造住宅所消耗的鋼材占全國鋼材使用總量的20％，住宅建設所使用的水泥占全國總用量的176％。我國現在的節能住宅發展是遠遠落后于發達國家的，我國住宅建設的物資消耗是發達國家的3倍以上，我國住宅建設的鋼材消耗量比發達國家高出1O％～25％，衛生潔具的耗水量比發達國家高30％以上，每拌和1立方米混凝土要比發達國家多消耗水泥80公斤。我國是人VI大國，能源消耗量很大，更加沒有權利揮霍珍貴的自然資源。要實現住宅建設的可持續發展，必須全面審視住宅建設的指導思想，在住宅建設工作中，重視建筑的節能性能。鋼材作為一種可回收再利用的材料，在建筑結束其生命周期之后，主要材料還可以回收循環利用，既減少了建筑垃圾又節約了資源。這一特點，使鋼結構住宅有著其他結構無可比擬的優勢。從北方施工工期說，?冬季施工的起止日期為：當冬天到來時，如連續五天的日平均氣溫穩定在5℃以下，則此5d的第一天為進入冬季施工的初日，當氣溫轉暖時，最后一個5d的日平均氣溫穩定在5。C以上，則此5d的最后一天為冬季施工的終日。一般來說基本上從本年11月中下旬到第二年的3月中旬左右，大約4個月甚至更長的時間內，工地無法進行澆灌混凝土等濕作業，這么一個長期的停工時間對于緊張的工程進度來說是非常關鍵的，而鋼結構則不受冬季施工條件的限制，快速的城市化進程需要在短期內建設大量的住宅建筑。這也是鋼結構住宅得以推廣，尤其是在北方地區大力推廣的主要原因

二、鋼結構建筑在我國發展需要面對的主要問題

這些體系的構成雖有不同，但都有以下共同的特點：

1．骨架采用鋼結構；

2．采用體系化的思想形成住宅產品；

3．由嚴格的模數協調體系；

3．墻體干法施工：

4．提供了多樣化自由設計，以滿足客戶的不同要求。

我國鋼結構住宅的建設還處在起步階段，國內目前的研究還主要集中在結構體系的選擇，鋼材的防火和防腐，以及配套墻體材料的研究上。對鋼結構住宅的平面設計的研究還比較欠缺，關鋼結構建筑模數化的研究更是缺乏。鋼結構住宅建筑設計除了要遵循住宅建筑設計一般原則外，還需解決四大問題：“平面布置的系列化原則與住宅多樣化功能的矛盾”，“建筑設備標準化設計與多標準住宅房型的矛盾”，“住宅單元的標準化設計與建筑空間造型多樣化的矛盾”“協調鋼結構住宅的外墻板與住宅平面開問關系”。作為需求量最大的建筑產品之一，目前我國僅有幾百萬平方米的鋼結構住宅，與發達國家相距甚遠。要發展鋼結構住宅，我國還存在著很多問題有待解決，特別是在建筑模數化、標準化方面的研究還很欠缺，而且設計和建造理念仍然落后，沒有體現工業化特點。

三、鋼結構住宅在北方大力推廣需解決的主要技術

1．鋼結構材料以及結構體系特征

建筑用型鋼的生產、運輸以及結構體系的受力特點是要解決的關鍵技術之一。

2．北方寒冷地區地理氣候特征由于寒冷地區對采暖供熱有特殊要求，鋼結構住宅在框架和墻體等方面應滿足其要求，是需要解決的關鍵技術之二。

3．北方寒冷地區居民生活模式北方地區的居民有著和其他地區明顯的生活差異，鋼結構住宅戶型如何在平面上體現這些差異，是需要解決的關鍵技術之三。

4．北方高層經典戶型

在滿足北方居民對住宅使用習慣的基礎上，進行適當的改進，使其既不影響使用，又適應鋼結構的結構體系的特征。這是需要解決的關鍵技術之四。

5．鋼結構施工工藝和其他部品對鋼結構住宅模數的影響盡量減少現場濕作業，降低鋼結構安裝等施工難度和強度；與其他建筑部品的匹配，是需要解決的關鍵技術之五。

從建筑模數體系來看，隨著新的建筑材料的出現。必然出現新的結構形式，只有在模數化和標準化基礎上，才能確定符合工業化建造方式的住宅建筑平面和豎向構成以及相應設計準則和方法。可以使住宅在滿足標準化要求的同時，適應住宅功能及建筑平面布置多樣化的要求；為確定與體系配套的性能好、價格便宜的新型墻體及其連接構造方式創造了條件；有助于確定與體系配套的，滿足模數協調準則的門窗等建筑部品；有助于確定與體系配套的設備選用標準，設備及管線安裝方法。為發揮鋼結構這一新型結構形式的優勢，適應其工業化、標準化生產，建立鋼結構模數有著迫切需要，只有在鋼結構模數化的指導下，才能真正發揮鋼結構建筑的特點。