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轻钢结构房屋引领绿色建筑新潮流

  轻钢结构住宅是以经济钢型材构件作为承重骨架,以轻型墙体的材料作为围护结构所构成的居住类建筑。在美国、日本、澳大利亚等发达国家,轻钢结构建筑体系早已用于住宅建筑,如在美国轻钢结构住宅已占普通住宅25%左右,且技术已经比较成熟。

  相对于传统住宅结构体系,轻钢结构住宅具有以下特点:①空间布置灵活,能满足住户的多功能要求;②材料轻质高强,抗震性能好,安全性高;③施工速度快,建设周期短;④可实现住宅建设的工业化和产业化。

  轻钢结构住宅在节地方面的主要特点是:①构件面积小,围护结构厚度小,能增加建筑的使用面积;②结构自重轻,基础施工取土量少,对土地资源破坏小。

 

  (结构完工后的轻钢结构住宅的样子)

 

  (开始贴墙板的轻钢结构住宅)

 

  (室内喷漆后的轻钢结构住宅)

 

  (最后完工的轻钢结构住宅)

   轻钢结构与重钢结构的区别:

  判定结构为重钢与轻钢结构运用一系列数据对比就可以直观的体现轻钢结构的优越性:

  1、厂房行车起吊重量:大于等于25吨,可以认为是重钢结构。

  2、每平米用钢量:大于等于50KG/M2,可认为是重钢结构。

  3、主要构件钢板厚度:大于等于10MM,轻钢结构用的较少。

  轻钢结构的优点与缺点:

  轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系,已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑,如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域,还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、运输不便地区、工期紧、活动式可拆迁建筑等,倍受业主青睐。

  轻钢结构主要有以下特点:

  1)采用高效轻型薄壁型材,自重轻、强度高、占用面积小。

  2)构配件均为自动化、连续化、高精度生产,产品规格系列化、定型化、配套化。各部分尺寸精确。

  3)结构设计、详图设计、计算机模拟安装、工厂制造、工地安装等以较小时间差同步进行。

  4)基础以上干式工法没有湿作业,内装饰等易于一次到位。型材经过镀锌、涂层后外观优美且防腐,有利于减少围护和装修费用。

  5)便于扩大柱距,从而提供更大分隔空间,可降低层高和增加建筑面积(住宅实用面积可达92%)。在增层、改造、加固方面优势明显。

  6)新墙材应用范围广,大量使用采光带,通风条件好。

  7)室内水暖电气管线全部隐蔽在墙体中和楼层间,布置灵活,修改方便。

  8)住宅可以搬迁、材料可全部回收利用,不会造成垃圾,符合可持续发展战略。

  发达国家在非居住建筑上的应用十分迅速,并正在向多层居住建筑拓展。非居住建筑以四层以下的门式轻钢结构为主,跨径一般大于20m,普遍用于工业的轻工、电子、仓库、加工等车间的建造,也有应用于民用的超市、别墅、临时用房等等。

  轻钢结构居住建筑一般用于多层(4~6 层)与高度 24m 以下(7~9 层)的高层。通过增设耗能支撑等消能部件,居住轻钢结构也可用于更高层。居住轻钢结构多采用由热轧H 型钢组成的框架结构,结点采用高强螺栓连接(辅以焊接),楼板多采用压型钢板衬底代替模板的钢筋砼结构,屋面板与外墙多采用集保温、防水于一体的彩色涂层钢板,分户墙大多数采用防水轻质墙板。

  轻钢结构的优越性主要体现在:抗震性、抗风性、耐久性、保温性、隔音性、健康性、舒适性、快捷施工、环保节能。

  1、抗震性:低层别墅的屋面是坡屋面,因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的"板肋结构体系",这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力,适用于抗震烈度为8度以上的地区。

  2、抗风性:轻钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一,可抵抗每秒70米的飓风,使生命财产能得到有效的保护。

  3、耐久性:轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响。轻钢结构寿命可达100年,增加了轻钢构件的使用寿命。

  4、保温性:采用的保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板,有效的避免墙体的“冷桥”现象,达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。

  5、隔音性:隔音效果是评估住宅的一个重要指标,轻钢体系安装的窗户采用中空玻璃,隔音效果好,隔音达40分贝以上;由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体,其隔音效果可高达60分贝。

  6、健康性:在施工作业的过程中,减少废弃物对环境造成的污染,房屋钢结构材料可100%回收,其他配套材料也可大部分回收,符合当前环保意识;所有材料为绿色建材,满足生态环境要求,有利于健康。

  7、舒适性:轻钢墙体采用高效节能体系,具有呼吸功能,可调节室内空气干湿度;屋顶具有通风功能,可以使房屋内部上空形成流动的空气间,保证屋顶内部的通风及散热需求。

  8、快捷施工:全部的作业施工,不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑,只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。

  9、环保节能:材料可100%回收,真正做到绿色无污染。全部采用高效节能墙体,保温、隔热、隔音效果好,可达到50%的节能标准。

  从防护技术方面来看,钢构件的防腐处理大部分在工厂制作时完成北方地区或者比较干燥的环境,也可以增加底漆一道干膜厚度达到70-80微米,取消中间漆。

  防腐处理可分为除锈→涂底漆→中层漆→面漆几个工序来完成。根据轻钢结构建筑的用途、地理位置、气候条件的不同,来确定防腐方案和各个工序的基本要求。

  抛丸(或喷砂)处理的钢构件表面一般要达到国家标准Sa2.5级以上,最低不低于Sa2级,处理后的构件8小时内要开始涂刷底漆,底漆一般采用红丹醇酸防锈底漆、无机富锌底漆和环氧富锌底漆,防腐能力较好的是富锌底漆,干漆膜中锌粉含量可达到80%以上,起到很好的保护作用,防止电化锈蚀。中间漆多采用鳞片状的中层漆,漆膜颜料呈层状排列,可以提高涂层的屏蔽作用,加大对于水汽、二氧化碳的渗透阻力,起到了增强防腐蚀效果的作用,而面漆多采用醇酸调和漆、脂肪族聚氨脂漆,或防腐蚀性能更好的环氧面漆和氟碳漆。

  从我们国内的现状来看,防腐工艺的要求和材料的选用,大同小异,而防腐涂料本身的质量,却是大相径庭。同一种油漆不同的生产厂家不同的品牌,甚至同一种品牌的质量和价格相差很大,因为油漆的生产厂家以小、散、低的私营企业占了相当大的比重,而一些不规范的钢结构生产企业,为了降低成本,不惜牺牲质量而选用低档次的防腐涂料,造成了工程质量的低劣。

  从围护系统的防腐方面来看,主要是彩板部分,它的表面涂层的处理是在彩板的专业制造厂家完成的。作为轻钢结构建筑的设计和生产厂家,主要是根据不同的建筑用途、不同的地理位置和气候条件选用不同的品牌、型号和表面特性,常用的彩板品牌和生产厂家有上海宝钢、澳洲BHP、台湾烨辉、韩国朴相等等。

  从轻钢结构建筑的防火来看,钢结构的锈蚀是一个较为缓慢的过程,是一种由表及里的破坏,易于直接观察,所以常常会受到重视,而火灾是一种突发性的事件,防火是对这一突发事件的预防措施,轻钢结构建筑防火处理的工序与基本要求与防腐处理大同小异只不过其最后一道工序,防火涂料的施工必须在钢结构安装完成后,现场涂刷。

  防火处理分为除锈(抛丸/喷砂)→涂底漆→中间漆→涂防火涂料几个施工步骤,中间漆有的地方可以省略。除锈和涂防锈底漆的步骤一般在工厂预制时完成,防火涂料要在施工现场钢结构安装后再进行涂刷。

 

  从市场前景来看,环保意识的增强,促使“低碳、节能、环保”的绿色建筑大规模发展,许多国家如美国、日本、英国、澳大利亚等,正积极地推动中低层轻钢结构住宅的应用与发展。

       澳大利亚早在20世纪60年代就提出了“快速安装预制住宅”的概念,但由于市场尚未成熟,并未得到很好发展。到了1987年,高强度冷弯薄壁钢结构出现,澳大利亚与新西兰的联合规范AS/NZS4600冷弯成型结构钢规范于1996年发布实施。这种钢材承载力高,与相同承载力的木材相比,只是木材的1/3重,表面经镀锌处理,在避免大修的情况下,耐久性可达75年。在澳大利亚,每年约建造6亿美元的轻钢龙骨独立式住宅120 000栋,约占澳大利亚所有建筑业务产值的24%。

 

  美国的轻钢结构发展最快,1965年轻钢结构仅占建筑市场15%;1990年就上升到53%,而1993年则已上升到68%,到2000年已经上升到75%。住宅专用构件的标准化、系列化,及其专业化、商品化、社会化程度很高,几乎达到100%,各种施工机械、设备、仪器等租赁化非常发达,商品化程度达到40%,在美国,采用该体系建造的房屋从20世纪90年代中期的55 000栋剧增为2000年的325 000。这种轻型钢结构己成为发达国家的主要建筑结构形式。

 

  中国的大中城市土地供应的限制和价格因素,多层住宅一般都建在土地价格适当便宜的城乡结合部或中小城市,而其工业化程度以及造价(统计数据建安造价为2500元/m2),尽管对于地区的项目增加了相当的难度。然而,随着近几年我国住房城乡建设厅出台的一系列政策,从法规、技术、标准、规划、设计等方面全面推进绿色建筑发展。同时,财政部门积极研究制定促进绿色建筑发展的财政激励政策,建立长效机制,保证全国绿色建筑的健康、快速发展。绿色建筑项目将实现“绿色、经济、和谐”共赢。

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