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（一）高層預(yù)制裝配式住宅國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀 1,、市場(chǎng)需求與技術(shù)現(xiàn)狀 搞技術(shù)開發(fā)，既要“埋頭拉車”,，也要“抬頭看路”,。 市場(chǎng)需求催生技術(shù)研發(fā)，沒(méi)有市場(chǎng)需求,，就無(wú)法催生出符合市場(chǎng)需求的技術(shù)和產(chǎn)品,。 在國(guó)際上，不但美國(guó),、加拿大,、澳大利亞這樣土地資源極其豐富的國(guó)家，即便是日本,、以色列這樣的寸土寸金的國(guó)家,，也都沒(méi)有高層住宅市場(chǎng)需求,。 日本、美國(guó)少量的高層住宅也都集中在東京銀座,、紐約麥哈頓這樣的寸土寸金的地塊,。在這些地塊上建造高層住宅，成本主要是土地價(jià)值,，地上物業(yè)價(jià)值幾乎可以忽略不計(jì),。這種不計(jì)成本的住宅開發(fā)技術(shù)是無(wú)法推廣到普通高層住宅上的。 因此可以肯定的說(shuō),，國(guó)際上目前還沒(méi)有積淀和開發(fā)出物廉價(jià)美的高層預(yù)制裝配式住宅（包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)）,。 如果不改變居住觀念，即中國(guó)人只能住高層公寓的現(xiàn)狀,，那就就只能自力更生的研發(fā)適合中國(guó)人居住的預(yù)制裝配式高層住宅技術(shù),。 2、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)現(xiàn)狀 高層商業(yè)樓宇鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)體系是成熟的,，從美國(guó)芝加哥高層鋼結(jié)構(gòu)建筑群算起,，已經(jīng)有100多年歷史積淀。 但是,，這些鋼結(jié)構(gòu)建筑都是建造在寸土寸金的商業(yè)中心,，和土地成本相比，建造成本只占很少一塊,。 最關(guān)鍵的是在城市中心搞商業(yè)建筑,，當(dāng)然是希望越快愈好，所以預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑是首選,。 但是,，如果在一、二線城市的4~5環(huán)之外,，或三,、四線城市建造高層住宅樓，價(jià)廉物美就成為首要任務(wù)了,。 100多年來(lái),，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑體系沒(méi)有太大的技術(shù)進(jìn)步，仍然繼承了1883年,，美國(guó)發(fā)明家和建筑師,，詹尼，威廉·勒巴隆在設(shè)計(jì)芝加哥家庭保險(xiǎn)公司大廈所采用的框架結(jié)構(gòu),。 100多年來(lái),，鋼結(jié)構(gòu)梁柱從鑄鋼，發(fā)展到熱軋型鋼，再到型鋼焊接異形梁柱,。 當(dāng)然,，100多年來(lái)，鋼材質(zhì)量本身已經(jīng)有質(zhì)的飛躍,！ 100多年來(lái),，緊固件也發(fā)生了巨大變化——從熱鉚釘，到高強(qiáng)度焊接,，在到高強(qiáng)度螺栓連接,。 但是,，100多年來(lái)，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的外圍護(hù)體系卻沒(méi)有太大的變化，仍然是玻璃幕墻,、鋁幕墻,、石材幕墻,。這些圍護(hù)材料用在寸土寸金的商業(yè)建筑上沒(méi)有問(wèn)題,，價(jià)格是可以忍受的。 但是100多年來(lái),，由于國(guó)際上沒(méi)有高層住宅市場(chǎng)需求,，所以就沒(méi)有開發(fā)出適合高層住宅的，物廉價(jià)美的高層住宅外圍護(hù)系統(tǒng),。 3,、中國(guó)高層預(yù)制裝配式住宅技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi),、外都沒(méi)有合適的高層住宅的預(yù)制外墻體系！,！ 目前,，國(guó)內(nèi)大部分建筑界的官員、學(xué)者,、專家,、企業(yè)家、行業(yè)參與者都沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),，仍然把主要精力都放在研發(fā)各種所謂的建筑結(jié)構(gòu)體系上,。 當(dāng)然，發(fā)展預(yù)制建筑,，應(yīng)該去研發(fā)新型建筑結(jié)構(gòu)體系,，但不能一味地只強(qiáng)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)，忽略預(yù)制建筑學(xué),，尤其是適合產(chǎn)業(yè)化制造的建筑圍護(hù)體系——預(yù)制裝配式外墻體系,。 住宅產(chǎn)業(yè)化（預(yù)制裝配式建筑）是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及建筑規(guī)劃,、建筑設(shè)計(jì),、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、建筑裝修設(shè)計(jì)，以及水暖電,、HVAC等諸多專業(yè)領(lǐng)域,。 我十多年前就多次呼吁：“發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑不能只是結(jié)構(gòu)專業(yè)在唱獨(dú)角戲”，但是十多年過(guò)去了,，情況仍然沒(méi)有好轉(zhuǎn),。 結(jié)構(gòu)專業(yè)的人當(dāng)然只會(huì)關(guān)心建筑結(jié)構(gòu)，讓他們?nèi)パ邪l(fā)預(yù)制裝配式外墻體系確實(shí)是勉為其難,。 現(xiàn)在仍然很少有人和企業(yè)去關(guān)注住宅產(chǎn)業(yè)化所急需的預(yù)制裝配式外墻體系?。?nbsp; 建筑界是一個(gè)自我封閉的行業(yè),，不但其內(nèi)部（建筑學(xué),、建筑結(jié)構(gòu)學(xué)）缺少互動(dòng)，在外部也與其他行業(yè)缺少交流和互動(dòng),。 玻璃幕墻和鋁幕墻基本都是建筑行業(yè)之外的產(chǎn)業(yè)（鋁材行業(yè)和玻璃行業(yè)）強(qiáng)行突破而進(jìn)入了建筑市場(chǎng),。預(yù)制裝配式外墻一定也需要這樣的強(qiáng)行突破，才有可能順利進(jìn)入建筑市場(chǎng),。 近20多年來(lái),，國(guó)際建筑產(chǎn)業(yè)提出了一個(gè)基本思路：如何用制造業(yè)的方法來(lái)改造傳統(tǒng)建筑業(yè)。對(duì)于中國(guó)建筑界來(lái)說(shuō),，這仍然還是一個(gè)非常新穎的話題,。 國(guó)際上需求高層住宅的國(guó)家和地區(qū)有： ■傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)國(guó)家：前蘇聯(lián)、中國(guó),、北朝鮮,； ■城市型國(guó)家和地區(qū)：新加坡、中國(guó)香港,； ■超大型城市中心區(qū)：美國(guó)紐約曼哈頓,，日本東京銀座。 需求產(chǎn)生市場(chǎng),，市場(chǎng)催生技術(shù)（積淀）,。 由于發(fā)達(dá)國(guó)家沒(méi)有高層住宅需求，因而就沒(méi)有產(chǎn)生出高層住宅市場(chǎng),，當(dāng)然也就催生（或積淀）不了高層住宅技術(shù),。 因此我們?cè)诎l(fā)展高層住宅時(shí)，就會(huì)面臨沒(méi)有可供借鑒的成熟的高層住宅技術(shù)體系的問(wèn)題,。 普通高層鋼結(jié)構(gòu)住宅可以借用高層商業(yè)樓宇鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)體系,，只是成本略高。 國(guó)內(nèi)搞高層預(yù)制住宅的企業(yè)有三類： ■傳統(tǒng)房地產(chǎn)企業(yè)，例如萬(wàn)科,。 萬(wàn)科對(duì)于現(xiàn)澆混凝土住宅建造技術(shù)輕車熟路,，因而在選擇住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線時(shí)，很自然的選擇了預(yù)制混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系,。 ■傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè),，例如杭蕭鋼構(gòu)。 杭蕭鋼構(gòu)對(duì)于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)商業(yè)建筑輕車熟路,。因而在選擇住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線時(shí),，很自然的選擇了預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系——鋼管混凝土束結(jié)構(gòu)住宅體系。 ■傳統(tǒng)制造業(yè),，例如遠(yuǎn)大可建,。 遠(yuǎn)大可建是傳統(tǒng)（溴化鋰）空調(diào)制造商。在選擇住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線時(shí),，選擇了預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系,。 遠(yuǎn)大可建第一代預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系稱之為：裝配式斜支撐節(jié)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)。 遠(yuǎn)大可建與北工大張愛(ài)林教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作,，研發(fā)了第二代預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系,，則基本回歸了傳統(tǒng)的預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)。 (七）預(yù)制混凝土高層住宅建筑體系的弊端 四年前,，國(guó)內(nèi)混凝土預(yù)制建筑剛剛起步之時(shí),，預(yù)制混凝土行業(yè)內(nèi)部就已經(jīng)有很多不同意見(jiàn)。 為什么會(huì)有爭(zhēng)議,？ ■首先,，國(guó)際上沒(méi)有成熟的高層混凝土住宅預(yù)制建筑經(jīng)驗(yàn)； ■其次,，中國(guó)上個(gè)世紀(jì)50~80年代各有過(guò)一次預(yù)制混凝土住宅建筑浪潮,，但都以失敗而告終； ■第三,，最近幾年盲目投資的預(yù)制混凝土構(gòu)件廠經(jīng)營(yíng)狀況慘不忍睹,。 最近,，北京住總金鴻祥總工給高層領(lǐng)導(dǎo)寫了一篇長(zhǎng)信,，詳細(xì)論述了預(yù)制混凝土高層住宅建筑體系的種種弊端。 金鴻祥指出：“混凝土從液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化是不可逆的,，堅(jiān)固的混凝土不能像鋼材那樣在高溫下可熔化成液態(tài),，預(yù)制混凝土構(gòu)件也不能像鋼構(gòu)件那樣可以通過(guò)焊接熔合成一體。 就確?；炷两ㄖY(jié)構(gòu)的整體性和安全性而言,，混凝土在施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑成型才能真正發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這是其他材料無(wú)可比擬的。 預(yù)制混凝土構(gòu)件通過(guò)技術(shù)措施連接后形成的裝配式混凝土結(jié)構(gòu),，無(wú)論在理論上還是實(shí)際上,，其整體性和安全性都不如現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)制構(gòu)件之間的連接通常采用現(xiàn)澆混凝土（或采用鋼筋套筒灌漿），也就是將伸出兩個(gè)構(gòu)件的鋼筋（俗稱：胡子筋）共同錨固在現(xiàn)澆混凝土中來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制混凝土構(gòu)件只是粘接而已,，沒(méi)有也不可能連結(jié)成整體,，因此,，構(gòu)件連接部位是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),，處理不當(dāng)就會(huì)形成安全隱患”,。 金鴻祥給出的結(jié)論是：“真正具有裝配式建筑天然優(yōu)勢(shì)的是鋼結(jié)構(gòu),，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重輕,，適合工廠化生產(chǎn),，在工程現(xiàn)場(chǎng)裝配焊接成型后能熔成一體，保持了結(jié)構(gòu)的整體性，抗震性能好,，能滿足多種建筑高度,、多種建筑平面的需要,，能與非承重輕質(zhì)墻體材料配套使用,，施工安裝工業(yè)化程度高,，并符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展原則,。目前我國(guó)已具備大范圍推廣鋼結(jié)構(gòu)的條件，應(yīng)結(jié)合我國(guó)“城鎮(zhèn)化建設(shè)”和“建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”,，積極研究,、大力推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑”。 注意：鋼材焊接破壞性試驗(yàn)的基本要求是母材可以破壞，焊接節(jié)點(diǎn)——焊縫不能破壞,！ 這對(duì)于預(yù)制混凝土“對(duì)接”節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這基本是不可能完成的任務(wù),。 （八）高層預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)難點(diǎn) 由于歷史原因,，早先國(guó)內(nèi)研究鋼結(jié)構(gòu)建筑的主力軍是原冶金系統(tǒng)的一些機(jī)構(gòu)和專家,，至今鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)還是以原冶金部的單位為依托。建設(shè)系統(tǒng)本身反而沒(méi)有培養(yǎng)出一些出眾的鋼結(jié)構(gòu)建筑專家,。 改革開放之后,，江蘇徐州、浙江蕭紹地區(qū),、廣東東莞等地涌現(xiàn)了一批鋼結(jié)構(gòu)企業(yè),，也培養(yǎng)了一批鋼結(jié)構(gòu)建筑專家。 但是,，由于專業(yè)的局限性,，鋼結(jié)構(gòu)專家只關(guān)注“結(jié)構(gòu)”,，冷漠“圍護(hù)”,，所以幾十年了,，國(guó)內(nèi)研發(fā)了各種鋼結(jié)構(gòu)建筑異形柱體系,，而與之配套的鋼結(jié)構(gòu)住宅圍護(hù)體系幾乎毫無(wú)進(jìn)展,，這嚴(yán)重制約了預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在中國(guó)的發(fā)展,。 1、幾種鋼結(jié)構(gòu)建筑異形柱簡(jiǎn)介 ■方鋼管束焊接異形柱,； ■鋼板焊接矩形管束異形柱。 ■C型鋼焊接矩形管束異形柱 ,。 ■方鋼管+特制C型鋼焊接異形柱,。 ■方鋼管+小方鋼管桁架焊接異形柱,。 研發(fā)這些異形柱鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑體系主要是為了解決以下二個(gè)問(wèn)題： ■降低成本,； ■解決室內(nèi)裸露梁柱問(wèn)題。 在鋼材位于“白菜價(jià)”的今天,，通過(guò)改變柱子形狀,，降低鋼材用量來(lái)降低成本的努力功虧一籌。因?yàn)殇摬拇蠹s只占整個(gè)建筑成本的10~15%,，甚至更低,。想在節(jié)省鋼材上下功夫來(lái)降低成本幾乎無(wú)望。 采用異形柱來(lái)解決室內(nèi)裸露梁柱問(wèn)題也是一個(gè)“偽命題”,。鋼筋混凝土建筑的梁柱比鋼結(jié)構(gòu)的梁柱更加“傻大黑粗”,。鋼筋混凝土商業(yè)建筑都是裸露混凝土“梁柱”。鋼筋混凝土住宅建筑都是裸露“梁”,，再通過(guò)加大柱間距來(lái)減少柱子數(shù)量,，而不是減小柱子尺寸，或建造異形混凝土柱子,。 目前幾種鋼結(jié)構(gòu)建筑異形柱都只考慮了“填充墻”結(jié)構(gòu),，并沒(méi)有考慮“幕墻”結(jié)構(gòu)（因?yàn)椤澳粔Α苯Y(jié)構(gòu)柱子永遠(yuǎn)會(huì)裸露在外）。 在世界范圍內(nèi),，預(yù)制裝配式建筑外圍護(hù)墻都向著大幅面,、保溫、裝飾,、結(jié)構(gòu)一體化方向發(fā)展,。采用“填充墻”結(jié)構(gòu)，會(huì)使得施工非常困難,，因而一般都采用“幕墻”結(jié)構(gòu),。這也會(huì)使得異形柱的努力化為灰影。 （九）國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅研發(fā)出現(xiàn)了方向性錯(cuò)誤 由于國(guó)內(nèi)搞鋼結(jié)構(gòu)住宅研究和開發(fā)的企事業(yè)單位和個(gè)人都把大部分精力和資源放在了建筑鋼結(jié)構(gòu)本身上,，沒(méi)有把有限的精力和資源放在開發(fā)適合鋼結(jié)構(gòu)住宅使用的建筑圍護(hù)體系上,，因此國(guó)內(nèi)目前開發(fā)和實(shí)施的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系主要還是采用混凝土砌塊或混凝土板材作為建筑圍護(hù)材料，建筑圍護(hù)作業(yè)大多數(shù)還是需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行“手工”濕作業(yè)。因而還不能正真稱之為“預(yù)制建筑”,。這也是鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣舉步艱難的重要原因之一,。 （十）國(guó)內(nèi)外幾種鋼結(jié)構(gòu)住宅管束異形柱簡(jiǎn)介 1、方鋼管束焊接異形柱
2,、鋼板焊接矩形管束異形柱 3、C型鋼焊接矩形管束異形柱 圖示為C型鋼管束焊接異形柱展品,。
4,、方鋼管+特制C型鋼焊接異形柱
5、方鋼管+小方鋼管桁架焊接異形柱（國(guó)外技術(shù)）
我們不可能把高層商業(yè)樓宇的玻璃幕墻或鋁幕墻用于普通住宅上,。 影響高層鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣和發(fā)展的真正技術(shù)難度并不在于鋼結(jié)構(gòu)本身,，而在于能否研發(fā)出一套“物廉價(jià)美”的,，適合高層鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用的建筑外墻體系,。 由于國(guó)外沒(méi)有高層住宅需求和市場(chǎng)，所以國(guó)外也沒(méi)有人去研發(fā)高層鋼結(jié)構(gòu)住宅預(yù)制外墻技術(shù)體系,。 國(guó)內(nèi)高層預(yù)制裝配式住宅推廣起來(lái)舉步艱難,，其主要原因就是沒(méi)有成熟的預(yù)制裝配式外墻技術(shù)。 國(guó)內(nèi)外多層鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)有非常成熟的外墻現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)體系： ■在結(jié)構(gòu)板材外蒙呼吸紙,； ■（必要時(shí)可以安裝外墻外保溫XPS）,； ■掛鋼絲網(wǎng)、抹砂漿,； ■掛抗裂網(wǎng),、抹防水膩?zhàn)樱?/span> ■刷外墻涂料（或真石漆、水包水漆等）,。
輕鋼建筑設(shè)計(jì)理論中的有限條理論簡(jiǎn)介 |
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