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《中国钢结构住宅产业化发展现状和展望》 ——全国勘察设计大师、标准院副院长兼总工 郁银泉 郁银泉：首先我代表标准院欢迎在座各位来聆听、参与这样一个论坛。今天由我来给大家介绍钢结构住宅产业化发展的现状与展望。 我们国家应该说是土木工程发展的大国，土木工程在房屋建筑中大多应用的是钢筋混凝土材料，在钢结构住宅中发展得比较少，应该说相对比较缓慢。但钢结构的优点和特点还是非常明显，所以我们要做的事就是怎样推动钢结构在住宅领域的发展，给大家带来品质优秀、抗震性能好、居住环境良好的住宅，这是我们要做的事。 接下来给大家介绍的内容分三个部分，第一是整体的形势；第二是发展现状；第三是钢结构住宅发展应该进入2.0时代。 中国是钢铁大国，2014年钢产量产能12亿吨，已经生产的有8.5亿吨，这个产量占全世界的一半。要知道解放初期我们的钢产量只有几百万吨，发展到今天确确实实是世界上的钢铁大国。为了发展钢结构，国务院的领导给住建部进行很多批示，住建部也组织很多行业专家，都在研讨，怎样推广钢结构发展，特别是在量大面广的住宅结构中，如何使用钢结构。这应该是在座各位同行都应该思考的问题。 钢结构的优势和发展瓶颈，以传统的混凝土结构相比，我们在这罗列了七个优势，特别要跟大家讲的是，钢结构特有的优势，即与混凝土相比，抗震性能相对更好，这并不是说混凝土不行。这应该是从台湾几次地震以后，台湾钢结构的发展、钢结构住宅的发展就可以说明这一点。 如今发展瓶颈主要集中在房地产商对成本的控制，这应该是住宅钢结构发展很大的问题。另外瓶颈中还有几点问题存在，可是这几点劣势只要通过与标准院努力提倡推广的内装工业化配合起来，室内隔声、保温、系统集成不配套的问题都能解决。买过房子的人装修都是非常费心劳神的事情，我买过房子，也装修过，现在我买房子一定要买装修好的房子，就这一点来讲，也是标准院主力推广的，一定要跟内装结合起来，要进行相应的标准化装修。标准化的装修、标准化的设计，并不是就把房子盖成千篇一律，没有个性化，其实还是有个性的。所以钢结构房子的推广，一定要跟内外装修结合起来一起做。可以化钢结构的劣势为钢结构进行全产业链内装工业化以后所能解决的问题。 前面讲了整体的形式，后边说一说我们的发展现状。应该说目前钢结构的项目做了相应的罗列，比起每年都是以几千万平米发展的住宅来讲，这里真的是太少。 国外了解到的情况，英国是老牌的帝国主义国家，在钢结构方面做了很多的事情，英国钢结构的住宅和发展应该说是非常好的。荷兰模块化的住宅，理念非常先进，在座各位如果真正要发展我们的钢结构，大家最好去看一看，去了解一下他们的情况。 原来的住宅发展了有一段时期，原来钢结构住宅的发展都是重结构，把混凝土结构转化成钢结构来做，这对于钢结构的住宅是一个很大的误区。原来是重结构、轻建筑、不内装。这样对结构的发展是有害的，如果是一个裸露的结构，卧室、床顶上横这一个梁，感觉像是一把刀子横着。不像大量的混凝土房子都是剪力墙为主，室内不裸露梁，在钢结构中梁相对少一些。所以说现在要开启结构、外围护、内装三大协同设计的2.0时代。 因为住宅是一款产品，是固定的产品，产品需要展示的是最终的实用功能，就好比大家购买的彩电，是必须可以用的、可以看的产品。所以必须以建筑功能为核心，原来做的时候是把混凝土结构替换成钢结构，这是远远不够的，也是很初级的。而要以建筑功能为核心，以结构布置为基础，在布置房间、布置建筑功能的时候要考虑钢结构的特性。结构一定要围绕建筑的功能来做好这篇文章。 另外还是要以工业化的围护和内装部品为支撑，原来的很多外围结构是以砌体来做的，这也是远远不够的，并且也是跟钢结构承接外力的要求是不同的。工业化的围护和内装，内装主要是管道安排、管道设计，钢结构住宅设计给出的2.0设计流程，这是我们标准院所总结的。这两个关系中还给出了实线和虚线的关系，虚线的关系更多考虑到了协同设计的要求。传统的称之为1.0，现在要开创实现的称之为2.0。这里边有两个方面是相同的，其他方面是原来钢结构不具备的，或者说没有考虑的。这一次要把它考虑进来，因为钢结构住设计的内容和前面的传统不同，所以改成2.0并进行钢结构住宅2.0的实践。有可能在2.0的基础上，通过改进、不断创新，可能在不远的将来要迈进3.0时代。 结构体系，比如说给矮层建筑，或者说十来层的房子，有可能用成框架的结构，这里给出来的是框架支撑体系，使很多房子的钢度能够相应大一些，使我们的用钢量减少。因为住宅房中有很多分户墙，分户墙可以给我们利用、进行支撑，使得在用钢量和控制结构相对的指标上可以做的更好。
另外我们标准院努力推广交错桁架结构体系，这种体系对于宿舍楼，比如说北京市政府搬到通州，这么多的政府官员还住在城里，可能还要给他们提供相应的宿舍，宿舍楼用这样的体系是非常好的。说白了这也是我们需要推广的高效体系。并且柱子应该相对少、跨度做的相对大。 另外还可以做钢框架内嵌混凝土墙板体系，抗结构体系、围护体系合二为一，混凝土墙板既是结构的承重体系，又是户与户之间功能所用分割墙，或者说一户之间的隔墙也是可以的。 SI分离技术，把很多的管道一起综合考虑的体系，这应该说是SI分离体系跟钢结构结合的方面进行的研发。结构内装系统配合，并且对于钢结构来说对于今后住宅改造非常有用，钢结构连接的跨度相对可以做的大一些，现在可能是小房，今后随着人口结构的改变，可能需要的房子大一些，因此可以把内隔墙进行相应的撤离，还可以进行房间的分割，对于今后的改造提供可能。 《DSC钢结构住宅体系在新疆各地的应用》 ——新疆德坤实业集团有限公司董事长 李克勤 李克勤：尊敬的各位嘉宾下午好！ 我是第十一司德坤集团的董事长李克勤。我主要是把我们结构建设体系在各地的应用在这儿给大家一起分享。钢结构建筑体系叫做DSC钢结构建筑体系。 DZC钢结构建筑体系的全称是钢结构相切符合保温板绿色低碳节能建设体系。是由钢结构和兵团德坤DK系列板装配组成绿色节能的建设体系，具有产业化结构高、绿色环保、抗震性能优、适用性强等优势，目前已经在新疆不同地区大面积的推广应用。新疆地处中国西部边陲占中国1/6的国土面积，是地震多发区，跨越了寒冷、严寒两个气候区，气候差异大、分布不均衡，传统的建筑模式建设周期强、人工效率低差、材料损耗大、二次污染严重等弊端非常突出，近年来国家将发展建筑产业现代提升一个新的高度，出台一系列的支持政策，为了响应国家的号召，随着变革的需求，兵团德坤从2010年起走产学研联盟的道路，通过消化吸收推广提升和再创新，形成了符合新疆本土并能够在全国广泛应用的DSC建筑体系。 我们做的这件事从2010年开始，2010我们陆续考察了北京、上海、湖北等七个省的企业，2010年初集团在乌鲁木齐成立生产基地，一期产房占地面积7000多平方米。9月又在工业园区建立了第二个产业园区，抵触沙漠边缘的47团，地处中哈边境，还有边界团厂。这几个地方环境差别大，不同的气候分区区域进行试点，建设了193套，实现了当年规划设计，当年交工入主的试点目标。2012年又通过优化设计方案，改进和完善施工工艺，在兵团8个司、23个项目田推广建设了1428套新型房屋。 现在我们看到的是兵团德坤在新疆塔城第九司101团的住宅是项目，周边的小白羊厕所这是我们早期的项目，这里的地形以丘陵低山为主，海拔3248米，冬季较长，最低气温达到零下四十多度，冬季建成回访，室内平均温度在20摄氏度，同时据住户反映，因为我们建的一层，他们用的是烧煤取暖，冬季耗煤量明显减少，以往需要5吨，现在只需要3吨就能很舒适的过完寒冬。 今年年初又与宝钢集团的白钢铁有限公司联合成立新疆绿色建筑股份有限公司，按照DSC钢结构建筑体系的要求，实现了形钢的建设生产，从而进一步减少了用钢量，降低了钢成本，通过引进合作，DSC产业逐步完善，目前DSC钢结构即能做低层别墅、也能做高层、多层。DSC钢结构建筑体系建造的六层钢结构和二十二层住宅，其建设成本与传统的基本持平。 德坤凭借成熟的DSC建筑体系，集团已经在新疆兵团不同的气候区、不同地理区合计建成近30万平米。通过对多个项目的跟踪建设，DSC建筑体系主要呈现以下特性。适用性强，在新疆不同的自然环境中都能满足广大群众的居住要求，抗震性能达到八级要求，新疆也是多发的抗震区。施工周期是同等结构的2/4。节能效果可达80%，节地与采用保温墙板的墙体较薄，不增加土地面积的情况下可增加10%使用面积。分配过程中用水量仅传统建筑的10%，防火、耐水，符合要求，是目前最符合新疆复杂地理的建筑体系。 目前DSC钢结构体系更好的适应新疆，成立集团研发中心，对体系进行研发和再创新，形成了适用新疆的配套技术，标准规范，编制了轻型钢结构墙板施工技术，新型墙体材料技术规范，单层板式房屋验收技术导则等标准规范，申报八项专利技术，于去年9月与中国金属结构协会组织，住建部相关部门参加，还有国内钢结构行业的十多名知名专家，新疆住建厅等相关部门领导其行业内的专家受邀来到德坤集团本部，参加钢结构保障性住宅西部论坛，暨新疆DSC钢结构建筑体系的讨论会，与会专家一致认为DSC结构体系起点高、成体系、适应性强。大量的技术数据和项目实例得出DSC钢结构生产体系，便于运输、现场安装简便建设周期短，体系无论在寒冷、严寒、高温、干燥、湿润多雨的地带均能满足居住需求，同时具有保温、抗寒、隔热等性能，在不同的地理区域多种气候条件下都能使用，也就是适用性强，可在全国范围内大面积推广应用。 今后将继续专注于装配式钢结构体系的研究实践，建造百姓住的起的节能环保的钢结构房屋，同时我们作为中国西部国家住宅产业化基地的企业，希望能够与众多优秀的企业联手，助力产业结构的调整和建筑地产行业的健康发展，实现建筑行业人文、科技、绿色的中国梦。 最后，预祝由中国建筑标准设计研究院主办的钢结构住宅产业化发展论坛圆满成功！ 《钢结构住宅户型设计与工业化内装集成》 ——标准院钢结构所总建筑师 温静 温静：各位来宾大家好！我是标准院钢结构所建筑师温静，很高兴在这里跟大家交流，近两年在院里接连主持了几个钢结构住宅项目，经过这几年的设计和思考,我也在钢结构设计中得到一些经验，在这里跟大家做一些分享。 我准备的题目是“钢结构住宅户型设计与工业化内装集成”。 住宅户型设计，这是每一个建筑师都会接触到的，钢结构和混凝土最大的差别就是从剪力墙结构变成钢框架结构，也就是用从以开间尺寸为主导变成轴网尺寸为主导的设计方式。早期钢结构1.0时期，是从传统的混凝土结构户型里挑一些形体规整的，比较被动的布置上钢柱，柱网完全由房间开间尺寸来决定，一来造成梁长长短短的种类很多，二来开间尺寸较小没有发挥出钢梁的抗弯性能。钢结构2.0时期，户型是以柱网为单位，并且考虑到工业化生产模式和装配化的建造方式，柱跨尽可能统一尺寸，利用钢框架结构合理跨度6~8米为原则来布置。对比可以看出差不多同样面积的单元，柱子数量减少了很多，但其意义不在于用钢量能因此节省，而是构件规格高度标统一，便于工厂批量加工；标准化的构件也有助于施工装配速度的提高，可以说更符合产业化的要求。 用这种思路做出单元模块化以后，发现单元模块的户型还有一些局限性。建筑师都清楚，不同高度的住宅，它的核心筒的设置要求是不同的，实际上核心筒的楼电梯尺寸又是相对固定的，把核心筒包含在单元里是受到制约的套型。跳出来想，楼电梯、竖井这些垂直构件在钢结构住宅里不参与承重和受力，把他们脱离出来，独立布置在技术上是完全没有问题的，这样户型的创造更自由更灵活。脱离了核心筒的户型更容易形成模块化。 跟钢结构住宅配套的墙体首选轻质条板类，外墙常用夹心复合板，内墙可以是蒸压轻质混凝土条板，也可以是空心条板，这些板材自身是有统一的模数的，一般是整版600宽，虽然可以现场任意切割，但是常用的是300以上，局部不应小于200。按板材模数的排布对门窗的尺寸和位置能得出一个最佳可能，因此墙体排版这块比混凝土住宅要费一点脑筋，多做一些工作。 住宅户型里比较关键的部位就是厨房卫生间，这两个功能区使用频率高，位置也是比较固定的。由于这两个空间涉及到上下水，有降板、管线问题，首先应尽可能放在临近入口，可以利用户外公共管井;大户型卫生间宜设置在卧室区的地方，另外所有厨房、卫生间房间规格应统一。规格统一了以后，内部的器具，构件尺寸就完全一致了。这也是工业化建造的前提条件。如果能选用整体厨房、整体卫生间就更好，整体厨卫是将这两个功能区的尺度、使用流程、空间等经过精细化设计后的集成产品，对居住质量是个提升，绝对是产业化建造的首选。 钢结构既然提供了很开敞的空间，住宅就应该发挥这个优势，把住户全生命周期的可改造性体现出来。随着家庭成员的变化，卧室也可以从一间，两间，变换为三间。让居住者不同的需求在可变的户型里都能轻易满足。 再介绍一下内装工业化的理念，大家都熟知的内装SI体系，S（skeleton）代表主体结构，I（infill）代表填充体。把填充体和结构体完全分离，就是SI的核心思想。所以说钢结构，就是天生的SI体系，钢柱和填充体、管线自身就是分离的，钢结构为什么还要集成内装，我觉得他的意义是以下几点。一个是为了更好的解决钢结构梁柱外露的问题，另一个我认为现代化住宅应该是一个产品，不应该再有毛坯房，和住户自己装修这样劳民伤财的过程，这样不但产生很多二次装修垃圾，还会危及主体的防火、安全性能。而且钢结构主体自身已经是高度工业化的，不应该再用传统的湿作业来装修，只有集成工业化的内装以后，才是有钢结构特色的产业化住宅。 《装配式钢结构集成建筑工程实践》 ——浙江东南网架股份有限公司设计所所长 周雄亮 周雄亮：各位尊敬的嘉宾，大家下午好！首先很荣幸，感谢各单位给大家提供这样一个机会，针对钢结构住宅，技术研发和推广应用，专门组织这样一个交流的平台，首先非常感谢。 我是浙江东南网架股份有限公司设计所的周雄亮，今天给大家带来的汇报题目是“装配式钢结构集成建筑工程的实践”，主要给大家介绍以钢结构住宅为核心，以及相近的工程实践案例以及实践过程中的情况给大家做一个介绍。 杭州市专向用房项目，不管是地段、规划跟开发的楼盘比较接近。项目13.3万平方，由15栋超高层，总建筑面积66万平方，建筑工期630天，比传统结构节省350天工期。因为我们的项目比较特殊，最早按照传统的混凝土结构，经过我们的努力变成钢结构，前期混凝土整套图纸和方案以及预算都已经比较详细。我们变更成钢结构以后，采用了整套的，包括钢结构主体，采用内装修、精装修一体化，整体是厨卫、新风系统。基本上可以实现设计标准化、部品工厂化、施工装配化、建筑装修一体化、管理信息化。结构体系采用钢管混凝土柱+H型钢梁，楼板是钢筋桁架楼承板。平均三天完成一层的建筑，这是平均的施工速度。社会经济效益分析对比，前期传统环境设计方案和图纸以及经济性分析，所以对比下来应该是比较客观、比较有针对性的，总的造价，项目跟混凝土基本持平，地上部分钢结构增加了12.1%，地下部分节省22.6%，地下占1/3、地上占2/3，整体下来基本持平。工期缩短350天，对于开发商建设方来说，经济成本比较可观。第三个也是甲方比较关注的，车位比较稀缺，我们的地下停车车位增加655个，从原来3624个增加到4600，平均每辆车位面积是27.6平方。综合碳排放，考虑墙体节能以及钢材等所有建筑材料碳排放减少36.8%，自重减轻35.84%，原来是1.6吨，现在是1.02吨，混凝土消耗量降低一半多。最重要的是户内得房率，柱子小，比新型墙体墙厚度薄，整体下来得房率是5.8%。 对于国家来说，有顶层设计和系统性的政策，我们了解有一些地方政府，开发商有容积率的奖励，给购房者有减免税收的奖励，有利于产业的发展。同时也需要市场多关注，记得04年跟一些开发商介绍推广钢结构住宅的时候，首先一听钢结构，钢结构住宅怎么可能，你们还是去支援非洲兄弟，他们需要，钢结构在他们的概念只是做板房，虽然现在已经有很多人关注到这一市场，希望有更多人来关注、来了解钢结构，这在技术上相对来说已经很成熟，产业链上下游联动，这一块的发展会很快。所以最重要的工作是产业链的参与者包括上游建筑材料以及部品、规划设计和钢结构的施工。 我希望有更多的上游企业能关注到这一块，一个是材料本身的研发，第二是材料的应用。第二是配套部品，整体卫浴、预制楼梯、预制阳台等这些配套部品厂家，最好建立通用性体系，以便于更好的推广利用。第三是规划设计流程，温总介绍的建筑跟结构的关系，如果每一个建筑或者说设计院能够关注这些，我们有很多的工作不需要做这么艰苦，前期在做的时候，建筑平面布置和钢结构特别是X轴方向的支撑布置都很难，跟建筑充分的沟通调整，他们很少给机会，现在这一块已经很好了。第三是配套专业设备，第四是一体化室内装修，前面介绍的人才房，也是精装修，当时承包的时候包括精装修，后来在项目实施过程中，精装修一体做了，也可以提早根据我们的结构建筑特点做一个针对性的精装修施工和设计。 不管钢结构住宅还是建筑工业化，这个过程中要认清客观现实，目前的发展阶段要根据工程的实际情况、根据参与者的公司、个人和建筑实例，做一些取舍。不要为做工业化而做工业化，我们做了很多，看到很多的同行们做的，或者说业主要求的，他们觉得做工业化过分的强调装配率，这是我个人觉得，个人的意见不需要，还是要按照客观实际情况。在小的范围可以，我们还要考虑市场接受的前提，市场是产业链末端，他们的接受或者说他们的想法以根本目标。两个简单的例子，一个是建筑立面，一说到装配式，首先想的，墙面整体首先给装上了，其实要看具体的项目，具体的项目建筑钢结构经过充分的沟通之后，他可以设定丰富，也可以有整体式的立面，技术是没有问题的，但就不要因为想做这个，而且技术又达不到这个要求，甚至是这种，这么做首先绝对没有推广价值，第二回把整个产业链造成恶性循环，对于客户来说，他觉得你们做工业化、做更多的住宅，只能做这种，这种想法还是要根据实际情况，自己的整个技术条件去做。但是目前市场上流行的这种建筑立面，有一定的代表性，但像这种要根据有一些地方局部需要小的平板拼装，也没有什么不可以的，但部分90%或者说90%以上现场安装或者说装配化，现场一些小的部分也可以。对于用户体验或者说中国老百姓的生活习惯，比如说钢梁钢柱、防火保护，从建筑功能和性能来说，我们现在采用防火板完全可以达到要求，但老百姓怎样的建筑都见惯了，要的是实心感，如果空心再加上防火板强度不是很高，强度高保温性能肯定就不好，本身的强度、密度都比较低，如果现场装配性能没有问题，但应用上老百姓感觉是空的，日本、欧美客户可能会接受，但国内还有一个过程，恐怕还需要发展过程中一是教育市场，或是教育引导慢慢接受，但现在还是要考虑一下现场情况。 《钢结构住宅外围护系统介绍》 ——标准院王琼博士 王琼：钢结构住宅2.0时代倡导的是主体结构外围护系统以及内装系统以及相关的设备系统，是三大系统的协同设计。就主体结构而言，从规范上以及研发技术上来讲，都是比较成熟的。这是因为钢结构住宅虽然发展的年头不是特别的多，但钢结构公建已经发展十几年，结构体系住宅与公建并没有本质区别，只是在局部的钢结构布置以及一些细节的做法上有的区别。 外墙系统的分类，分类方式很多，比如说按照有机材料、无机材料来分类，或者按照板材大小分类。但是我们认为从建造方式上进行分类，更为科学。从建造安装方式上来说，目前现在常见的外墙分为三大类：嵌挂结合式、整体外挂式以及轻钢龙骨灌浆墙体。 一般说来，钢结构住宅的外围护系统的组成分为4部分，即内饰面层、基层、保温层以及外饰面层，我们可以称之为四大基本功能层。之所以称之为基本功能层，是因为它们组成了一个住宅建筑最基本的使用功能：1）内装；2）围护（抗风，防撞）；3）保温；4）外装。在复杂的外围护系统中，这四大基本功能层可能不是简单地排序、罗列，而是有着某些特殊性，如经常出现一个层兼具两种功能，例如：ALC板本身兼具围护和保温两个功能。 江苏某住房项目的外墙系统采用的是ALC板。ALC墙板内嵌于钢框架之内，这样就解决了部分梁柱外凸于室内的问题。并且在ALC板内侧贴了一层陶粒混凝土板，方便住户在墙上钉挂重物。ALC板与主体结构的连接方式是采用槽钢进行卡槽连接，这样一定程度上保证了主体结构与围护结构在水平荷载作用下可以相对滑动的构造连接。 新疆某钢结构住宅项目的外围护体系采用的嵌挂结合的方式，一共分为三层，分别是内嵌的水泥夹芯复合保温板和外侧的保温装饰一体板以及内测的纸面石膏板。之所以采用这种复合保温的方式是因为工程项目处在严寒地区，对于保温的要求非常高，保温层会比较厚，施工难度和建筑面积都会增加。 北京某公租房项目的外墙系统采用是发泡水泥复合板体系。发泡水泥复合板是由钢（或钢筋混凝土）边框、内置桁架、发泡水泥芯材及上下面层复合而成。本项目在结构设计阶段并没有考虑到外墙板的拆分难度，两者没有进行很好的协同配合，导致外墙板拆分的规格较多，这也导致造价有所增加。 山东某12层钢结构住宅项目采用的新材轻钢龙骨外墙板系统。新型墙体是采用的轻钢龙骨内填岩棉的形式，内外两侧为玻镁板，中间的保温材料为XPS或EPS。为了追求在施工尽可能简单，所以要求墙板尽可能一次安装成功，不需要额外的工序。楼板悬挑一部分，墙板内嵌在悬挑的楼板之间。这样楼板之间就形成一条较大的缝隙，在墙板安装完成后，用保温砂浆将缝隙封好。 内蒙某钢结构住宅项目的外墙系统采用是轻钢龙骨灌浆墙体。内外面层为纤维水泥板，从纤维素分散，沙碾磨处理到板成型、堆垛、加压、蒸养实现全自动化生产，用于本套外围护体系的内外面层。轻钢龙骨灌浆墙体的施工顺序为首先安装天地龙骨——安装竖向龙骨——安装保温岩棉——封一侧板并安装管线——封另一侧板，最上端留空——开孔灌浆——封住最上端的灌浆孔——接缝防水处理——刷涂料完成装饰面。轻钢龙骨采用断桥的做法，腹板交错开长圆孔。 |
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