“室外的事情室內(nèi)做,高空的事情地面做,危險復(fù)雜的事情機器做,污染環(huán)境的事情不做”,這里描述的就是鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)過程。
“平均兩天半到三天一層,不到兩年的時間一期27.5萬平方米已進入最后的機電設(shè)備安裝調(diào)試和室內(nèi)裝飾階段!9月23日,由杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司建設(shè)的包頭萬郡·大都城一期工程開盤,其建設(shè)速度之快,其建造方式之獨特引起了社會的關(guān)注。
事實上,早在2008年,杭蕭鋼構(gòu)就在蕭山建成了24層杭蕭鋼構(gòu)集體公寓,2009年,他們承建的國內(nèi)最大的鋼結(jié)構(gòu)住宅群——武漢世紀(jì)家園整體竣工并交付使用。作為住建部科技示范項目工程,時至今日,它依然是我國已交付使用的最大的鋼結(jié)構(gòu)住宅群。
在整個社會尚無認(rèn)知的環(huán)境下,杭蕭鋼構(gòu)以極大的勇氣和智慧投身到鋼結(jié)構(gòu)住宅領(lǐng)域,十幾年鍥而不舍投巨資研發(fā),建立起完全自主知識產(chǎn)權(quán)的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系,為我國建筑工業(yè)化、住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展闖出一條新路。在節(jié)能減排壓力與日俱增,鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩,大力發(fā)展綠色建筑的今天,大規(guī)模推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅勢在必行。讓我們走近武漢世紀(jì)家園,走近擁有自主知識產(chǎn)權(quán),一直低調(diào)潛行的鋼結(jié)構(gòu)住宅群,也希望借此增進社會對鋼結(jié)構(gòu)住宅的認(rèn)知。
一問“鋼結(jié)構(gòu)住宅什么樣?”
武漢世紀(jì)家園住宅小區(qū)位于武漢市江岸區(qū),是由武漢香利房地產(chǎn)公司開發(fā),浙江杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司承建的鋼結(jié)構(gòu)住宅項目,有11幢22-24層的高層鋼結(jié)構(gòu)住宅組成,總建筑面積26萬平方米。
走近這一高樓林立的住宅群,若不是有人告知這是鋼結(jié)構(gòu)住宅,單從外觀很難看出它與傳統(tǒng)建筑有什么不同。
“同等建筑面積我們的房子要大一些”,“冬天不冷夏天不熱,住著舒服”,走訪小區(qū)住戶,聽到最多的是親身感受。
“武漢世紀(jì)家園小區(qū)鋼結(jié)構(gòu)住宅項目應(yīng)用了杭蕭鋼構(gòu)多項新的研發(fā)成果,其中最大的亮點是新型CCA板灌漿外墻、冷彎高頻焊接矩形鋼管混凝土柱和高頻焊接H型鋼梁的應(yīng)用!焙际掍摌(gòu)副總工程師李文斌告訴記者。
從樓板系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)體系、墻體系統(tǒng)三方面入手,李文斌為我們詳細(xì)解剖鋼結(jié)構(gòu)住宅,從差異中認(rèn)識鋼結(jié)構(gòu)住宅。
首先,鋼結(jié)構(gòu)住宅樓板系統(tǒng)有什么不同?
不同于傳統(tǒng)施工方式的現(xiàn)澆混凝土樓板,杭蕭鋼構(gòu)開發(fā)出“鋼筋桁架樓承板”,就是將樓板中的鋼筋在工廠中加工成鋼筋桁架,并將鋼筋桁架與鍍鋅壓型鋼板焊接成一體的組合模版。在施工現(xiàn)場,將其鋪設(shè)在鋼梁上,進行少量附加鋼筋綁扎,澆注混凝土,形成鋼筋桁架混凝土樓板。
“通過武漢世紀(jì)家園等住宅建設(shè)的實踐,我們把鋼筋桁架混凝土樓板總結(jié)為十大優(yōu)點”,李文斌逐一盤點:一,現(xiàn)場綁扎工作量減少60%~70%,可進一步縮短工期。二,比普通壓型鋼板—混凝土組合樓板的厚度減少約50mm,混凝土用量減少,室內(nèi)凈高增加。三,栓釘焊接質(zhì)量更容易保證。四,底面平整,感觀好,鋼板損耗更少。五,力學(xué)性能與現(xiàn)澆樓板基本相同,使用階段板底基本不開裂。六,與現(xiàn)澆樓板的防火性能相當(dāng),鋼板不參與使用階段受力,不需考慮防腐問題。七,鋼筋排列均勻,保護層厚度有可靠保證。八,通過改變桁架高度以適用跨度較大的樓板。九,樓板的雙向剛度相近,有利于建筑物抗震,也可做成雙向板。十,桁架受力模式合理,綜合造價低。
其次,鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)體系有什么不同?
不同于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu),本工程結(jié)構(gòu)體系采用高頻焊接矩形鋼管混凝土柱框架-混凝土筒體體系,在筒體中設(shè)置鋼柱、鋼梁。
高頻焊接矩形鋼管是將一定寬度的鋼帶,在常溫條件下經(jīng)過一組縱向排列的軋輥,逐步變形,達(dá)到適用要求的尺寸,而后通過高頻焊接而成的具有閉口斷面的型鋼產(chǎn)品,是目前我國三種H型鋼類型即熱軋H型鋼、焊接H型鋼和高頻焊接H型鋼之一,具有截面模量大,承載力高、制作方便等優(yōu)點。
李文斌告訴記者,六大優(yōu)點凸顯了高頻焊接矩(方)形鋼管混凝土柱的獨特價值:
一是質(zhì)量穩(wěn)定。節(jié)材相比由四塊鋼板焊接而成的矩形鋼管,冷彎高頻焊接方鋼管僅有一條通長焊縫,焊接變形影響范圍小,焊接質(zhì)量穩(wěn)定,材料損耗少。
二是承載力高,節(jié)省用鋼量。鋼管混凝土構(gòu)件在軸向壓力作用下,混凝土由于受到鋼管的約束作用而處于三向受壓狀態(tài),其強度得到進一步提高;而混凝土的存在還可以避免或延緩薄壁鋼管過早的發(fā)生局部屈服,使得鋼材的承載力得以充分發(fā)揮。二者相結(jié)合,相互取長補短。在要求相同承載力的條件下,鋼管砼柱的用鋼量遠(yuǎn)小于純鋼柱。
三是塑性變形能力增強,抗震性能好。混凝土脆性大,高強度混凝土更是如此。但是如果將混凝土灌入鋼管中形成鋼管混凝土,國內(nèi)外的試驗結(jié)果表眀,核心混凝土在鋼管的約束下,不但改善了使用階段的彈性性質(zhì),而且在破壞時具有較大的塑性變形,提高了建筑的耗能能力;鋼管于混凝土共同工作,節(jié)點域剛度大,抗剪承載力高,能夠避免純鋼柱在大震情況下易發(fā)生剪切破壞的缺點;在強震下,較容易滿足強柱弱梁的抗震機理要求。
四是抗側(cè)剛度大。與純鋼柱框架相比,鋼管混凝土柱框架的抗側(cè)力剛度大,側(cè)移小,舒適性好,且效應(yīng)小,穩(wěn)定性好。
五是耐火性能良好;馂(zāi)時,混凝土吸收熱量,從而使鋼管結(jié)構(gòu)較之純鋼結(jié)構(gòu)具有更好的耐火性能,可降低防火處理費用。
六是現(xiàn)場施工、安裝方便。與鋼筋砼柱相比,采用鋼管砼柱不需要綁扎鋼筋、支模和拆模等工序;與純鋼柱相比,鋼管壁厚較薄,自重小,運輸、吊裝方便。
再次,鋼結(jié)構(gòu)住宅墻體系統(tǒng)有什么不同?
鋼結(jié)構(gòu)住宅的難點在墻體,不同于傳統(tǒng)墻體,CCA板整體灌漿墻是以漢德邦CCA板為面板,以輕鋼龍骨為立柱,在其空腔內(nèi)泵入混凝土而形成的復(fù)合整體式實心墻體。
李文斌從四個方面概括其優(yōu)點:
第一,節(jié)能環(huán)保。CCA板的主要原材料是黃砂,灌漿料主要由黃砂、粉煤灰、EPS顆粒、水泥按一定比例混合而成,這些原材料的開采和利用不會造成對生態(tài)資源的破壞,所有組成材料都不含有害物質(zhì)、無輻射,綠色環(huán)保,而且龍骨可回收冶煉,灌漿料強度不高,可經(jīng)粉碎處理循環(huán)利用。漢德邦CCA板灌漿墻的導(dǎo)熱系數(shù)較低,600密度等級EPS混凝土灌漿,200厚CCA板灌漿墻的傳熱系數(shù)為0.96,相當(dāng)于600mm厚度的磚墻節(jié)能效果顯著,符合目前國家發(fā)展綠色建筑和限制粘土磚節(jié)省耕地資源的國情。
第二,省地節(jié)材。武漢世紀(jì)家園外墻總面積為80632.6平方米,采用200mm厚新型CCA板灌漿墻。如果采用傳統(tǒng)的粘土,按照60萬塊磚毀1畝耕地,每萬塊磚消耗1噸標(biāo)準(zhǔn)煤來計算,就可替換1100萬塊粘土磚,相當(dāng)于節(jié)省耕地約18.4畝,節(jié)省約1100噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
第三,性能與性價比高。武漢世紀(jì)家園住宅外墻均采用高密度CCA板,厚度為10mm;內(nèi)側(cè)采用中密度CCA板,厚度為8mm;兩層CCA板之間灌600密度等級的EPS混凝土,厚度為200mm;經(jīng)過國家建筑材料檢驗測試中心試驗檢測,CCA板灌漿墻相當(dāng)于600mm厚粘土磚墻,所以有效使用面積大。
由于是實心墻體,與主體結(jié)構(gòu)采用彈性連接,CCA板灌漿墻體有著很好的抗震性能,且實心墻的握釘力好,解決了輕質(zhì)輕體在吊掛方面的不足。
CCA板灌漿墻由于其自重較輕,屬于輕質(zhì)墻體,從而可以降低基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的造價,是與鋼結(jié)構(gòu)體系相匹配的一種優(yōu)質(zhì)墻體。
第四,施工速度快。CCA板灌漿墻體在施工安裝方面,操作簡單,速度快。由于墻體表面平整度較好,墻體成型后,未經(jīng)裝修工程就可擁有很好的外觀表面。與砌塊墻相比,節(jié)省抹灰分項。由于CCA板板幅較大,所以與目前使用較為廣泛的GRC條板相比,大大減少了拼接接縫,既節(jié)約了接縫材料和人工成本。
二問“開發(fā)商的利益在哪里?”
鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣需要社會的力量,更需要給執(zhí)行者——開發(fā)商帶來實實在在的收益,從而引導(dǎo)他們轉(zhuǎn)向鋼結(jié)構(gòu)住宅領(lǐng)域,實現(xiàn)行業(yè)升級轉(zhuǎn)型。
結(jié)合工程實踐,李文斌把鋼結(jié)構(gòu)住宅給開發(fā)商帶來的收益歸結(jié)為四方面:
一,施工速度快,節(jié)省貸款利息和管理費用。
由于鋼構(gòu)件實現(xiàn)了生產(chǎn)線連續(xù)化加工制作,減少了現(xiàn)場工作量,還可以實現(xiàn)不同分項工程的立體交叉作業(yè),因而使施工周期縮短約30%。施工周期縮短一方面加快了資金周轉(zhuǎn),方便提前還清銀行貸款,另一方面還可以節(jié)省數(shù)額可觀的擾民費和項目管理費如工資、差旅費等,在當(dāng)前貸款利息高企的金融環(huán)境下,尤為重要。
二,主體結(jié)構(gòu)自重輕,降低了基礎(chǔ)費用和抗震成本。
主體結(jié)構(gòu)不同,基礎(chǔ)的費用也不同。兩種體系中,全混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)造價高。而鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)雖然用鋼量大,但混凝土用量減少了很多,使得結(jié)構(gòu)自重顯著減輕,從而節(jié)省了基礎(chǔ)造價。以武漢世紀(jì)家園小區(qū)為例,若采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),平均每平方米的垂直荷載1.38t,采用鋼結(jié)構(gòu)僅0.95t。在我國東南沿海地區(qū),淺層地表承載力不高,如果興建多層混凝土結(jié)構(gòu),很有可能會采用樁基礎(chǔ),但若采用多層鋼結(jié)構(gòu),則為采用柱下獨立基礎(chǔ)提供了條件。由于基礎(chǔ)形式不同,從而使基礎(chǔ)造價差異更加懸殊。
由于自重輕,使得結(jié)構(gòu)自身承受的地震作用減小,在同樣滿足現(xiàn)行國家規(guī)范的前提下,相對的可以相對節(jié)省更多的建造成本,這一點越是在高烈度地區(qū)越發(fā)顯著。
三,科技含量高,成為銷售亮點。
鋼結(jié)構(gòu)住宅科技含量高,節(jié)能效果顯著,可為住戶創(chuàng)造更加安全舒適的空間,作為銷售亮點,可提高樓盤的售出率。
梁采用截面合理的高頻焊接H型鋼,能夠輕松滿足7-9米甚至更大的跨度。經(jīng)過建筑結(jié)構(gòu)密切配合精心布置的大柱網(wǎng)鋼結(jié)構(gòu)住宅,不僅空間通透靈活,為建筑靈活布局提供了方便,也為住戶根據(jù)自身需要對房屋加以改造創(chuàng)造了條件,這無疑很受當(dāng)前市場歡迎。
四,增加使用面積,既能成為賣點也能帶來直接受益。
漢德邦CCA板灌漿墻體較薄,分室墻僅90mm厚,與傳統(tǒng)材料墻體(厚150mm~200mm不等)相比,降低幅度明顯。以武漢世紀(jì)家園小區(qū)為例,框架柱斷面僅350mm墻體與柱兩項之和,可使鋼結(jié)構(gòu)住宅的有效使用面積較傳統(tǒng)形式住宅增加4%-8%,這實際上增加了建筑物的使用價值。同時,由此還帶來一系列好處:
對于帶車庫或帶底層商鋪的住宅,可增加車位和商鋪面積,直接增加銷售收入;對于商品房按套內(nèi)面積出售的地區(qū),可為開發(fā)商帶來直接的經(jīng)濟收益;對于商品房按建筑面積出售的地區(qū),在樓盤銷售時將成為吸引消費者的新的亮點。此外,對于地下室為車庫的住宅或底部帶商鋪的住宅,結(jié)構(gòu)可方便地實現(xiàn),而無需采用昂貴的轉(zhuǎn)換措施,無需為此增加建筑成本。
三問“住戶的利益在哪里?”
鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種商品,最終還是要讓消費者受益,讓他們認(rèn)可,感覺買得值才是硬道理。
在李文斌看來,生命安全是住宅的第一準(zhǔn)則,在高樓林立的城市,在地震頻發(fā)的年代,鋼結(jié)構(gòu)住宅對生命有強大呵護能力,其安全性是住戶的最大利益。
一項調(diào)查顯示,抗震性能差、房屋倒塌是導(dǎo)致人員傷亡主要原因,近年來國內(nèi)外接連發(fā)生的地震進一步檢驗了鋼結(jié)構(gòu)住宅和公共建筑的抗震性能。
李文斌舉出多次破壞性試驗的數(shù)據(jù):層間位移角小于1/200時,CCA板灌漿墻無任何裂縫;層間位移角為1/90時,墻體僅產(chǎn)生局部裂縫或擠壓,只要略加補修就可恢復(fù)使用,不會傷及人員安全。能滿足大震時主體結(jié)構(gòu)層間位移變形的要求。
而早在2003年,臺灣國立成功大學(xué)建筑學(xué)系教授張嘉祥就對CCA板灌漿墻進行釘孔破壞、板材接縫處開裂、板材開裂等破壞試驗。結(jié)構(gòu)主體層間變位角在31%、21.5%、11.5%、1%、1/40時CCA板灌漿墻均無破壞。
實踐證明,杭蕭多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系不僅僅鋼結(jié)構(gòu)主體的抗震性能好,漢德邦CCA板灌漿墻也具有優(yōu)越的抗震性能,因此在東南亞、臺灣、香港廣泛采用。
綠色環(huán)保材料也是鋼結(jié)構(gòu)住宅安全性的保證。
李文斌告訴記者,杭蕭鋼構(gòu)與浙江大學(xué)、同濟大學(xué)、國家建筑材料測試中心等十幾家科研機構(gòu)進行合作,進行了60多項系統(tǒng)的試驗與檢測,各項性能均滿足或超過國家規(guī)范要求。試驗證明,CCA板100%不含對人體有害的石棉、苯及甲醛等有害物質(zhì),無任何放射性,使用范圍不受任何限制,屬于A級不燃材料,若遇火災(zāi),板材煙指數(shù)和毒指數(shù)為零。
鋼結(jié)構(gòu)住宅的舒適性同樣為住戶青睞。
由于鋼結(jié)構(gòu)住宅采用梁柱體系,套內(nèi)無承重墻體,空間通透,有利于功能空間的靈活布置,可滿足多層次住戶的需求,也為住戶根據(jù)不同時期的人口結(jié)構(gòu)調(diào)整房間布局提供了最大便利。再加上鋼結(jié)構(gòu)住宅開窗不受限制,采光通風(fēng)效果好,可為人們提供更加安全舒適的生活空間。
鋼結(jié)構(gòu)住宅節(jié)能保溫效果好,在使用期間,冬天可為住戶節(jié)省取暖費用,夏天可為住戶節(jié)省降溫開支,天長日久也是一個不小的數(shù)字。
鋼結(jié)構(gòu)住宅利用率的提高是帶給住戶最顯性的利益。
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