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乐鱼APP为什么高层钢结构住宅很少?
发布时间:2024-02-01
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  乐鱼APP我是搞混凝土的,但我仍然认为在没有新材料出现的情况下,钢结构是未来发展方向。

  钢材生产企业,别一味鼓吹钢结构怎么样,你先生产点好钢材出来。都什么年代了,我们还在用什么强度的钢材?国外的普通钢筋grade500用了多少年了,我们还在推HRB400。

  我们想象一下,港珠澳大桥,三峡工程,在200年后,我们的子孙,如何处理这些混凝土。

  钢结构一大优势是高强轻质,这在常规建筑上是优点。但是在某些结构上,这可能会成为缺点。

  钢的密度比混凝土大,但为什么说钢材是轻质呢,是因为钢材的强度高,承受相同荷载情况下,钢材需要量少,总体来说质量会比混凝土轻乐鱼APP。这是钢结构的一大优点。

  同时由于钢结构用量少,会导致刚度不足的问题。同时在动力问题中,质量小,也未必就是一个好事情。

  高层超高层抗风抗震是个大问题,这里说的抗风抗震不是强度问题,而是刚度问题。

  也就说,大风地震情况下,不怕楼会倒,而是怕晃动太大,确切地说是怕晃动的加速度太大。

  这时候强度优势很难发挥出来,刚度问题虽然可以通过结构手段处理,但是质量太轻,可能会是个致命问题。

  在大跨度桥梁中,尤其是悬索桥,由于钢结构质量太轻,我们甚至要往钢箱里面添加配重,改善其动力特性。

  帝国大厦,双塔,西尔斯大厦确实是钢结构的超高层,但他们都是奔着世界纪录去的,他们解决的关键问题都是钢结构高层抗风,还有他们太贵了,如果用来做住宅。

  另外,动力问题要注意的是,动力问题很复杂,刚度低未必合适,刚度高也未必好,只有合适的范围才是合理的。

  钢结构防腐是个大问题,尤其是沿海地区。下面这张图,是某海湾大桥,1991年通车。

  钢结构通常在450~650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲,结果因过大的形变而不能继续使用,一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。

  我们现在有个拱桥项目在贵州,C60混凝土的所有骨料都是从湖北运进来的。你看看这个运输成本。

  钢结构在工厂预制好构件,到现场拼装,可以节约大量的现场成本,同时控制工程质量。

  相同的一辆卡车,运一吨的钢材和运一吨的砂石,当然运钢材的成本(单位价格成本)低一些。

  顺便提一下,钢结构的成本不仅仅是钢材的成本,还包括加工成本,两者大概是1:1的关系,也就是说5000一吨的钢材,加工成构件,总成本会变成10000元一吨。运输成本再贵,和10000元每吨来说,也是个小数字。

  1方混凝土,成本不到500元把,折合成每吨也就是200块钱。两者相差50倍啊,当然考虑到强度差距,这个成本差距会缩小一点。

  2、大跨度恐怕不能说是钢结构独有的优势。钢结构为什么要做成桁架,桁架从整体上讲,就是个掏空的梁。单一钢结构构件,没法做出这么大的梁高,所以用桁架来拼装。但由于压杆稳定的问题,用钢桁架做的跨度是很有限的。桁架的跨度能做100m?200m?同时桁架的面外稳定性也是个大问题。

  漏水和隔音的问题,倒不是什么难度问题,那是因为做厂房对这方面没注意或者就没搞好。就那漏水的来说,现浇一层混凝土薄楼面就解决问题了呀。

  第一,逻辑有问题。从目前的现状(开发商普遍不使用钢结构)出发,在排除了诸多因素后,直接得出“钢结构造价贵得多”这个结论。私以为,这种由果索因的方法就算对了也是瞎蒙。

  第二,关于防风抗震的问题,很多人都以为近海的,风大的,地震带上的才需要设防。以上都没有的,敷衍敷衍了事就行了,反正万恶的开发商才不管老百姓死活呢。老实说,开发商管不管我不知道,但至少我国规范上明文规定的,不需要抗震设防,不需要计算风力的地区,太少太少了。当然,看官们可能会说,就算有,算得那么少,有用啥?可是,在结构设计领域,有和无的差别太大了。在概念上讲,地震力和风力都属于水平荷载,随着高度的增加,建筑物底部的倾覆弯矩是成二次方上涨的。这就是说,就算再小的风力地震力,随着高度的增长,也会逐渐取代竖向荷载成为控制条件。

  1.运输问题。钢结构不同于混凝土,可以在施工现场浇筑,什么形状怎样的配筋都能浇出来。钢结构通常都是预制件(不然在现场架起高炉炼铁啊亲!),现场的施工方案最多就是焊一焊,拧拧高强螺栓,太长的构件拼接一下,最后吊装就完事了。那么,这就涉及到一个运输的问题。这么大这么重的制作好的钢柱钢梁,如果在钢铁厂分布相对稀疏的非沿海地区建造高层钢结构住宅,要调动多少大货车,要用多少汽油,要经过多少收费站啊?钢材本身不贵,最近来说线才四千多,可你想想,那么多超重的大型的运载着钢预制件的大货车,在收费站看来,不就是会跑的肥猪肉?

  2.材料本身的问题。在实际工程当中,钢结构用得最多的是大跨度的单层工业厂房。为什么?由于工艺原因,工业厂房都不太希望厂房内部的柱网太密,同时对净空又有一定要求,有不少的厂房在周围都留着预留地,等设备更新又或者扩产需求旺盛时加建厂房。在这些特定的使用要求下,钢结构看来是最适合的。钢材强度大,在大跨度情况下,无论是构件截面,经济性上都比混凝土结构有着明显的优势。更强大的是,在极其大跨度的情况,钢结构还有一必杀武器:桁架!用角钢、钢管等焊成三角形,梯形等空腹桁架,堪称居家旅行杀人放火对付大跨度之必备武器。而且,造价便宜得还能让业主半夜睡着都笑出声来噢!

  此外,钢结构易拆换,这构件的承载力不足?拆了螺栓换一条大的吧(好吧,实际工程中没有那么儿戏的啦),也易加固,焊多个半工字的腹板翼缘总比混凝土的那些植筋加钢板要施工方便,而且更可靠。

  那么,如果钢结构用于高层住宅,这些优势能发挥吗?住宅不需要大跨度,不需要过一段时间加建两层(北京教授只是个案,个~案~),需要的是优秀的防水隔音性能,供业主”自由创作“装修的包容性,而这些,是钢结构无法给予的。

  荷载不大的小跨度钢梁,更多的是由翼缘宽厚比和腹板计算高厚比等构造要求控制的,这就意味着,钢材的性能并得不到充分的发挥。

  在实际工程来看,我接触到的钢结构厂房业主,没有一个是不抱怨漏水这个问题的。这也难怪,轻钢结构的屋面板都是压型钢板(就是一凸一凹的薄钢板)拼搭起来,做成坡度不小于5%的斜屋面,再用天沟排走,而以上提到的雨水路线,不像混凝土那样是连成整体的,而是各自为政的。这就意味着,上述的施工设计质量稍一不过关,那么暴雨时就只能准备好桶了。

  钢结构的隔音效能,主要是夹芯墙板(两块压型钢板中间夹有玻璃棉,岩棉等吸音材料)或是其他新型材料提供的。他们与空心砖,空心砌体等的隔音效能,我没做过对比没有发言权,但传统上来说,吸音材料主要是靠多孔隙,中间空气分子在传播声音时震动与孔壁摩擦耗能来实现的。这就意味着一个天然的缺陷,软!由于吸音效能的提高是靠孔隙的增多达到的,而材料内部孔隙的增多,也意味着材料不能形成紧密的连接来对抗外荷载。对于住宅来说,墙是用于分割空间的,没有一定的面外刚度和承载力往往是致命的。

  3.市场问题。国内现有的钢结构住宅,大多在立面外观上模仿欧美的木结构房子,而且仅为两三层。卖得如何呢?邻国的租房市场提供了依据。

  也就是说,没有成功的大规模推广经验,没有准确的成本数字,市场接受程度未知,结构材料固有的缺陷,为什么开发商要做高层钢结构住宅,做第一个吃螃蟹的人?

  另外,徐老师提到的正常使用的舒适度,防腐,防火的问题,在现在的工程技术水平来看,前两者还是属于”有点难度但还是能解决“的问题。多说一句,目前来说的超高层,用钢斜撑的也越来越流行了。而防火问题,实际工程实践中也只是采用”涂防火涂料“来延长耐火时间。钢材在特定高温下材料强度的突变还没有很好的解决办法。

  最后还是得吐槽一下,在设计单位里做钢结构设计的要不是水平高通吃的,要不是新手生存需要,硬学的。由于不计算建筑面积,也不单独列为专业计算设计费,很大一部分结构工程师都是不屑或不会钢结构,也许这也是高层钢结构住宅推广技术上的原因吧。

  从材料的组成上看,混凝土无非就是粗集料(石头)、细集料(砂)和水泥浇筑而成的。而钢结构则是由铁矿石一步一步炼制而成。这也就是说,组成混凝土的材料基本上是哪儿都有,当然骨料质量过不过关就另当别论了。而铁矿石,除了那三家大鳄淡水河谷、必和必拓和力拓之外,还有什么渠道呢?

  所以说,哪儿有需求,有市场,哪儿就会出现搅拌站,因为他们的上游没有巨无霸在垄断。而钢结构加工厂呢,由于进口的原因,选址必定沿海地区附近。而且加工厂的运营和固定资产的量级必定不是和搅拌站同个等级。也就是说,从数量上看,搅拌站远多于钢结构加工厂,从分布上看,搅拌站的分布要比加工厂平均。

  至于徐老师举的例子,我认为像C60级那么强那么脆的混凝土,至少在建筑领域,除地标性超高层建筑外,是很少用到的。在《混凝土结构设计规范》里11.2.1明文说到:

  本人搞钢结构施工的,做过统计,同样形式的高层建筑,200米以下采用全混凝土结构造价明显更低,200~300米采用混合结构更有性价比,只有在造摩天大楼和异型结构时钢结构的造价、工期等优势才能显现出来!

  因为那是理论,不符合实际。这问题很复杂,一本书都说不清,就根据你的观点逐条说一下吧。(以下钢筋混凝土简称为混凝土)

  1.关于施工周期,钢结构短些,但没短多少。钢结构吊装过程的确快,混凝土要搭脚手架支模绑筋浇混凝土养护。但是钢结构还多了一个构件制作过程。混凝土结构拿来原材料现场就能施工,钢结构你不能拿钢锭施工吧,你要按图纸加工成梁柱,再运到现场施工,你构件在工厂制作的时候,混凝土结构已经开始施工了,如此一来施工周期优势被削弱不少。混凝土冬季施工的技术也已成熟,不存在受季节影响的问题。

  2.住宅使用面积有所增大,但没有多少,因为该有的竖向构件还是有,只是截面小了些,而且,住宅无论是规划设计,还是销售,都是以建筑面积(可以粗略认为是外轮廓面积)计算的,可用面积增大,对开发商来说好处并不大。

  3.环保,这个要算总账。单从现场看,钢结构的确环保,产生的粉尘废料很少。但从建造全过程看呢?钢材冶炼远比生产水泥能耗高,污染大。华北地区的雾霾怎么来的?很大程度上归因于那些钢铁冶炼厂。所以钢结构并不环保,至少和混凝土结构相比没有明显优势。

  4.拉动行业发展这个不成立,你拉动钢结构行业发展,就会抑制混凝土相关行业发展,此消彼长的关系,谈不上优势。

  5.抗震性能好,这个纯属扯淡。钢结构和混凝土是两种不同的建筑材料,各有各的力学特点,各有各的设计方法,各有各的设计目标。谈不上谁优谁劣。好比炒菜,粤菜有粤菜的炒法,湘菜有湘菜的炒法,不能说谁比谁好吃。

  6.易于改造,这个是装修的说法,主体结构无论是钢结构还是混凝土都不能动,所谓的改造其实是指非承重墙,这和主体结构形式没有什么关系。钢结构的竖向构件是稍微少一些,小一些,但没有绝对的优势。

  7.给人带来舒适感这个太扯淡了,怎么个舒适法?把一个外行人分别带到一个钢结构住宅和混凝土住宅中,他能分清哪个舒适?钢结构的延性大,位移指标控制松,大水平荷载下位移还要大于混凝土结构,非要说舒适性还不如混凝土了。

  8.你没了解到的,首先是造价,钢结构住宅造价比混凝土高10%左右,这个是业内数据可以告诉你,因为在中国,钢比水泥贵。

  9.外行人不知道的是,钢结构的致命弱点就是耐久性和耐火性。钢材的力学性能不错乐鱼APP,但是不稳定,防腐防火全靠外涂层,新建的自然没有问题,但十年二十年之后,涂层的退化和脱落程度,谁也说不好,而且建筑投入使用后,很难再拆除装修重新对钢结构进行喷涂。耐久性堪忧。

  虽说钢材在冶炼过程中会产生一氧化碳、二氧化硫等污染物,但钢材在生产阶段的总能耗,二氧化碳、粉尘等排放都比混凝土生产阶段低。而且,钢结构住宅使用的红砖,水泥,砂石等材料用量比较少,减少对耕地的破坏。

  在节约资源和缩短工期对比混凝土结构有明显的优势。施工过程中不需要使用木模板和脚手架,可节约木材资源。作业过程大多是干作业,可节约大量水资源。此外,从构件的生产,运输,安装等过程,受天气影响较小,基本上可以全天候作业,施工工期短。

  钢结构的承载力高,截面积小,自重轻,可建造开间和进深更大的房屋,建筑布置和户内空间分隔更为灵活。

  相比于混凝土结构,钢结构建筑的扩建,改造,拆除等都比较容易,且不会产生粉尘污染、建筑垃圾,回收利用率比较高。

  钢结构住宅的直接造价可能略高于混凝土结构或不相上下,但其全生命周期的综合效益却明显高于传统的住宅,且符合住宅产业化和可持续发展的要求。

  日本是世界上率先在工厂里生产住宅的国家,早在20世纪60年代初期,日本为弥补战后本国建筑业人员不足, 提高生产效率, 降低建设成本, 政府制定了一系列政策对住宅构配件采取标准化、工厂化、系列化生产, 这是日本住宅产业化的初始发展阶段。到了70~80年代, 日本的经济处于大发展阶段,钢铁企业采用先进的转炉氧气顶吹新工业,产量大增,因此钢结构建筑得到飞速的发展,其中就包括了大量的产业化钢结构住宅。目前,日本钢结构装配住宅的生产己形成独立行业,每天都有一二百幢钢结构住宅建筑从工厂的流水线上制造出来,真正实现了商品化供应。

  日本新建的1~4 层建筑大都采用了轻钢骨架结构体系,其结构形式与美国大体相同,但有其独特的地域风格,即把日本传统的木结构住宅改进成钢结构和合成板结构,并采用米制整数值的模数,主要特点是采用1m 为模数。

  随着二战的结束,欧洲各国需要大量的修建住宅,当时各国工业化发展已经有了一定的成效,促使住宅的建造也产生了工业化的装配方法,建造了很多快捷简易的建筑,并形成了与之配套的完整的、系列化的、标准的住宅建筑体系,这是轻钢结构发展的雏形。这些住宅的建设不仅使居民的居住问题得到了解决,而且对这些国家之后的经济快速发展也起到了巨大的推动作用。

  之后,对于轻钢结构住宅,欧洲各国都朝不同的方向发展。法国是世界上最早推行建筑工业化的国家之一,首创全装配大板工具式模板现浇工艺,建立了许多专用体系,这就是世界上“第一代建筑工业化”,之后向“第二代建筑工业化过渡”并以发展通用构配件制品和设备为特征。具体发展过程是:1977 年成立了构件建筑协会,来发展构配件制品和设备;1978 年制定了尺寸协调规则,提出了工业化建筑体系,它由一系列能够互相代换的定型构件组成,编制了建筑体系构件目录,建筑师可任选其中的构件,以自己的构思组成各种各样的住宅。80 年代中期就编制了构件逻辑系统,90 年代末又编制了住宅通用构件 C5 软件系统,对构件逻辑系统进行了完善,该时期还建立了较多的专用住宅结构体系。

  丹麦发展住宅通用体系化的主要方向是产品目录设计;并将模数法制化,居民住宅也大多采用多样式的装配式板墙体系。

  瑞典作为世界上住宅产业化最发达的国家之一,亦有其特点,其中约 80%的住宅都是以通用部件为基础的住宅体系,值得一提的是瑞典的产业化住宅公司生产的独户住宅在世界各国很畅销。

  BSAIS 工业化建筑体系是意大利住宅建筑体系的最大特点,它适用建造多层钢结构住宅,各生产过程采用 CAD 软件辅助设计和 CAM 软件辅助制造。其具有结构受力合理、抗震性能好、施工速度快、造型新颖、居住舒适方便的特点。

  美国钢结构住宅建筑市场发育十分完善,住宅所用构件和部品的标准化、系列化程度很高,几乎达到100%,并且己经达到了很高程度的商品化、社会化,各种施工机械、设备、仪器的租赁化也非常发达, 其商品化程度已达到40%。美国的住宅以郊区的低层轻钢结构为主,住户可以根据各自的需求设计出自己满意的方案, 再对照住宅产品目录, 购买所需的材料、构件、部品,然后交由建筑承包商建造。其特点是采用标准化、系列化的构件部品,进行现场装配式施工,施工速度快,产业化程度高,并且用户根据自己的使用需求对标准化的构件部品进行组合,满足了住户所需的建筑使用功能,解决了钢结构住宅标准化和多样化之间的矛盾。

  由此看来,钢结构在国外发达国家的运用已经非常成熟了,中国逐步推行装配式钢结构,主要还是观念和时间问题。

  不管是建筑设计、结构设计,还是最后落地施工,大部分从业者接受的教育都是按照混凝土结构那套模式来培养的,钢结构设计、施工相关课程还是比较少的。

  这样就给大部分从业者造成了一种思维定式,从初期方案、到设计,再到施工都是按照混凝土结构来考虑的,这样无疑给钢结构的推广增加了难度。

  对于住宅,普通人最关心的就是房价,所以,不管是开发商,还是消费者,都更倾向于直接成本更低的混凝土结构或者砖混结构。而钢结构的全寿命周期成本(包括设计、采购、使用、维修等等)是比混凝土结构要低的,但开发商为了资金回流和周转,更倾向于直接成本低的混凝土结构,着眼于短期利润,这也导致钢结构住宅难以推广。

  围护体系与主体结构匹配性较差。缺乏标准化的集保温隔热、隔音、防渗和装饰一体的“三板”构件及围护体系,轻质空心墙体接受度不高,预制墙体间连接及其与主体结构的填缝难处理,墙板、门窗的保温、隔热、隔音、气密性难保证,“三板”存在渗漏和开裂现象。

  钢结构需要开发商、设计、安装、装饰装修等各参建单位全力配合,信息共享。但从目前来看,甲方一家独大的现象难以改变,这也影响着钢结构建设过程中的效率和质量。

  钢结构设计、安装,特别是节点构造,技术含量较混凝土结构、砖混结构要高,但目前从业人员来看,缺乏专业的钢结构一体化设计人员和专业的安装操作人员。

  目前国内大部分钢结构企业都以中小型企业为主乐鱼APP,生产规模小,技术能力不足,低端产能多,缺少大型的集设计、加工、安装、装修、售后一体化的企业。

  4、政府要对钢结构住宅的科研投入、技术指导、扶持发展、税收优惠等方面给予的政策支持。

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