鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系簡介

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　　摘要：鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅體系是借鑒鋼-砼組合結(jié)構(gòu)在高層、超高層公共建筑中的成功經(jīng)驗及科技成果，結(jié)合住宅建筑的特點，經(jīng)過辨證綜合、統(tǒng)籌優(yōu)化而探索出的一條具有中國特色的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。通過兩年多的試驗研究及工程實踐的驗證，該體系不但是可行的，而且可以取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟和社會效益。得到了有關(guān)領(lǐng)導和各方專家的基本肯定，已被列入天津市科技發(fā)展計劃，同時已申報了建設(shè)部科技項目。鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的設(shè)計構(gòu)思也已申報國家專利，并已被國家知識產(chǎn)權(quán)局初審通過（專利申請?zhí)枺?0102949.5）。

　　關(guān)鍵詞：組合結(jié)構(gòu) 住宅 設(shè)計

　　1、體系的基本構(gòu)成

　　??鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅體系建筑是由鋼管砼柱、抗側(cè)力支撐、雙向輕鋼密肋組合樓蓋、復合外墻板等構(gòu)件組成的鋼結(jié)構(gòu)框-撐結(jié)構(gòu)體系。

　　??鋼管砼柱，是在螺旋焊接鋼管內(nèi)灌注高強度等級砼，形成兩種材料相輔相成共同工作的機理。它具有承載力高、抗震性能好、施工簡捷的特點，一般每三層為一個制作安裝單元，整根鋼管柱一次吊裝就位，為主體結(jié)構(gòu)安裝創(chuàng)造了流水作業(yè)的條件。

　　??鋼骨砼梁，是在鋼梁周圍配置鋼筋，澆注砼后使鋼骨與砼成為一體共同工作的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于鋼骨的存在使得構(gòu)件延性得到很大改善，其變形能力強，抗震性能好，承載力高。混凝土對鋼骨的包裹解決了鋼結(jié)構(gòu)的防腐、防火問題。施工時鋼梁骨架有較大的承載力，可大大節(jié)省模板工作量。

　　??抗側(cè)力支撐，是由鋼管斜撐桿與鋼管柱、鋼框架梁焊接組成的抗側(cè)力架體?？紤]建筑專業(yè)的門窗布置，在不影響建筑功能的前提下，支撐可以采用X型、單斜桿型、人字型、W型等形式，還可采用偏心耗能支撐。采用抗側(cè)力支撐取代了傳統(tǒng)的砼剪力墻，不僅減輕了結(jié)構(gòu)自重，而且提高了結(jié)構(gòu)延性，對于優(yōu)化抗側(cè)剛度，改善抗震性能起到了積極抗震的作用。

　　??雙向輕鋼密肋組合樓蓋，是由鋼筋或小型鋼焊接的單榀珩架正交成的平板網(wǎng)架，并在網(wǎng)格內(nèi)嵌入五面體無機玻璃鋼模殼而形成雙向輕鋼密肋樓板。施工時利用平板網(wǎng)架自身的強度、剛度，并配合1-2點臨時支撐即可完成無模板澆注砼作業(yè)。鋼框梁、輕鋼珩架被砼包裹形成雙向組合樓蓋，不僅增加了樓板的剛度，而且其防火、防腐問題也迎刃而解。利用模殼內(nèi)形成的空腔，既可以暗敷各種水平設(shè)備管線，也可作為改善樓蓋隔音的有效措施。

　　??復合外墻板，是由陶粒砼與輕鋼龍骨構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)外墻，內(nèi)澆發(fā)泡砼保溫，并敷內(nèi)墻面板而組成。該墻板工廠化預制生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝，基本取消了濕作業(yè)。其傳熱系數(shù)為0.829，已滿足天津市二步節(jié)能標準的要求。

　　??2、體系的基本特點

　　??（1）符合發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化的方向

　　??鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅體系從根本上改變了傳統(tǒng)建筑業(yè)以手工作業(yè)為主的小生產(chǎn)方式，基本實現(xiàn)了構(gòu)配件生產(chǎn)的工廠化，施工的機械化。能夠進行標準化的設(shè)計、系列化的開發(fā)、集約化的生產(chǎn)、社會化的供應，為住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化探索出一條途徑。

　　??（2）經(jīng)濟效益顯著

　　??經(jīng)測算該體系9-14層住宅建筑的造價僅為1100-1200元/m2.其結(jié)構(gòu)含鋼量一般為40-45kg/m2.結(jié)構(gòu)自重輕，一般為650kg/m2.施工周期短，一般可縮短30%-50%.

　　??鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系各項試驗簡介

　　??1、鋼管砼柱耐火極限試驗

　　??（1）檢驗單位：國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心

　　??（2）檢驗報告編號：No.2000-1819

　　??（3）檢驗結(jié)論：鋼管砼柱（鋼管325*6、砼60）經(jīng)按GB/T9978-1999《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》進行180min耐火試驗，未失去穩(wěn)定性，其耐火極限大于3小時（《高規(guī)》規(guī)定柱為3小時）。

　　??2、復合墻板耐火極限試驗

　　??（1）檢驗單位：國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心

　　??（2）檢驗報告編號：No.2000-1818

　　??（3）檢驗結(jié)論：復合外墻板（3300*3300*190），經(jīng)按GB/T9978-1999《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》進行134min耐火試驗，未失去隔熱性，耐火極限等于2.23小時（《高規(guī)》規(guī)定非承重外墻為0.5小時）。

　　??3、復合外墻板熱工性能試驗

　　??（1）檢驗單位：天津市質(zhì)量監(jiān)督檢驗站第21站

　　??（2）檢驗報告編號：SO-9-30、BO-12-253

　　??（3）檢驗結(jié)論：

　　??（a）內(nèi)填巖棉板

　　??熱阻：2.742 m2*K/W

　　??傳熱系數(shù)：0.345 W/m2*K（二步節(jié)能50%為1.16）。

　　??（b）內(nèi)填發(fā)泡砼

　　??熱阻：1.048 m2*K/W

　　??傳熱系數(shù)：0.829 W/m2*K（二步節(jié)能50%為1.16）。

　　??4、復合外墻板雨水滲漏試驗

　　??（1）檢驗單位：天津市建筑工程質(zhì)量檢測中心

　　??（2）檢驗報告編號：2001X——005

　　??（3）檢驗結(jié)論：應用動風壓檢驗設(shè)備依據(jù)GB7108-86標準，試驗水流量為4升/m2*分（相當于暴雨的水流量），模擬風壓從零開始加壓至1600pa（相當于120米高的最大風壓），持續(xù)1小時后，無潮片、滲漏現(xiàn)象。

　　??5、鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅中間試驗體隔聲性能試驗

　　??（1）檢驗單位：中國建筑科學研究院建筑物理研究所

　　??（2）檢驗報告編號：建院物檢（聲）字（2001）第016號

　　??（3）檢驗結(jié)論：

　　??（a）分戶墻的計權(quán)表觀隔聲量：41dB

　　??（b）內(nèi)隔墻的計權(quán)表觀隔聲量：40dB

　　??（c）外墻的計權(quán)表觀隔聲量：42dB

　　??（d）樓板的計權(quán)表觀隔聲量：56dB.

　　??6、雙向密肋輕鋼組合樓板承載力及變形測試

　　??（1）檢驗單位：中國建筑科學研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所

　　??（2）檢驗報告編號：建結(jié)（結(jié)構(gòu)）字（2000）第208-L

　　??建結(jié)（結(jié)構(gòu)）字（2000）第209-G

　　??（3）檢驗結(jié)論：

　　??（a）承載能力檢驗：根據(jù)GB50152-92《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》，本次實驗最終加載量雖達到2倍的設(shè)計荷載值（20.66kN/m2），但試件仍未達到極限狀態(tài)（極限狀態(tài)即鋼筋相對應變達到0.01或裂縫寬度達到1.5mm或撓度達到1/50等）。

　　??（b）變形能力檢驗：根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ19-89規(guī)定，樓蓋的允許撓度為l0/250=28.8mm，經(jīng)計算其短期撓度允許值為15.97mm.而實測正常使用短期荷載檢驗值下的樓蓋跨中短期撓度僅為0.985mm.

　　??（c）抗裂檢驗：試件的開裂荷載實測值與正常使用短期荷載檢驗值的比值為1.124，大于試件的抗裂檢驗系數(shù)允許值0.768.

　　??（d）裂縫寬度檢驗：構(gòu)件檢驗的最大裂縫寬度允許值為

　　??0.15mm，而肋梁受拉主筋處的最大裂縫寬度實測值僅為

　　??0.02mm.

　　??（e）結(jié)論：此次試驗的輕鋼雙向密肋組合樓蓋試件，在承載力、抗裂和變形性能方面都滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標準和規(guī)范要求。且承載力較高。

　　??幾項在建的鋼-砼組合結(jié)構(gòu)建筑工程情況簡介

　　??1、天津市監(jiān)獄管理局綜合樓

　　??建筑面積：1.5萬平方米；

　　??層數(shù)：地下一層，地上11層局部13層；

　　??層高：3.6米；

　　??工程地點：本市南開區(qū)南門外大街；

　　??工程進度：正在安裝四層主體結(jié)構(gòu)。

　　??2、羅馬花園小二期（天津市鋼結(jié)構(gòu)住宅20萬平方米組團試點工程之一）

　　??建筑面積：9.7萬平方米；

　　??層數(shù)：地下一層，地上A、B座（高層住宅）31層，G座（寫字樓）24層，F(xiàn)座（會所）9層；四層以下為公建。

　　??層高：住宅3.0米、公建5.4-4.8米；

　　??工程地點：本市河西區(qū)友誼路；

　　??工程進度：正在施工地下結(jié)構(gòu)。

　　??3、天津市總工會重華西里住宅小區(qū)八號樓（天津市鋼結(jié)構(gòu)住宅單體試點工程之一）

　　??建筑面積：0.92萬平方米；

　　??層數(shù)：9層；

　　??層高：首層底商3.3米，住宅2.9米；

　　??工程地點：本市河西區(qū)圍堤道；

　　??工程進度：正在做開工準備。

　　??4、麗苑小區(qū)彩麗苑二號樓（天津市鋼結(jié)構(gòu)住宅單體試點工程之一）

　　??建筑面積：1.13萬平方米；

　　??層數(shù)：11層；

　　??層高：2.9米；

　　??工程地點：本市河東區(qū)麗苑小區(qū)；

　　??工程進度：正在做基礎(chǔ)處理。

　　??5、長春銀座

　　??建筑面積：15萬平方米；

　　??層數(shù)：10層局部11層；

　　??層高：公建4.8-3.2米，住宅2.9米；

　　??工程地點：長春市寬城區(qū)長江路；

　　??工程進度：正在做開工準備。

　　??6、鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑中間試驗體

　　??建筑面積：900平方米；

　　??層數(shù)：3層；

　　??層高：2.9米；

　　??工程地點：天津市北辰區(qū)順義道；

　　??工程進度：已竣工。

　　??天津建工集團住宅產(chǎn)業(yè)化園區(qū)概況

　　??天津建工集團住宅產(chǎn)業(yè)化園區(qū)是集研發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、施工一體化的新型鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化基地。在天津市和建設(shè)部領(lǐng)導的關(guān)懷和支持下，經(jīng)過三年多的努力，一座占地500畝，累計投資達7000萬元，年生產(chǎn)能力達40-50萬平方米鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化園區(qū)已初具規(guī)模。

　　??1、科研設(shè)計能力

　　??園區(qū)以科研設(shè)計為龍頭，將集團所屬的天津建工集團總公司設(shè)計院、天津建工設(shè)計院、天怡建筑設(shè)計院、二建津華設(shè)計所等多個甲、乙級建筑設(shè)計單位組成鋼結(jié)構(gòu)住宅開發(fā)研究聯(lián)合體，借鑒日本竹中工務店的發(fā)展模式，成立了精干高效的研究發(fā)展設(shè)計中心。兩年來，已基本完成了鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系主要項目的試驗研究和設(shè)計定型的階段性工作。并先后完成及正在進行25萬平方米的鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計。

　　??2、生產(chǎn)制造能力

　　??園區(qū)投入大量資金，加強硬件建設(shè)，基本形成了鋼結(jié)構(gòu)制作、墻板加工、配套產(chǎn)品、專業(yè)施工四大生產(chǎn)系統(tǒng)。

　　??（1）鋼結(jié)構(gòu)制作：

　　??廠房面積13000平方米，擁有先進的切割、除銹、焊接、成型、矯正設(shè)備，年生產(chǎn)能力為30000噸。

　　??（2）墻板加工：

　　??園區(qū)自行研制了復合外墻板，并建成了10000平方米的外墻板組裝車間。年產(chǎn)外墻板20萬平方米。園區(qū)還擁有兩條先進的彩板生產(chǎn)線，年生產(chǎn)彩色涂層板13萬平方米。最近擬再投資2600萬元，建造一個占地5000平方米，引進德國生產(chǎn)線以水泥和粉煤灰為主要材料的擠出板生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力可達100萬平方米。這種輕質(zhì)高強的擠出板將為鋼結(jié)構(gòu)住宅提供一種新型的內(nèi)外墻板材料。

　　??（3）配套產(chǎn)品：

　　??園區(qū)擁有兩條塑鋼門窗生產(chǎn)線（年產(chǎn)塑鋼門窗10萬平方米）和三條大芯板、多層板、細木生產(chǎn)線，既可為墻板生產(chǎn)配套材料，又可生產(chǎn)配套家具及室內(nèi)外裝飾材料。

　　??（4）專業(yè)施工：

　　??園區(qū)的主體——天津二建建筑工程有限公司是國家一級資質(zhì)大型施工企業(yè)，作為鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的專業(yè)施工單位。它擁有各類專業(yè)技術(shù)人員1100余人，中級以上職稱人員近400人，國家一、二級資質(zhì)的項目經(jīng)理106人。擁有先進的各類施工生產(chǎn)、大噸位吊裝運輸設(shè)備1400臺（輛）。具有獨立承擔各類大型工業(yè)建筑及高層、超高層大型公共、民用建筑的施工能力。所承建的工程曾多次獲得國家優(yōu)質(zhì)工程獎和建筑工程魯班獎。近年來，與美國、法國的大型鋼結(jié)構(gòu)公司合作，先后完成了近百萬平方米、數(shù)萬噸鋼結(jié)構(gòu)的運輸、安裝施工任務。

　　??鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)住宅體系設(shè)計依據(jù)

　　??1、國家及地方現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、規(guī)程：

　　??《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》GBJ68-84；

　　??《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBJ9-87；

　　??《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》CECS20：90；

　　??《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JCJ01-89；

　　??《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》YB9082-97；

　　??《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》DL/T-5085-1999；

　　??《戰(zhàn)時軍港搶修早強型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》

　　??國家軍用標準GJB，中國人民解放軍總后勤部；

　　??《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ17-88；

　　??《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98；

　　??《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ10-89；

　　??《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JBJ3-91；

　　??《混凝土結(jié)構(gòu)升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GBJ130-90；

　　??《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GBJ11-89；

　　??《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GBJ7-89；

　　??《天津市建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》

　　??2、國家及地方現(xiàn)行建筑設(shè)計規(guī)范、規(guī)程：

　　??《民用建筑設(shè)計通則》JGJ37-87；

　　??《建筑模數(shù)統(tǒng)一標準》GBJ2-86；

　　??《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-99；

　　??《住宅建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》GBJ100-87；

　　??《建筑樓梯模數(shù)協(xié)調(diào)標準》GBJ101-87；

　　??《建筑設(shè)計防火規(guī)范》G9BJ16-87；

　　??《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95；

　　??《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》GB50098-98；

　　??《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住部分）》JBJ26-95；

　　??《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住部分）天津地區(qū)實施細則（第二階段）》DBJ29-1-97；

　　??《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范規(guī)范》GB50176-93；

　　??《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GBJ118-88；

　　??《住宅隔聲標準》JGJ11-82；

　　??《住宅隔聲標準》JGJ11-82；

　　??《屋面工程技術(shù)規(guī)范》GB50207-94；

　　??《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》GB50038-94；

　　??《天津市城市住宅設(shè)計標準》DB29-22-2000；

　　??《天津市城市住宅建設(shè)管理規(guī)定》。

　　??國內(nèi)采用鋼管混凝土建造的高層建筑一覽表

　　??序號建筑物名稱地點高度/層柱截面砼等級建成年代

　　1郵電中心泉州63.5/16 800*10 C30 1990

　　??2陸海工程上海84.7/25 300 C60 1999

　　??3阜康大廈廈門86.5/27 1000*10 C35 1994

　　??4金源大廈廈門96.1/30 900*12 C40 1995

　　??5南安郵電局福建99/30 720*14 C40 1997

　　??6環(huán)球廣場重慶110.6/33 800*18 C45 1998

　　??7好世界廣場廣州116.3/36 1200*20 C50 1995

　　??8世界金融大廈北京120/36 1400*30 C50 1998

　　??9今晚報大廈天津137/40 1120*14 C60 1995

　　??10天信大廈天津100/28 1220*16 C60 1997

　　??11工商銀行大廈天津120/32 1020*14 C60 1997

　　??12賽格廣場大廈深圳291.6/76 1600*28 C60 1999

　　??13郵電信息中心深圳180/48在建

　　??14新中國大廈廣州201.8/56 1400*25 C80在建

　　??15京光廣場廣州220/60 1600*20 C60在建

　　??16監(jiān)管綜合樓天津45/12 529*8 C60在建