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彩钢压瓦机冷弯型钢结构在国内外房屋建筑中的应用与发展

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早在20世纪初,彩钢压瓦机钢结构在国外建筑业己广泛应用于中小型工业、商业、社区、文教卫生等建筑。20世纪60年代国外钢结构住宅己经发展的较为完善,形成了几种主要的结构体系,其中代表性的有由美国麻省理工学院首先提出的错列桁架体系,最初用于1967年建成的明尼苏达圣保罗的老人公寓。
由于环保意识的加强和木材短缺等因素,二十世纪七、八十年代在国外发达国家如美国、日本、英国、澳洲等,工业化钢结构住宅产品开始得到应用和发展。其中代表性的有日本积水房屋株式会社的预制装配化钢结构中低层住宅和意大利的BASIS工业化建筑体系。钢结构住宅开始向个性化、高环境质量的工业化要求迈进。
20世纪90年代后,国外完备的工业基础和开放的技术标准体系,都己达到了基本成熟稳定的发展状态,这时钢结构住宅工业化建设逐渐从数量的发展向质量的提高方向过渡。许多国家如美国、日本、英国、澳洲等,积极推动预制装配化钢结构中低层住宅,在日本被称为工业化钢结构住宅。
例如,美国最早采用钢框架结构建住宅,在1992年就有工业化钢结构住宅900栋,1996年,己有了十几万栋钢框架小型住宅,而1998年就达到12万栋,2000年更达到20万栋的规模,约占住宅建筑的20%。日本彩钢设备钢结构建筑数量最多,其新建的1~4层建筑大都采用了钢结构。在日本,人们更喜欢钢结构住宅可以提供良好的抗震性能,其工业化住宅己占日本新建住宅的20%。1999年的统计资料显示,其钢结构低层住宅己占工业住宅的71%,其余为木结构和混凝土结构工业化住宅。
在澳大利亚,钢结构住宅建筑的市场占有率为30%,且每年均有明显增长,2000年达到50%。在欧洲(如英国、德国、荷兰等),由于钢结构的随意拼接能力可以设计出丰富多变的住宅建筑外形,因此在别墅住宅设计中己越来越多地用钢结构联排式住宅体系代替传统的砖结构。同时在许多发展中国家,钢结构住宅的工业化生产更可以快速经济地为人们提供舒适的居所。
当前双层彩钢压瓦机钢结构己经成为世界发达国家的主导住宅结构,其工业化程度己经从工业化专用体系走向了大规模通用体系;逐步形成了以标准化、系列化、通用化建筑构配件、建筑部品为中心,组织专业化、社会化生产和商品化供应的住宅产业现代化模式。
国内的应用与发展
建国后,我国钢结构建筑的发展大体经过了3个阶段:
(1)建国初期一一80年代初,我国钢产量少,钢材紧缺,建筑钢结构应用范围很小。在基本建设行业中,国家指定了倡导砌体结构和混凝土结构的产业政策,而对建筑钢材的应用加以限制,所以建筑钢结构用钢量占全国钢材总产量的比重极低。
(2)改革开放,80年代以后,我国钢产量逐年增加。到80年代中期以后,我国钢产量达到5000-9000万吨。这期间,建造了钢结构厂房、体育馆以及轻钢结构的小型别墅,但应用于多层及高层住宅的很少。钢结构住宅最早为1986年,在北京东北郊亮马桥路光明公寓建成的2~3层由日本引进的钢框盒子住宅,骨架由薄壁空心方钢构成,外墙为轻质预制墙板,内墙为双层石膏板。在此期间上海龙相饭店、大连桃园山庄等引进日本大和、积水、三泽房屋株式会社轻钢结构低层别墅200多栋。
(3)20世纪90年代以来,钢产量大幅度提高,形成了普通钢材供过于求的新形势。1996年,我国钢产量首次突破亿吨,1998年己达到11434万吨,而且每年增产300万吨,1999年我国钢产量达1.3亿,居世界第一,2000年虽限产0.2亿,但仍不能改变钢材市场供过于求的局面。为了改变钢材供过于求的新形势,国家政策大力支持,对用钢政策由限制用钢到合理用钢到积极用钢,这为发展我国钢结构住宅发展创造了极好的时机。
近几年住宅建设发展很快,1999年同1978年相比,全国城市人均居住面积己从3.6增加到9.78。1999年我国总人口为12.67亿,预计到2030年将达到16亿,城市人口将由现在的30.9%增加到60%。因此面对居高不下有增无减的住宅建设市场的需求,为推进住宅现代化,国务院[1999]颁发第72号文件明确指出:提高住宅建设的工业化水平和标准化水平,大力发展钢结构住宅产业,扩大钢结构住宅的市场占有率,加速住宅产业化过程,全面提高住宅质量,从而以此形成产业链,带动建筑、冶金及相关产业的发展。
2000年5月建设部建设用钢协调组在京召开了“全国建设用钢技术研讨会”,会上成立了钢结构专家组,讨论了国家建筑钢结构产业“十五”计划和2010年发展规划纲要及建筑钢结构工程技术政策。提出争取在十五期间建筑钢结构的用钢量达到总钢产量的3%,至2010年建筑钢结构的用钢量达到总钢产量的6%。
2000年7月,建设部在京召开钢结构住宅建筑体系技术发展研讨会暨中国钢结构协会住宅分会筹建会议,指出钢结构住宅有其特有的优势,必将在今后广泛推广应用。
2001年上半年,建设部科技司分别召开了“钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会”和“钢结构住宅建筑体系机关键技术研究课题立项评审会”,确定了制定钢结构住宅产业化技术导则的编制原则,通过了19个包括钢结构住宅建筑体系及其关键技术和试点工程的立项,压瓦机设备钢结构住宅产业化有望得到突破性进展。在《钢结构住宅建筑产业化技术导则》指导下,很多科研单位和钢结构公司,包括北京住总集团、天津市建筑设计院和建工集团、上海中巍钢结构设计有限公司、同济大学、湖南大学和清华大学等,都分别在钢结构住宅体系的研究方面进行了有益的探索。
同时,在建设部的直接组织和间接推动下,各地纷纷投入力量探索发展途径,并开始试验建造钢结构住宅。在北京、上海、深圳、大连、天津、新疆、湖南等地出现了许多钢结构住宅示范试点工程。
目前我国钢结构住宅建成使用的多为1~3层的冷弯薄壁型钢体系,如天津开发区太平洋村的8栋2~3层住宅,美圳公司在深圳和广州、上海现代公司在浦东都建造一批这种体系的住宅。1999年还在新疆和上海分别建造了8层和5层钢结构住宅,并局部试用了错列桁架体系的结构形式,使小开间取得了大开间的效果,引起了各界的重视。最引人注目的是长沙远大公司,他们在99年建成了8层型钢框架、压型钢板组合结构、配合整体浴室、中央空调等先进设备的集成住宅,全部工期为3个月结构,2个月装修,充分体现了预制、集成、装配的特色,展现了钢结构住宅的良好前景。此外,北京北新建材公司、马鞍山钢厂、琢州中铁钢结构公司等在单位内部都建造了试验钢结构住宅。
近几年苏州、广州也从美国、澳洲引进二、三层别墅,这些房屋的骨架和围护结构、双层压瓦机设备等全套从国外引进,中方只负责基础、地坪及房屋部件组装。另外在全国陆续出现了一批钢结构住宅多层及高层住宅试点项目。如北京金寰公寓的钢框架核心筒多层住宅、山东莱钢的住宅小区、天津的钢框架一剪力墙高层住宅、上海冶金设计院设计的陆海城和中福城项目及安徽马鞍山钢铁股份有限公司设计的18层示范实验住宅楼等。在我国台湾地区,自1990年开始,钢结构也己普遍地用于多层连幢住宅建设。
冷弯型钢及轻钢房屋具有自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工速度快、建筑造型美观、经济效益好等优点,它将在工业与民用建筑中得到广泛应用。
20世纪80年代以前,由于我国钢产量不足,在建筑业中限制使用钢结构,现在我国钢产量连续几年超亿t,中国成为世界产钢大国。目前国家建设部门鼓励建筑用钢,如1998年10月,建设部曾发文《在建筑业进行推广应用钢结构新技术》。我国“十五”计划又指出:“我国钢结构用钢量占全国钢材总产量比重极小,与发达国家相比差距很大?!比毡?998年钢产量约590万t,建筑用钢占13%,而我国仅占1.5%。因此,“十五”计划目标为:“力争全国建筑结构用钢量达全国钢材总量的3%,到2015年力争达到6%”。这表明我国建筑结构用钢材源不存在问题并将不断扩大。
冷弯型钢在建筑业中的应用比例,我国与世界发达国家占40%一70%相比差距很大,我国目前冷弯型钢产品还是主要用于汽车业、机械制造等行业,因此,随着轻型钢结构的发展,大跨、轻型新结构的不断出现,我国冷弯型钢在建筑业中的应用市场将十分宽广,潜力很大。
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