摘要:鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅體系是借鑒鋼-砼組合結(jié)構(gòu)在高層、超高層公共建筑中的成功經(jīng)驗(yàn)及科技成果,結(jié)合住宅建筑的特點(diǎn),經(jīng)過辨證綜合、統(tǒng)籌優(yōu)化而探索出的一條具有中國特色的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。通過兩年多的試驗(yàn)研究及工程實(shí)踐的驗(yàn)證,該體系不但是可行的,而且可以取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。得到了有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和各方專家的基本肯定,已被列入天津市科技發(fā)展計(jì)劃,同時(shí)已申報(bào)了建設(shè)部科技項(xiàng)目。鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的設(shè)計(jì)構(gòu)思也已申報(bào)國家專利,并已被國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局初審?fù)ㄟ^(專利申請?zhí)枺?0102949.5)。

  關(guān)鍵詞:組合結(jié)構(gòu) 住宅 設(shè)計(jì)

  1、體系的基本構(gòu)成

  鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅體系建筑是由鋼管砼柱、抗側(cè)力支撐、雙向輕鋼密肋組合樓蓋、復(fù)合外墻板等構(gòu)件組成的鋼結(jié)構(gòu)框-撐結(jié)構(gòu)體系。

  鋼管砼柱,是在螺旋焊接鋼管內(nèi)灌注高強(qiáng)度等級(jí)砼,形成兩種材料相輔相成共同工作的機(jī)理。它具有承載力高、抗震性能好、施工簡捷的特點(diǎn),一般每三層為一個(gè)制作安裝單元,整根鋼管柱一次吊裝就位,為主體結(jié)構(gòu)安裝創(chuàng)造了流水作業(yè)的條件。

 。敚斾摴琼帕,是在鋼梁周圍配置鋼筋,澆注砼后使鋼骨與砼成為一體共同工作的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于鋼骨的存在使得構(gòu)件延性得到很大改善,其變形能力強(qiáng),抗震性能好,承載力高;炷翆︿摴堑陌鉀Q了鋼結(jié)構(gòu)的防腐、防火問題。施工時(shí)鋼梁骨架有較大的承載力,可大大節(jié)省模板工作量。

 。敚斂箓(cè)力支撐,是由鋼管斜撐桿與鋼管柱、鋼框架梁焊接組成的抗側(cè)力架體?紤]建筑專業(yè)的門窗布置,在不影響建筑功能的前提下,支撐可以采用X型、單斜桿型、人字型、W型等形式,還可采用偏心耗能支撐。采用抗側(cè)力支撐取代了傳統(tǒng)的砼剪力墻,不僅減輕了結(jié)構(gòu)自重,而且提高了結(jié)構(gòu)延性,對于優(yōu)化抗側(cè)剛度,改善抗震性能起到了積極抗震的作用。

 。敚旊p向輕鋼密肋組合樓蓋,是由鋼筋或小型鋼焊接的單榀珩架正交成的平板網(wǎng)架,并在網(wǎng)格內(nèi)嵌入五面體無機(jī)玻璃鋼模殼而形成雙向輕鋼密肋樓板。施工時(shí)利用平板網(wǎng)架自身的強(qiáng)度、剛度,并配合1-2點(diǎn)臨時(shí)支撐即可完成無模板澆注砼作業(yè)。鋼框梁、輕鋼珩架被砼包裹形成雙向組合樓蓋,不僅增加了樓板的剛度,而且其防火、防腐問題也迎刃而解。利用模殼內(nèi)形成的空腔,既可以暗敷各種水平設(shè)備管線,也可作為改善樓蓋隔音的有效措施。

 。敚攺(fù)合外墻板,是由陶粒砼與輕鋼龍骨構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)外墻,內(nèi)澆發(fā)泡砼保溫,并敷內(nèi)墻面板而組成。該墻板工廠化預(yù)制生產(chǎn),現(xiàn)場安裝,基本取消了濕作業(yè)。其傳熱系數(shù)為0.829,已滿足天津市二步節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。

  2、體系的基本特點(diǎn)

 。敚敚1)符合發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化的方向

  鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅體系從根本上改變了傳統(tǒng)建筑業(yè)以手工作業(yè)為主的小生產(chǎn)方式,基本實(shí)現(xiàn)了構(gòu)配件生產(chǎn)的工廠化,施工的機(jī)械化。能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、系列化的開發(fā)、集約化的生產(chǎn)、社會(huì)化的供應(yīng),為住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化探索出一條途徑。

  (2)經(jīng)濟(jì)效益顯著

 。敚斀(jīng)測算該體系9-14層住宅建筑的造價(jià)僅為1100-1200元/m2.其結(jié)構(gòu)含鋼量一般為40-45kg/m2.結(jié)構(gòu)自重輕,一般為650kg/m2.施工周期短,一般可縮短30%-50%.

 。敚斾-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系各項(xiàng)試驗(yàn)簡介

 。敚1、鋼管砼柱耐火極限試驗(yàn)

 。敚敚1)檢驗(yàn)單位:國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心

 。敚敚2)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào):No.2000-1819

  (3)檢驗(yàn)結(jié)論:鋼管砼柱(鋼管325*6、砼60)經(jīng)按GB/T9978-1999《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》進(jìn)行180min耐火試驗(yàn),未失去穩(wěn)定性,其耐火極限大于3小時(shí)(《高規(guī)》規(guī)定柱為3小時(shí))。

 。敚2、復(fù)合墻板耐火極限試驗(yàn)

 。敚敚1)檢驗(yàn)單位:國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心

 。敚敚2)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào):No.2000-1818

  (3)檢驗(yàn)結(jié)論:復(fù)合外墻板(3300*3300*190),經(jīng)按GB/T9978-1999《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》進(jìn)行134min耐火試驗(yàn),未失去隔熱性,耐火極限等于2.23小時(shí)(《高規(guī)》規(guī)定非承重外墻為0.5小時(shí))。

 。敚3、復(fù)合外墻板熱工性能試驗(yàn)

 。敚敚1)檢驗(yàn)單位:天津市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站第21站

 。敚敚2)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào):SO-9-30、BO-12-253

  (3)檢驗(yàn)結(jié)論:

 。敚敚╝)內(nèi)填巖棉板

 。敚敓嶙瑁2.742 m2*K/W

 。敚攤鳠嵯禂(shù):0.345 W/m2*K(二步節(jié)能50%為1.16)。

 。敚敚╞)內(nèi)填發(fā)泡砼

 。敚敓嶙瑁1.048 m2*K/W

 。敚攤鳠嵯禂(shù):0.829 W/m2*K(二步節(jié)能50%為1.16)。

  4、復(fù)合外墻板雨水滲漏試驗(yàn)

 。敚敚1)檢驗(yàn)單位:天津市建筑工程質(zhì)量檢測中心

 。敚敚2)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào):2001X——005

  (3)檢驗(yàn)結(jié)論:應(yīng)用動(dòng)風(fēng)壓檢驗(yàn)設(shè)備依據(jù)GB7108-86標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)水流量為4升/m2*分(相當(dāng)于暴雨的水流量),模擬風(fēng)壓從零開始加壓至1600pa(相當(dāng)于120米高的最大風(fēng)壓),持續(xù)1小時(shí)后,無潮片、滲漏現(xiàn)象。

 。敚5、鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅中間試驗(yàn)體隔聲性能試驗(yàn)

 。敚敚1)檢驗(yàn)單位:中國建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所

 。敚敚2)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào):建院物檢(聲)字(2001)第016號(hào)

 。敚敚3)檢驗(yàn)結(jié)論:

  (a)分戶墻的計(jì)權(quán)表觀隔聲量:41dB

 。敚敚╞)內(nèi)隔墻的計(jì)權(quán)表觀隔聲量:40dB

  (c)外墻的計(jì)權(quán)表觀隔聲量:42dB

 。敚敚╠)樓板的計(jì)權(quán)表觀隔聲量:56dB.

  6、雙向密肋輕鋼組合樓板承載力及變形測試

  (1)檢驗(yàn)單位:中國建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所

 。敚敚2)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào):建結(jié)(結(jié)構(gòu))字(2000)第208-L

  建結(jié)(結(jié)構(gòu))字(2000)第209-G

  (3)檢驗(yàn)結(jié)論:

 。敚敚╝)承載能力檢驗(yàn):根據(jù)GB50152-92《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》,本次實(shí)驗(yàn)最終加載量雖達(dá)到2倍的設(shè)計(jì)荷載值(20.66kN/m2),但試件仍未達(dá)到極限狀態(tài)(極限狀態(tài)即鋼筋相對應(yīng)變達(dá)到0.01或裂縫寬度達(dá)到1.5mm或撓度達(dá)到1/50等)。

 。敚敚╞)變形能力檢驗(yàn):根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ19-89規(guī)定,樓蓋的允許撓度為l0/250=28.8mm,經(jīng)計(jì)算其短期撓度允許值為15.97mm.而實(shí)測正常使用短期荷載檢驗(yàn)值下的樓蓋跨中短期撓度僅為0.985mm.

 。敚敚╟)抗裂檢驗(yàn):試件的開裂荷載實(shí)測值與正常使用短期荷載檢驗(yàn)值的比值為1.124,大于試件的抗裂檢驗(yàn)系數(shù)允許值0.768.

 。敚敚╠)裂縫寬度檢驗(yàn):構(gòu)件檢驗(yàn)的最大裂縫寬度允許值為

  0.15mm,而肋梁受拉主筋處的最大裂縫寬度實(shí)測值僅為

 。敚0.02mm.

 。敚敚╡)結(jié)論:此次試驗(yàn)的輕鋼雙向密肋組合樓蓋試件,在承載力、抗裂和變形性能方面都滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。且承載力較高。

 。敚攷醉(xiàng)在建的鋼-砼組合結(jié)構(gòu)建筑工程情況簡介

 。敚1、天津市監(jiān)獄管理局綜合樓

 。敚斀ㄖ娣e:1.5萬平方米;

  層數(shù):地下一層,地上11層局部13層;

  層高:3.6米;

 。敚敼こ痰攸c(diǎn):本市南開區(qū)南門外大街;

 。敚敼こ踢M(jìn)度:正在安裝四層主體結(jié)構(gòu)。

 。敚2、羅馬花園小二期(天津市鋼結(jié)構(gòu)住宅20萬平方米組團(tuán)試點(diǎn)工程之一)

 。敚斀ㄖ娣e:9.7萬平方米;

  層數(shù):地下一層,地上A、B座(高層住宅)31層,G座(寫字樓)24層,F(xiàn)座(會(huì)所)9層;四層以下為公建。

 。敚攲痈撸鹤≌3.0米、公建5.4-4.8米;

  工程地點(diǎn):本市河西區(qū)友誼路;

 。敚敼こ踢M(jìn)度:正在施工地下結(jié)構(gòu)。

 。敚3、天津市總工會(huì)重華西里住宅小區(qū)八號(hào)樓(天津市鋼結(jié)構(gòu)住宅單體試點(diǎn)工程之一)

  建筑面積:0.92萬平方米;

  層數(shù):9層;

  層高:首層底商3.3米,住宅2.9米;

 。敚敼こ痰攸c(diǎn):本市河西區(qū)圍堤道;

 。敚敼こ踢M(jìn)度:正在做開工準(zhǔn)備。

 。敚4、麗苑小區(qū)彩麗苑二號(hào)樓(天津市鋼結(jié)構(gòu)住宅單體試點(diǎn)工程之一)

  建筑面積:1.13萬平方米;

 。敚攲訑(shù):11層;

 。敚攲痈撸2.9米;

 。敚敼こ痰攸c(diǎn):本市河?xùn)|區(qū)麗苑小區(qū);

 。敚敼こ踢M(jìn)度:正在做基礎(chǔ)處理。

 。敚5、長春銀座

  建筑面積:15萬平方米;

  層數(shù):10層局部11層;

  層高:公建4.8-3.2米,住宅2.9米;

 。敚敼こ痰攸c(diǎn):長春市寬城區(qū)長江路;

 。敚敼こ踢M(jìn)度:正在做開工準(zhǔn)備。

 。敚6、鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑中間試驗(yàn)體

  建筑面積:900平方米;

 。敚攲訑(shù):3層;

 。敚攲痈撸2.9米;

  工程地點(diǎn):天津市北辰區(qū)順義道;

 。敚敼こ踢M(jìn)度:已竣工。

 。敚斕旖蚪üぜ瘓F(tuán)住宅產(chǎn)業(yè)化園區(qū)概況

 。敚斕旖蚪üぜ瘓F(tuán)住宅產(chǎn)業(yè)化園區(qū)是集研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、安裝、施工一體化的新型鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化基地。在天津市和建設(shè)部領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷和支持下,經(jīng)過三年多的努力,一座占地500畝,累計(jì)投資達(dá)7000萬元,年生產(chǎn)能力達(dá)40-50萬平方米鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化園區(qū)已初具規(guī)模。

 。敚1、科研設(shè)計(jì)能力

 。敚攬@區(qū)以科研設(shè)計(jì)為龍頭,將集團(tuán)所屬的天津建工集團(tuán)總公司設(shè)計(jì)院、天津建工設(shè)計(jì)院、天怡建筑設(shè)計(jì)院、二建津華設(shè)計(jì)所等多個(gè)甲、乙級(jí)建筑設(shè)計(jì)單位組成鋼結(jié)構(gòu)住宅開發(fā)研究聯(lián)合體,借鑒日本竹中工務(wù)店的發(fā)展模式,成立了精干高效的研究發(fā)展設(shè)計(jì)中心。兩年來,已基本完成了鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系主要項(xiàng)目的試驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)定型的階段性工作。并先后完成及正在進(jìn)行25萬平方米的鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)。

 。敚2、生產(chǎn)制造能力

 。敚攬@區(qū)投入大量資金,加強(qiáng)硬件建設(shè),基本形成了鋼結(jié)構(gòu)制作、墻板加工、配套產(chǎn)品、專業(yè)施工四大生產(chǎn)系統(tǒng)。

 。敚敚1)鋼結(jié)構(gòu)制作:

  廠房面積13000平方米,擁有先進(jìn)的切割、除銹、焊接、成型、矯正設(shè)備,年生產(chǎn)能力為30000噸。

  (2)墻板加工:

 。敚攬@區(qū)自行研制了復(fù)合外墻板,并建成了10000平方米的外墻板組裝車間。年產(chǎn)外墻板20萬平方米。園區(qū)還擁有兩條先進(jìn)的彩板生產(chǎn)線,年生產(chǎn)彩色涂層板13萬平方米。最近擬再投資2600萬元,建造一個(gè)占地5000平方米,引進(jìn)德國生產(chǎn)線以水泥和粉煤灰為主要材料的擠出板生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力可達(dá)100萬平方米。這種輕質(zhì)高強(qiáng)的擠出板將為鋼結(jié)構(gòu)住宅提供一種新型的內(nèi)外墻板材料。

 。敚敚3)配套產(chǎn)品:

 。敚攬@區(qū)擁有兩條塑鋼門窗生產(chǎn)線(年產(chǎn)塑鋼門窗10萬平方米)和三條大芯板、多層板、細(xì)木生產(chǎn)線,既可為墻板生產(chǎn)配套材料,又可生產(chǎn)配套家具及室內(nèi)外裝飾材料。

  (4)專業(yè)施工:

 。敚攬@區(qū)的主體——天津二建建筑工程有限公司是國家一級(jí)資質(zhì)大型施工企業(yè),作為鋼-砼組合結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的專業(yè)施工單位。它擁有各類專業(yè)技術(shù)人員1100余人,中級(jí)以上職稱人員近400人,國家一、二級(jí)資質(zhì)的項(xiàng)目經(jīng)理106人。擁有先進(jìn)的各類施工生產(chǎn)、大噸位吊裝運(yùn)輸設(shè)備1400臺(tái)(輛)。具有獨(dú)立承擔(dān)各類大型工業(yè)建筑及高層、超高層大型公共、民用建筑的施工能力。所承建的工程曾多次獲得國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)和建筑工程魯班獎(jiǎng)。近年來,與美國、法國的大型鋼結(jié)構(gòu)公司合作,先后完成了近百萬平方米、數(shù)萬噸鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸、安裝施工任務(wù)。

 。敚斾-混凝土組合結(jié)構(gòu)住宅體系設(shè)計(jì)依據(jù)

  1、國家及地方現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程:

 。敚敗督ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GBJ68-84;

 。敚敗督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBJ9-87;

 。敚敗朵摴芑炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS20:90;

 。敚敗朵摴芑炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JCJ01-89;

 。敚敗朵摴腔炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》YB9082-97;

 。敚敗朵-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T-5085-1999;

 。敚敗稇(zhàn)時(shí)軍港搶修早強(qiáng)型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》

 。敚攪臆娪脴(biāo)準(zhǔn)GJB,中國人民解放軍總后勤部;

  《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ17-88;

  《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98;

  《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ10-89;

  《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JBJ3-91;

 。敚敗痘炷两Y(jié)構(gòu)升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GBJ130-90;

 。敚敗督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89;

 。敚敗兜鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ7-89;

 。敚敗短旖蚴薪ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》

  2、國家及地方現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程:

 。敚敗睹裼媒ㄖO(shè)計(jì)通則》JGJ37-87;

 。敚敗督ㄖ(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GBJ2-86;

  《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096-99;

 。敚敗蹲≌ㄖ(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ100-87;

 。敚敗督ㄖ䴓翘菽(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ101-87;

 。敚敗督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》G9BJ16-87;

 。敚敗陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95;

 。敚敗度嗣穹揽展こ淘O(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50098-98;

 。敚敗睹裼媒ㄖ(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住部分)》JBJ26-95;

 。敚敗睹裼媒ㄖ(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住部分)天津地區(qū)實(shí)施細(xì)則(第二階段)》DBJ29-1-97;

 。敚敗睹裼媒ㄖ䶮峁ぴO(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范》GB50176-93;

  《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ118-88;

  《住宅隔聲標(biāo)準(zhǔn)》JGJ11-82;

  《住宅隔聲標(biāo)準(zhǔn)》JGJ11-82;

  《屋面工程技術(shù)規(guī)范》GB50207-94;

 。敚敗度嗣穹揽盏叵率以O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50038-94;

  《天津市城市住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DB29-22-2000;

 。敚敗短旖蚴谐鞘凶≌ㄔO(shè)管理規(guī)定》。

  國內(nèi)采用鋼管混凝土建造的高層建筑一覽表

 。敚斝蛱(hào)建筑物名稱地點(diǎn)高度/層柱截面砼等級(jí)建成年代

  1郵電中心泉州63.5/16 800*10 C30 1990

 。敚2陸海工程上海84.7/25 300 C60 1999

 。敚3阜康大廈廈門86.5/27 1000*10 C35 1994

 。敚4金源大廈廈門96.1/30 900*12 C40 1995

 。敚5南安郵電局福建99/30 720*14 C40 1997

 。敚6環(huán)球廣場重慶110.6/33 800*18 C45 1998

 。敚7好世界廣場廣州116.3/36 1200*20 C50 1995

 。敚8世界金融大廈北京120/36 1400*30 C50 1998

  9今晚報(bào)大廈天津137/40 1120*14 C60 1995

 。敚10天信大廈天津100/28 1220*16 C60 1997

  11工商銀行大廈天津120/32 1020*14 C60 1997

 。敚12賽格廣場大廈深圳291.6/76 1600*28 C60 1999

  13郵電信息中心深圳180/48在建

 。敚14新中國大廈廣州201.8/56 1400*25 C80在建

 。敚15京光廣場廣州220/60 1600*20 C60在建

 。敚16監(jiān)管綜合樓天津45/12 529*8 C60在建