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我国住宅产业化发展的现状与趋势 0 建立健全新型工业化节能住宅结构体系 为了实现第25条规划纲要提出的节能住房建设，改变环境友好的中国现阶段的建筑科技量低，大量建筑以混合结构为主，难以满足建筑承受的传统材料。特别是加快绿色建筑和绿色建设，注重先进建设和信息技术的优化结构，中国迫切需要改变传统的住宅生产模式，促进住宅产业工业化，大力推广新型工业化节能住房结构体系的应用。近年来,国内工程技术人员结合国内外建筑发展与应用现状并汲取在汶川地震等地质灾害中的宝贵经验,提出了一批适合我国国情的新型工业化节能住宅结构体系。这些结构体系提高了住宅科技含量,降低能源资源消耗,并积极探讨和贯彻了对粉煤灰、石膏等工业副产品或工业垃圾的再利用、变废为宝的可持续发展的理念。针对目前几种应用范围广泛、具有代表性的新型工业化节能结构体系作简要的分析。 1 轻钢结构的住宅系统 1.1 钢网构架混凝土复合结构住宅体系的设计 CTSRC住宅-钢网构架混凝土复合结构住宅体系由工厂预制的钢构骨架和现场浇筑其中的混凝土构成墙体和楼板,从而形成整体结构。钢构骨架由格构钢和与之正交的型钢拉条构成。结构再用钢模网充当永久模板,最后浇入混凝土从而形成整体墙体、楼板等住宅建筑中的基本受力构件(图1)。 该体系是一种剪力墙结构体系,其中由钢网构架混凝土形成的复合墙体中的格构钢和混凝土共同工作,形成组合暗柱,承受竖向荷载。在水平荷载作用下,复合墙体具有较高的承载力和较好的延性。当在复合墙体端部配置附加钢筋时,可有效的提高墙体的承载力和刚度。复合墙体中的钢模网对墙体的承载力和刚度的提高影响均较小,但能增加墙体的整体性,改变墙体的破坏模式和减小墙体裂缝的数量和宽度。因此,计算过程中不考虑钢模网和中部型钢的抗剪作用,复合墙体的受剪承载力由混凝土、水平分布钢筋、轴力和钢骨提供。钢网构架混凝土复合楼板也具有较好的承载力和延性,改变复合板中的格构式钢和拉结角钢的间距可以相应提高楼板的承载力和延性。 针对钢网构架混凝土复合墙体的计算模型可以采用平面抗侧力结构空间协同工作模型或三维空间工作模型。该结构体系的抗弯承载力计算,可将格构型钢的最小净截面折算为钢筋进行计算。复合楼板的抗弯承载力可分别利用以下方法进行计算:1)将复合楼板等效为双筋梁进行计算;2)根据组合梁的承载力计算方法进行计算。同时清华大学开发出了基于平截面假定和条带有限元理论的《钢网构架基本构件计算程序》可用来计算复合墙体和复合楼板,且有较高精度。 钢网构架混凝土复合结构住宅体系具有以下特点: 1)钢网构架混凝土复合结构住宅体系采用现浇构成一个整体,整体性好、刚度大,同时钢模网可以限制和减小混凝土墙面出现收缩、温度裂缝等,从而减少墙体开裂。 2)钢网构架混凝土复合结构住宅体系在施工阶段具有轻钢结构的特点,可以实现住宅建筑的工业化和产业化。钢模网在混凝土浇筑中作为模板,可以节省一般现浇混凝土结构的模板工程;格构钢能够承受施工荷载,减少脚手架。格构钢和钢模网等代替钢筋作为结构的受力骨架,取消钢筋下料和绑扎工序,从而降低损耗,缩短工期,降低造价。 3)建筑外保温板与钢模网一次相配套装配,使承重功能和保温功能结合在一起,减少建筑物能耗和施工工序。 钢网构架混凝土复合结构住宅体系具有较高的承载力和延性、较好的抗震性能,适合于建设多层和小高层住宅的新型结构体系。它具有钢筋混凝土住宅体系和钢结构住宅体系的优点,具有较广阔的发展前景。目前该体系已完成了相应技术规程、计算软件和标准图集的编制。 1.2 错列桁架结构 错列桁架钢结构体系的基本构件由柱子、平面桁架和楼面板组成(图2)。柱子布置于房屋的外围,室内无柱。桁架的高度与层高相同,长度与房屋的宽度相同。桁架两端支承于外围柱子上,桁架在相邻柱子上为上、下层交错布置,楼面板一端搁置在桁架的上弦,另一端则搁置在相邻桁架的下弦。桁架或支撑均在分户墙中。错列桁架钢体系中的常见桁架形式有空腹桁架、实腹桁架、混合桁架。楼面板可采用钢筋混凝土楼盖、压型钢板楼盖或者木楼盖。 错列桁架钢结构体系由柱子、错列平面桁架和楼面板组成空间抗侧力体系。横向刚度主要由错列桁架提供;纵向刚度在不设支撑或剪力墙的情况下仅由框架提供,而由梁和柱组成的框架结构通常难以满足抗侧力要求,因此在结构体系的纵向必须适当的布置支撑或者剪力墙。错列桁架结构中多数构件的内力以轴力为主。框架结构的周边柱主要受轴向压力作用,弯矩和剪力主要集中在桁架层,桁架的斜腹杆主要承受拉力的作用,竖腹杆承受压力作用。水平荷载作用产生的剪力主要通过楼板传至相邻桁架的斜腹杆,然后通过落地桁架的斜腹杆或者底层支撑传至基础。其中大部分剪力由桁架斜腹杆来分担。错列桁架大开间结构体系具有较大的横向抗侧刚度,在通过设置适当支撑和剪力墙,满足纵向抗侧刚度和使横向刚度和纵向刚度比更为合理