鋼-砼組合結構住宅建筑體系簡介

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　　摘要：鋼-砼組合結構住宅體系是借鑒鋼-砼組合結構在高層、超高層公共建筑中的成功經驗及科技成果，結合住宅建筑的特點，經過辨證綜合、統(tǒng)籌優(yōu)化而探索出的一條具有中國特色的鋼結構住宅體系。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經濟和社會效益。得到了有關領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，同時已申報了建設部科技項目。鋼-砼組合結構住宅建筑體系的設計構思也已申報國家專利，并已被國家知識產權局初審通過（專利申請?zhí)枺?0102949.5）。

　　關鍵詞：組合結構 住宅 設計

　　1、體系的基本構成

　　??鋼-砼組合結構住宅體系建筑是由鋼管砼柱、抗側力支撐、雙向輕鋼密肋組合樓蓋、復合外墻板等構件組成的鋼結構框-撐結構體系。

　　??鋼管砼柱，是在螺旋焊接鋼管內灌注高強度等級砼，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，為主體結構安裝創(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構構件。由于鋼骨的存在使得構件延性得到很大改善，其變形能力強，抗震性能好，承載力高?；炷翆︿摴堑陌鉀Q了鋼結構的防腐、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。采用抗側力支撐取代了傳統(tǒng)的砼剪力墻，不僅減輕了結構自重，而且提高了結構延性，對于優(yōu)化抗側剛度，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架，并在網格內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。利用模殼內形成的空腔，既可以暗敷各種水平設備管線，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成的組合結構外墻，內澆發(fā)泡砼保溫，并敷內墻面板而組成。該墻板工廠化預制生產，現場安裝，基本取消了濕作業(yè)。其傳熱系數為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)展住宅產業(yè)化的方向

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

　　??（2）經濟效益顯著

　　??經測算該體系9-14層住宅建筑的造價僅為1100-1200元/m2.其結構含鋼量一般為40-45kg/m2.結構自重輕，一般為650kg/m2.施工周期短，一般可縮短30%-50%.

　　??鋼-砼組合結構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)和耐火構件質量監(jiān)督檢驗中心

　　??（2）檢驗報告編號：No.2000-1819

　　??（3）檢驗結論：鋼管砼柱（鋼管325*6、砼60）經按GB/T9978-1999《建筑構件耐火試驗方法》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)和耐火構件質量監(jiān)督檢驗中心

　　??（2）檢驗報告編號：No.2000-1818

　　??（3）檢驗結論：復合外墻板（3300*3300*190），經按GB/T9978-1999《建筑構件耐火試驗方法》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）檢驗結論：

　　??（a）內填巖棉板

　　??熱阻：2.742 m2*K/W

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

　　??（b）內填發(fā)泡砼

　　??熱阻：1.048 m2*K/W

　　??傳熱系數：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：天津市建筑工程質量檢測中心

　　??（2）檢驗報告編號：2001X——005

　　??（3）檢驗結論：應用動風壓檢驗設備依據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、滲漏現象。

　　??5、鋼-砼組合結構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）檢驗結論：

　　??（a）分戶墻的計權表觀隔聲量：41dB

　　??（b）內隔墻的計權表觀隔聲量：40dB

　　??（c）外墻的計權表觀隔聲量：42dB

　　??（d）樓板的計權表觀隔聲量：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構研究所

　　??（2）檢驗報告編號：建結（結構）字（2000）第208-L

　　??建結（結構）字（2000）第209-G

　　??（3）檢驗結論：

　　??（a）承載能力檢驗：根據GB50152-92《混凝土結構試驗方法標準》，本次實驗最終加載量雖達到2倍的設計荷載值（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《混凝土結構設計規(guī)范》GBJ19-89規(guī)定，樓蓋的允許撓度為l0/250=28.8mm，經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允許值0.768.

　　??（d）裂縫寬度檢驗：構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行有關標準和規(guī)范要求。且承載力較高。

　　??幾項在建的鋼-砼組合結構建筑工程情況簡介

　　??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：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構。

　　??2、羅馬花園小二期（天津市鋼結構住宅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：地下一層，地上A、B座（高層住宅）31層，G座（寫字樓）24層，F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：正在施工地下結構。

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

　　??建筑面積：0.92萬平方米；

　　??層數：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（天津市鋼結構住宅單體試點工程之一）

　　??建筑面積：1.13萬平方米；

　　??層數：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：正在做基礎處理。

　　??5、長春銀座

　　??建筑面積：15萬平方米；

　　??層數：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-砼組合結構住宅建筑中間試驗體

　　??建筑面積：900平方米；

　　??層數：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業(yè)化園區(qū)概況

　　??天津建工集團住宅產業(yè)化園區(qū)是集研發(fā)、設計、制造、安裝、施工一體化的新型鋼結構住宅產業(yè)化基地。在天津市和建設部領導的關懷和支持下，經過三年多的努力，一座占地500畝，累計投資達7000萬元，年生產能力達40-50萬平方米鋼結構住宅的產業(yè)化園區(qū)已初具規(guī)模。

　　??1、科研設計能力

　　??園區(qū)以科研設計為龍頭，將集團所屬的天津建工集團總公司設計院、天津建工設計院、天怡建筑設計院、二建津華設計所等多個甲、乙級建筑設計單位組成鋼結構住宅開發(fā)研究聯合體，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)展設計中心。兩年來，已基本完成了鋼-砼組合結構住宅建筑體系主要項目的試驗研究和設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-砼組合結構住宅建筑設計。

　　??2、生產制造能力

　　??園區(qū)投入大量資金，加強硬件建設，基本形成了鋼結構制作、墻板加工、配套產品、專業(yè)施工四大生產系統(tǒng)。

　　??（1）鋼結構制作：

　　??廠房面積13000平方米，擁有先進的切割、除銹、焊接、成型、矯正設備，年生產能力為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。年產外墻板20萬平方米。園區(qū)還擁有兩條先進的彩板生產線，年生產彩色涂層板13萬平方米。最近擬再投資2600萬元，建造一個占地5000平方米，引進德國生產線以水泥和粉煤灰為主要材料的擠出板生產線，年生產能力可達100萬平方米。這種輕質高強的擠出板將為鋼結構住宅提供一種新型的內外墻板材料。

　　??（3）配套產品：

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

　　??（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大型施工企業(yè)，作為鋼-砼組合結構住宅建筑體系的專業(yè)施工單位。它擁有各類專業(yè)技術人員1100余人，中級以上職稱人員近400人，國家一、二級資質的項目經理106人。擁有先進的各類施工生產、大噸位吊裝運輸設備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)質工程獎和建筑工程魯班獎。近年來，與美國、法國的大型鋼結構公司合作，先后完成了近百萬平方米、數萬噸鋼結構的運輸、安裝施工任務。

　　??鋼-混凝土組合結構住宅體系設計依據

　　??1、國家及地方現行結構設計規(guī)范、規(guī)程：

　　??《建筑結構設計統(tǒng)一標準》GBJ68-84；

　　??《建筑結構荷載規(guī)范》GBJ9-87；

　　??《鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程》CECS20：90；

　　??《鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程》JCJ01-89；

　　??《鋼骨混凝土結構設計規(guī)程》YB9082-97；

　　??《鋼-混凝土組合結構設計規(guī)程》DL/T-5085-1999；

　　??《戰(zhàn)時軍港搶修早強型鋼-混凝土組合結構設計規(guī)程》

　　??國家軍用標準GJB，中國人民解放軍總后勤部；

　　??《鋼結構設計規(guī)范》GBJ17-88；

　　??《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》JGJ99-98；

　　??《混凝土結構設計規(guī)范》GBJ10-89；

　　??《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》JBJ3-91；

　　??《混凝土結構升板結構技術規(guī)范》GBJ130-90；

　　??《建筑抗震設計規(guī)范》GBJ11-89；

　　??《地基基礎設計規(guī)范》GBJ7-89；

　　??《天津市建筑地基基礎設計規(guī)范》

　　??2、國家及地方現行建筑設計規(guī)范、規(guī)程：

　　??《民用建筑設計通則》JGJ37-87；

　　??《建筑模數統(tǒng)一標準》GBJ2-86；

　　??《住宅設計規(guī)范》GB50096-99；

　　??《住宅建筑模數協調標準》GBJ100-87；

　　??《建筑樓梯模數協調標準》GBJ101-87；

　　??《建筑設計防火規(guī)范》G9BJ16-87；

　　??《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045-95；

　　??《人民防空工程設計防火規(guī)范》GB50098-98；

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

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

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

　　??《民用建筑隔聲設計規(guī)范》GBJ118-88；

　　??《住宅隔聲標準》JGJ11-82；

　　??《住宅隔聲標準》JGJ11-82；

　　??《屋面工程技術規(guī)范》GB50207-94；

　　??《人民防空地下室設計規(guī)范》GB50038-94；

　　??《天津市城市住宅設計標準》DB29-22-2000；

　　??《天津市城市住宅建設管理規(guī)定》。

　　??國內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