我国应加快钢结构住宅体系研发进程
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---访中国建筑金属结构协会专家组成员、教授级高工陈敖宜 日前，应本报记者之约，中国建筑金属结构协会专家组成员、天津市建筑设计院总工程师、教授级高工陈敖宜，围绕研究和开发我国钢结构住宅体系阐述了看法。 陈敖宜认为钢结构住宅研究和开发首先是保护国土资源，保障国民经济可持续发展的需要。第二是促进住宅建设产业化，迅速提升我国住宅建筑技术现代化水平的需要。第三是拉动钢铁工业及其相关行业发展的需要。在我国，建筑用钢主要是用于混凝土结构中的钢筋、钢绞线、钢丝以及钢门窗等，而钢结构用钢只占其中的很少部分。发展钢结构住宅，是开发建筑用钢市场、提升我国建筑用钢比重的重要举措。第四是提高居住建筑抗震安全水平的需要。我国是一个多地震的国家，绝大部分城镇都在地震区，砖混结构属脆性材料，抗震性能较差。而钢结构住宅结构强度高、延性好、自重轻且建造技术精密、标准化程度高，因此其抗震性能优于其他结构体系，是地震区理想的建筑结构体系。事实证明，在中国台湾大地震中，位于强地震区的钢结构建筑都未倒塌。 陈敖宜介绍说，近年来，钢结构住宅体系的研究和开发已加快了步伐。在这一研究领域，天津市处于领先地位。近年来，《天津市钢结构住宅体系的研究》已作为天津市建委和科委最为重大的科研课题立项，对这一总课题分22个专题进行研究，在设计、科研、施工等方面取得了系列成果。另外，天津市与兄弟省市配合，承担了国家建设部关于《现代中高层钢结构体系的研究》和《钢一混凝土组合结构住宅建筑体系的研究》两个项目，也取得了积极的成果。天津市在钢结构住宅设计、研究试验及施工方面，针对结构体系的优化选择、墙板和楼板的研究开发进行了数十个专项研究，其中方（圆）钢管混凝土柱框架承载力与延性整体试验、钢一混凝土组合结构震动阻尼特性测试研究，以及双向轻钢密肋楼盖的试验研究为国内首创。 天津市在大量研究试验及在国内外经验的基础上，用最新技术实施建造了天津市丽苑小区示范工程。其工程规模：主体为11层，总高度33米。1号楼建筑面积8180平方米，2号楼建筑面积11000平方米，该建筑 日前，应本报记者之约，中国建筑金属结构协会专家组成员、天津市建筑设计院总工程师、教授级高工陈敖宜，围绕研究和开发我国钢结构住宅体系阐述了看法。 陈敖宜认为钢结构住宅研究和开发首先是保护国土资源，保障国民经济可持续发展的需要。第二是促进住宅建设产业化，迅速提升我国住宅建筑技术现代化水平的需要。第三是拉动钢铁工业及其相关行业发展的需要。在我国，建筑用钢主要是用于混凝土结构中的钢筋、钢绞线、钢丝以及钢门窗等，而钢结构用钢只占其中的很少部分。发展钢结构住宅，是开发建筑用钢市场、提升我国建筑用钢比重的重要举措。第四是提高居住建筑抗震安全水平的需要。我国是一个多地震的国家，绝大部分城镇都在地震区，砖混结构属脆性材料，抗震性能较差。而钢结构住宅结构强度高、延性好、自重轻且建造技术精密、标准化程度高，因此其抗震性能优于其他结构体系，是地震区理想的建筑结构体系。事实证明，在中国台湾大地震中，位于强地震区的钢结构建筑都未倒塌。 陈敖宜介绍说，近年来，钢结构住宅体系的研究和开发已加快了步伐。在这一研究领域，天津市处于领先地位。近年来，《天津市钢结构住宅体系的研究》已作为天津市建委和科委最为重大的科研课题立项，对这一总课题分22个专题进行研究，在设计、科研、施工等方面取得了系列成果。另外，天津市与兄弟省市配合，承担了国家建设部关于《现代中高层钢结构体系的研究》和《钢一混凝土组合结构住宅建筑体系的研究》两个项目，也取得了积极的成果。天津市在钢结构住宅设计、研究试验及施工方面，针对结构体系的优化选择、墙板和楼板的研究开发进行了数十个专项研究，其中方（圆）钢管混凝土柱框架承载力与延性整体试验、钢一混凝土组合结构震动阻尼特性测试研究，以及双向轻钢密肋楼盖的试验研究为国内首创。 天津市在大量研究试验及在国内外经验的基础上，用最新技术实施建造了天津市丽苑小区示范工程。其工程规模：主体为11层，总高度33米。1号楼建筑面积8180平方米，2号楼建筑面积11000平方米，该建筑为方钢管混凝土柱框架，钢柱采用焊接箱形柱（350×350mm），里面灌入混凝土，钢梁采用焊接工字钢、梁高350mm，梁柱连接采用栓焊连接。混凝土核心筒四角埋入工字钢骨，楼板采用预应力混凝土叠合板，外墙采用预制CS墙板嵌入钢丝骨架，方钢管柱由4mm钢板焊接而成。这一钢结构住宅试点工程日前通过了建设部专家鉴定，专家认为该工程体系及课题综合技术研究成果达到国内领先水平。 采用轻型钢框架体系、冷弯薄壁型钢密排柱（龙骨）结构体系兴建1-3层的低层轻型钢结构别墅住宅，在北京市有了一定发展，已建成16万多平方米；唐山市也兴建1-3层的低层轻型钢结构住宅5-6万平方米。总之，我国钢结构住宅开发尚处于起步阶段，具有很大的潜力和市场。 陈敖宜系统归纳了钢结构住宅的优点：由于发挥了钢材的高强度和高弹性变形模量的特点，因而使由传统材料建造的住宅的物理力学特征发生了质的变化，特别是近年来研究开发的钢管混凝土组合结构，使钢和混凝土两种材料组合后，进一步提高了结构的承载力，使钢结构住宅具备更优良的品质特征。 ●建筑功能好。建筑平面布置灵活，可以做到大开间、大空间、净空高、室内无柱，适应性强，可满足用户任意灵活分隔的要求。钢管混凝土组合结构阻尼大，居住舒适度高，且墙体保温隔热和隔声效果好。同时结构构件截面小，可比钢筋混凝土结构缩小50%以上，因此使用面积大，可增加6%左右，性价比高。 ●抗震性能好。钢结构延性好，特别是钢管混凝土柱框架一混凝土核心筒结构体系，其节点和整体刚度大，阻尼性能高，耗能性强，能充分满足强柱弱梁、强节点等抗震机理，因此抗震性能明显优干其他结构体系。 ●建筑结构自重轻，节约基础造价。钢结构住宅自重轻，纯钢结构自重0.9-1.0T/m2，钢管混凝土柱框架一混凝土核心筒（剪力墙）结构体系，结构自重1.25T/m2左右，后者比钢筋混凝土结构轻20%，因此在地基处理和基础设计中，可节约大量资金。 ●施工速度快，机械化程度高，周期短。钢结构住宅主要构件都是工厂化生产，施工现场进行整体装配，其周期一般比钢筋混凝土结构缩短一半以上，且施工现场文明整洁，符合环保要求。 ●造价合理，成本与钢筋混凝土结构基本持平。经对国内示范工程的技术经济分析研究，对于12层左右的住宅，在一般55-60kg/m2左右，因此主体框架结构的造价一般在500-600元/m2。当接面采用现浇混凝土楼板，外围护墙、内隔墙采用砌块等普通相同材料建造时，二者造价基本相同。但结构内在性能却优于钢筋混凝土结构。 ●建筑主体结构寿命长。在建筑住宅内部的环境条件好，湿度小，无腐蚀性化学气体情况下，钢材表面当无任何防腐措施时，其腐蚀年速率仅为0.01mm，即使经过50年后，累计腐蚀量约为0.5rnm，因此结构强度的衰减很少，实际上钢材表面都按规范要求涂铺四～五层防腐层处理，其结构安全使用年限将超过50年，大于钢筋混凝土结构。后者构件表面混凝上有裂缝，且经过长期碳化等作用，导致钢筋锈蚀，强度衰减较前者快，一般寿命为50年，因此钢结构住宅的耐久性优于其他结构体系。 陈敖宜充满信心地说，在国家关于发展钢结构住宅大政策的引导下，国家建筑钢结构住宅技术规程正在加紧制订，计划今年年底出台；钢结构建筑技术和与之相配套的保温节能墙体、住宅智能化技术等均已取得重大进展，加快发展钢结构住宅不仅有必要而且有可能。 陈敖宜：教授级高级工程师。1945年出生。1967年8月毕业于天津大学土木工程系，1982年结构工程力学研究生班毕业。1987年考取国家科委公派南斯拉夫凯莱密妥第大学国际地震工程研究所进修结构抗震。现任天津市建筑设计院总工程师，天津市空间结构学会副理事长，中国土木工程钢筋混凝土学会理事、中国钢一混凝土组合结构学会理事、天津大学合作博士生导师，中国建筑金属结构协会专家，中国注册建筑师命题设计专家，一级注册结构工程师。 |
