H型鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅建筑體系研究與應用

1、H型鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅建筑體系研究與應用      一、體系介紹    (一)體系的基本情況    H型鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅建筑體系研究與應用課題(以下簡稱“體系”)，是萊鋼承擔的建設部2001年科技開發(fā)項目。該項目于2003年9月通過了建設部科學技術(shù)成果鑒定。    (二)經(jīng)過多年的努力，先后榮獲：    首屆“全國綠色建筑創(chuàng)新獎”    山東省科技進

2、步一等獎    全國十大建設科技成就    山東省節(jié)能省地型建筑獎    中國科技地產(chǎn)優(yōu)選技術(shù)品牌    2005年國家科技成果重點推廣計劃項目    建設部節(jié)能省地型建筑推廣應用技術(shù)目錄    六個項目獲中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎    四個項目列為建設部科技示范工程    萊鋼建設成

3、為建設部鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地    萊鋼建設被評為中國建設科技自主創(chuàng)新優(yōu)勢企業(yè)    (三)體系的發(fā)展思路：實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)、綠色節(jié)能、產(chǎn)業(yè)化的住宅體系    1、鋼結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)建筑實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)及其維護結(jié)構(gòu)、配套技術(shù)及部品的完美結(jié)合；    2、綠色節(jié)能按照“四節(jié)一環(huán)?！钡臉藴剩丫G色節(jié)能技術(shù)融入鋼結(jié)構(gòu)建筑之中；    3、產(chǎn)業(yè)化在建筑鋼結(jié)構(gòu)體系、圍護結(jié)構(gòu)、建筑部品以及住宅精裝修等實現(xiàn)的全過程

4、，均采用工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配的產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)方式。    這一發(fā)展思路，也是在對國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)建筑進程和現(xiàn)狀充分認識的基礎(chǔ)上，并按照國家政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向制定的。    (四)分析國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展情況，我們認為，我國已經(jīng)具備了發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的條件。    1、從國際上看，鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)是非常成熟的建筑形式    目前，在歐美國家，鋼結(jié)構(gòu)建筑占全部建筑總量的65%左右，在日本占50%左右。    國外鋼

5、結(jié)構(gòu)建筑迅速發(fā)展的主要原因：    第一、鋼鐵工業(yè)提供了豐富的建筑用鋼物資基礎(chǔ)；    第二、鋼結(jié)構(gòu)具有安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染小等優(yōu)勢；    第三、環(huán)保的嚴格要求和資源的充分利用，促使業(yè)主、建筑師和結(jié)構(gòu)工程師選擇鋼結(jié)構(gòu)；    第四、成熟、配套的技術(shù)和產(chǎn)品推動了鋼結(jié)構(gòu)業(yè)發(fā)展。    2、從我國看，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有廣闊的發(fā)展前景   &#

6、160;第一、我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展、鋼產(chǎn)量的劇增和鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的迅速崛起，是鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。    我國經(jīng)濟正以10%左右的速度持續(xù)發(fā)展，建筑業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。    2006年鋼產(chǎn)量已達到4.18億噸，人均消費300公斤左右，建筑鋼材數(shù)量、品種、質(zhì)量基本滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的需要。    鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展應用領(lǐng)域不斷擴大、用量不斷增加，出現(xiàn)一大批鋼結(jié)構(gòu)建筑；一大批鋼結(jié)構(gòu)應用開發(fā)成果；一大批構(gòu)件質(zhì)量優(yōu)良管理科學的鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)和一大批鋼結(jié)構(gòu)安裝企業(yè)。 

7、60;  第二、國家的政策引導，有力了促進了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。    從1996年到目前的10年間，國家出臺了一系列的鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準、規(guī)范和政策，引導和促進了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。    1996年建設部編制了1996-2010年建筑技術(shù)政策提出合理使用鋼材，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)制造和安裝施工新技術(shù)；    1999年，國務院辦公廳72號文件提出發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅，擴大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有率，將會加速住宅產(chǎn)業(yè)化過程。   

8、60;2000年5月建設部、國家冶金工業(yè)局建筑用鋼協(xié)調(diào)組在北京召開了“全國建筑用鋼技術(shù)發(fā)展研討會”，推動其發(fā)展；    2001年底建設部發(fā)布 了鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導則，這是第一部有針對性的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系建筑發(fā)展的指導性文件。    2005年2月，建設部發(fā)文關(guān)于進一步做好建筑業(yè)10項新技術(shù)推廣應用的通知，通知中推廣新技術(shù)中的第五項為鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。    2005年10月25日，建設部聯(lián)合科技部發(fā)布了綠色建筑技術(shù)導則,推廣采用新型結(jié)構(gòu)體系與高強輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，提高建筑空間的

9、使用率。    2006年6月1日建設部發(fā)布了綠色建筑評價標準，要求將鋼結(jié)構(gòu)建筑體系作為優(yōu)選項列入評價指標體系。    目前建設部和相關(guān)的行業(yè)協(xié)會等正對建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材、設計、制造、施工有關(guān)國家行業(yè)標準、規(guī)范進行編制和修訂，已編制發(fā)布了住宅性能評定技術(shù)標準、公共建筑節(jié)能設計標準等。    2005年9月3日，建設部在青島組織專家論證會，通過了萊鋼鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅建筑體系技術(shù)導則。這是中國鋼結(jié)構(gòu)住宅領(lǐng)域首次提出的較為完整的企業(yè)技術(shù)導則。   &#

10、160;第三、鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅逐步被消費者認可    鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅以其在環(huán)保、節(jié)能、安全、舒適等方面的獨特魅力，被越來越多的消費者所接受和認可。萊鋼建設開發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅的銷售證明了這一點。由萊鋼建設開發(fā)的青島華陽慧谷小區(qū)，開盤不到三個月時間，銷售率超過90%，創(chuàng)下了青島樓盤銷售的新紀錄。    3、體系的構(gòu)成    體系包括建筑及節(jié)能體系、結(jié)構(gòu)體系、墻板體系、設備及技術(shù)體系、施工技術(shù)及組織管理體系和標準化體系等六個子體系。   &

11、#160;(1)根據(jù)不同的建筑形式，研究應用了多種結(jié)構(gòu)體系，主要包括：    ·鋼框架-混凝土剪力墻(核心筒)混合結(jié)構(gòu)    ·鋼框架預制混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)    (2)墻板體系墻板應用    (3)建筑節(jié)能體系    (一)鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)的深化研究    體系通過建設部科學技術(shù)成果鑒定以來，對鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)進行了不斷的深化研究，以下是幾個

12、方面的課題研發(fā)：    1、結(jié)構(gòu)體系的深化研究    對新的結(jié)構(gòu)體系和節(jié)點形式進行研究，以滿足不同建筑形式對結(jié)構(gòu)的不斷需求。    (1)開展“方鋼管砼柱組合節(jié)點研究”，包括方鋼管混凝土柱與工字形鋼梁連接的新型節(jié)點研究等。    2、鋼結(jié)構(gòu)低層住宅研究    研究和開發(fā)了萊鋼試驗樓、民居、拼裝式房屋、以別墅為主的生態(tài)智能小區(qū)等多種形式的低層住宅。    20

13、04年建成，采用框架結(jié)構(gòu)體系和LCCA、LCCB系列墻板建設的兩棟雙拼住宅。    位于山東煙臺蓬萊的度假村，2003年建設的別墅群。    可拼裝式小房屋：2005年7月份，開始出口愛爾蘭可拼裝式小房屋，截止到目前累計出口5700噸，目前計劃每個月出口400噸。    在結(jié)構(gòu)上，主要采用了以下幾種結(jié)構(gòu)形式：    框架結(jié)構(gòu)與密肋結(jié)構(gòu)相結(jié)合的體系    3、鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)經(jīng)濟分析 

14、60;  對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅按低層、多層和高層等不同結(jié)構(gòu)形式，按采用不同的結(jié)構(gòu)體系、圍護體系，不同的設備選用和裝修方案等因素進行綜合造價和敏感性分析等，為項目開發(fā)實現(xiàn)全面預算管理、市場營銷等工作提供依據(jù)。    4、設計、加工一體化研究與應用    適應產(chǎn)業(yè)化特點的鋼結(jié)構(gòu)建筑設計、深化設計與計算機輔助制造一體化研究。    5、工廠化裝修方案的研究與應用    研究與鋼結(jié)構(gòu)住宅相配套的工廠化裝修方案。 

15、60;  6、高層建筑中太陽能與建筑一體化技術(shù)研究應用    在太陽能與建筑一體化技術(shù)已成功應用于低、多層建筑的基礎(chǔ)上，擬在濟南凱旋新城項目的高層建筑中，對太陽能與建筑一體化技術(shù)等進行研究和應用。    7、建筑模數(shù)化研究與應用    鋼結(jié)構(gòu)住宅設計體系模數(shù)化是解決鋼結(jié)構(gòu)住宅單元平面設計的標準化、系列化的基礎(chǔ)手段。重點研究以下內(nèi)容：    ·建立了以標準化為目的的建筑模數(shù)體系；  

16、60; ·確立了基于模數(shù)體系的建筑設計方法，并開發(fā)了若干基于此體系的建筑戶型和戶型組合；    ·對鋼框架、鋼框架-混凝土剪力墻體系用于標準化鋼結(jié)構(gòu)住宅適用性、抗震等進行了系統(tǒng)研究；    ·研究了標準化鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)設計方法，并建立了標準化的構(gòu)件序列；    ·對建筑提出的模數(shù)化建筑方案進行了結(jié)構(gòu)試設計；    ·研究了半剛性連接節(jié)點在鋼結(jié)構(gòu)住宅中的應用，并提出了符合標準化

17、思想的節(jié)點設計方法。    8、鋼結(jié)構(gòu)耐火試驗及研究    與相關(guān)研究院所合作，模擬火災，獲取數(shù)據(jù)，分析研究火災下H型鋼鋼結(jié)構(gòu)及維護的實際耐火情況，為標準制定及工程設計提供依據(jù)。    9、節(jié)能住宅建筑體系墻體深化研究    利用有限元分析和現(xiàn)場試驗，對墻板配筋、連接節(jié)點等進行優(yōu)化研究，形成在不同荷載、層高情況下的指標體系。    同時對滿足建筑節(jié)能65%要求的墻板、墻板在低多層建筑中應用等進行研

18、究。    (三)集成化發(fā)展    鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅以其設計模數(shù)化、構(gòu)件標準化、加工工業(yè)化、施工裝配化等一系列特點和集成化、標準化的建筑部品體系，成為“流水線上生產(chǎn)出來的住宅產(chǎn)品”，是發(fā)展節(jié)能省地型住宅，實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化目標的重要途徑之一。    2004年3月，萊鋼建設被授予建設部鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地依托單位。依托基地建設，形成了從H型鋼的生產(chǎn)、研發(fā)設計、構(gòu)件加工制作、墻板生產(chǎn)、施工安裝、房地產(chǎn)開發(fā)、部品集成、物流貿(mào)易、物業(yè)管理一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。以體系為技術(shù)核心

19、，以房地產(chǎn)開發(fā)為龍頭，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈式的集成化發(fā)展。    1、形成了專業(yè)精干的研發(fā)設計隊伍。    2、在全國布點設立了7個鋼結(jié)構(gòu)加工廠，配備12條H型鋼焊接生產(chǎn)線、8條熱軋H型鋼加工生產(chǎn)線、2條箱型梁焊接生產(chǎn)線，形成15萬噸的年鋼構(gòu)件加工生產(chǎn)能力。投資建設了墻板生產(chǎn)廠，形成30萬平方米的年生產(chǎn)能力。    5、編制發(fā)布了萊鋼鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅建筑體系技術(shù)導則，通過建設部和山東省建設廳的論證和審核，由山東省建設廳頒布實施，成為山東省鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅領(lǐng)域

20、的行業(yè)標準。    (四)體系的成果    幾年來，體系技術(shù)已經(jīng)得到了成功的應用，運用體系技術(shù)設計、施工或開發(fā)建設的鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅已近百萬平方米，其他包括工業(yè)建筑、公共建筑和民用建筑等在內(nèi)的總建筑面積已超過400萬平方米。    以下是近幾年來體系取得的系列化的開發(fā)成果。    1、體系的成果房地產(chǎn)開發(fā)：    萊鋼櫻花園小區(qū):山東省鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅示范工程。   

21、 濟南艾菲爾花園：建筑面積48000平方米，建設部認定A級住宅，山東省鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅示范試點工程，榮獲第二屆中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(國家優(yōu)質(zhì)工程)。    濟南黃金時代：建筑面積58912平方米。    青島華陽慧谷：建筑面積約40000平方米，是青島市和山東省首個節(jié)能65%鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅社區(qū)。榮獲第四屆中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎。    青島萊鋼大廈：位于青島市海爾路，啤酒城對面。建筑面積78000平方米，是一個以五星級酒店為主，輔以高檔寫字樓及精品零售設施的綜合性商業(yè)項目。

22、    濱州中海城：建筑面積1560000平方米，部分采用鋼結(jié)構(gòu)。    2、體系的成果公共建筑    濱州國際會展中心工程：建筑面積78000平方米，榮獲中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎。    青島地豐大廈：位于青島市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)?？偨ㄖ娣e53000平方米，總高92.8米。    (五)體系的創(chuàng)新點(體系優(yōu)勢)    1、戶內(nèi)的有效使用面積增大。由于采用了新型墻材

23、，厚度比磚墻明顯變薄，加之梁柱的截面減少，因此室內(nèi)空間比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)增加約3%6%。    2、建筑風格靈活、豐富。大開間的設計，戶內(nèi)空間可多方案分割，滿足用戶的不同需求。    3、節(jié)能效果好。鋼結(jié)構(gòu)住宅更易實現(xiàn)建筑節(jié)能，采用輕質(zhì)、保溫的新型墻材和節(jié)能技術(shù)，使節(jié)能保溫效果更好。    (五)體系的創(chuàng)新點(體系優(yōu)勢)    4、建筑物抗震、抗風性能好。鋼結(jié)構(gòu)延性好，自重輕、大大提高了住宅的安全可靠性。在地震等災害情況下，能夠避免建筑物的

24、倒塌性破壞。    5、建筑總重輕。鋼結(jié)構(gòu)住宅比磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輕1/3左右，可降低基礎(chǔ)處理費用10%20%。    6、工廠化制作，易于產(chǎn)業(yè)化，施工速度快。工期比相應磚混結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)縮短1/31/2，可降低綜合造價3%左右，加快了資金周轉(zhuǎn)，提高了資金的收益。    (五)體系的創(chuàng)新點(體系優(yōu)勢)    7、環(huán)保效果好    施工時可大量減少砂、石、灰的用量，減輕了對不可再生資源的破壞；

25、現(xiàn)場濕法施工大量減少，施工環(huán)境好，占用施工場地面積少。當建筑物服務期滿需要拆除時，鋼材可全部回收利用，減少灰色建筑垃圾。    8、具有較高的性能價格比    鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅具有節(jié)能、環(huán)保、抗震、施工速度快、有效使用面積大等諸多優(yōu)點，具有較高的性能價格比。    二、鋼結(jié)構(gòu)工程案例介紹    (一)鋼結(jié)構(gòu)低層住宅案例介紹上海碧海金沙¡¤嘉苑項目：    位于上海奉賢區(qū)的海灣旅游

26、度假區(qū)，占地總面積40萬平方米，建筑總面積32萬平方米，是目前國內(nèi)最大的鋼結(jié)構(gòu)生態(tài)節(jié)能住宅小區(qū)。目前已完成一期工程3.1萬平方米。    該項目是按照上海市生態(tài)型住宅小區(qū)技術(shù)實施細則技術(shù)標準開發(fā)。    項目技術(shù)定位：創(chuàng)建國家康居住宅示范工程、上海市一級生態(tài)住宅小區(qū)。    1、特點：    優(yōu)越的地域優(yōu)勢    其獨特的地理位置形成海灣天然氧吧，周邊大學林立、交通便利、擁有豐富的自然水系資源。&

27、#160;   和諧的小區(qū)環(huán)境    小區(qū)環(huán)境規(guī)劃與建設中，集成了太陽能光電利用、垃圾分類處理等多項生態(tài)新技術(shù)；建有商業(yè)街、賓館、會所俱樂部、幼兒園；具備安全高效的物業(yè)管理    具有“鋼結(jié)構(gòu)、綠色節(jié)能、產(chǎn)業(yè)化”特點的生態(tài)住宅    住宅中采用鋼結(jié)構(gòu)體系及筏型基礎(chǔ)、粉煤灰加氣混凝土砌塊和聚苯板雙重保溫系統(tǒng)、無源濕感中央新風系統(tǒng)、與建筑一體化的分體式太陽能熱水系統(tǒng)、直飲凈水系統(tǒng)和個性化的工廠化裝修等十多項生態(tài)節(jié)能住宅技術(shù)  &#

28、160; 2、結(jié)構(gòu)形式項目為低層建筑，全部采用H型鋼鋼框架結(jié)構(gòu)。項目一期工程3.1萬平方米，使用熱軋H型鋼約1100噸。項目采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板。由于采用鋼結(jié)構(gòu)，自重輕，故所有建筑均采用天然地基，基礎(chǔ)采用片筏或條型基礎(chǔ)。    (二)鋼結(jié)構(gòu)多層住宅案例濟南艾菲爾花園    濟南艾菲爾花園項目濟南艾菲爾花園項目位于濟南槐蔭區(qū)，是建設部1A級住宅、2004齊魯名盤50強，并榮獲2003年度中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(國家優(yōu)質(zhì)工程)、2005山東省節(jié)能省地型建筑獎。    濟南

29、艾菲爾花園總建筑面積約4.8萬平方米，其中三幢小高層，三幢多層住宅，小高層住宅采用鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)體系，框架柱采用箱形截面，中心支撐采用圓鋼管，框架梁、樓面次梁采用熱軋H型鋼；多層住宅采用純鋼框架結(jié)構(gòu)體系，梁、柱采用熱軋H型鋼。用鋼量為2300噸，其中熱軋H型鋼用量為900多噸。    (三)鋼結(jié)構(gòu)高層住宅案例青島華陽慧谷    青島華陽慧谷項目是按鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)產(chǎn)業(yè)化模式建設，是建設部科技示范工程，也是山東省第一個按建筑節(jié)能65%標準建造的試點示范工程，該工程被中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會評為鋼結(jié)構(gòu)金獎。 

30、   為了推廣實施建筑節(jié)能65%的經(jīng)驗。2006年7月，山東省人大、山東省建設廳在青島華陽慧谷專門召開現(xiàn)場會。    1、工程簡介    華陽慧谷小區(qū)位于青島市北區(qū)華陽路，占地面積15319平方米，總建筑面積約5.1萬平方米，采用鋼框架-現(xiàn)澆砼剪力墻結(jié)構(gòu)，鋼梁全部采用熱軋H型鋼。    2、建筑節(jié)能體系    (1)建筑總平面設計與規(guī)劃    小區(qū)建筑物南北朝向設計，并充分考慮利用冬季日照和利于自然通風，減少夏季室內(nèi)得熱，主臥、起居室等主要采暖空間避開冬季主導風向。    (2)建筑平立面設計及體形系數(shù)的控制    在滿足建筑功能的前提下，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)住宅特點，平立面設計力求規(guī)則，避免凹凸面過多。    建筑物體形系數(shù)