淺談農(nóng)村低層住宅結(jié)構(gòu)形式

        作者:王樹坤 魏勇 楊濤 李自剛    
        時間:2011-10-20 14:55:31 [收藏]
        摘要:隨著農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展,農(nóng)村住宅建設(shè)的需求也逐步提升。本文就常見的砌塊結(jié)構(gòu)房屋、混凝土框架房屋、鋼框架房屋和冷彎薄壁結(jié)構(gòu)房屋在實際應(yīng)用中的各種優(yōu)缺點進行介紹,為農(nóng)村住房建設(shè)房屋結(jié)構(gòu)形式的選擇提供相關(guān)參考。
            關(guān)鍵詞:農(nóng)村住宅 低層結(jié)構(gòu)形式
          1.引言
          住宅建設(shè)與千家萬戶息息相關(guān),它涉及到每個居民的切身利益,住宅建設(shè)又與國家、社會關(guān)系密切,它影響著國家發(fā)展與社會安定。近年來,國家大力提倡發(fā)展節(jié)能省地型住宅,不斷提升住宅產(chǎn)品的科技含量,根據(jù)國內(nèi)權(quán)威專家分析,中國的住宅產(chǎn)業(yè)在今后20年中,仍然處于快速增長期。中國最大的住房需求是八億農(nóng)民的改善生活住房需求。
          我國的建筑材料使用政策和用地政策的調(diào)整,中國勞動力成本不斷攀升,以及對住房質(zhì)量要求的不斷提高,如何選擇合理的結(jié)構(gòu)形式,是農(nóng)村合理建設(shè)的重要一步。在廣袤的農(nóng)村土地上,人口密度小,低層住宅仍然為當(dāng)前的主要建筑。目前常用的低層住宅建筑是傳統(tǒng)的砌塊結(jié)構(gòu)建筑、混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑、以及目前大力推廣的鋼框架結(jié)構(gòu)建筑和冷彎薄壁型鋼建筑。
          針對這一問題,結(jié)合多年的實際工程經(jīng)驗,特別探討一下當(dāng)前各種類型住宅實際應(yīng)用的優(yōu)缺點,為農(nóng)村建設(shè)中選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)形式提供一些參考。
          2.砌塊結(jié)構(gòu)建筑
          2.1 實心粘土磚結(jié)構(gòu)
          實心粘土磚砌塊有著良好的絕熱,耐火性,耐久性,和獨特的建筑效果,如圖2-1,但是由于其燒制能耗較大,污染較多,抗震性能差,塊小自重大,自然耗損大,勞動生產(chǎn)率低,不利于施工機械化,不利于運輸?shù)热秉c,國家已經(jīng)明令限制生產(chǎn)和使用。
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          2.2 空心砌塊和混凝土砌塊

          隨著粘土磚逐漸被取消,空心砌塊和混凝土砌塊作為替代粘土磚的建筑材料,在節(jié)土節(jié)能和環(huán)境保護方面已經(jīng)開始產(chǎn)生重大社會效益。根據(jù)材料不同,分為普通混凝土與裝飾混凝土小型空心砌塊、輕骨料混凝土小型空心砌塊、粉煤灰小型空心砌塊、蒸汽加壓混凝土砌塊和石膏砌塊。這些砌塊保留了粘土磚取材廣泛,施工方便,造價低廉的特點的同時,還有其獨特的優(yōu)勢:生產(chǎn)不毀壞耕地,無須燒制污染較小,耗能不足粘土磚的一半,自重輕,有利于地基處理,保溫性能更好,施工速度快,節(jié)省砂漿等優(yōu)點。是目前國家大力推廣的建筑材料。

          但是空心砌塊與抹面砂漿結(jié)合不如粘土磚,容易在墻面產(chǎn)生裂縫,影響美觀。而且一般無法利用墻壁安裝物品,比如空調(diào)的掛機,因為強度較差容易損壞。作為外墻極容易滲漏,雨水會順著空心磚到處滲漏,使人找不到漏水的位置,使用壽命比實心磚短??招钠鰤K對施工要求更高,從玉樹地震現(xiàn)場來看,空心砌塊房屋已經(jīng)倒塌,混凝土框架實心粘土磚砌塊填充墻房屋安然無恙,如圖2-2,最主要的原因就是,空心磚砌塊沒有按照規(guī)范中設(shè)置圈梁和芯柱,導(dǎo)致玉樹地區(qū)地震受損嚴(yán)重,所以需要工程施工單位積累更多的施工經(jīng)驗和施工技能,并且嚴(yán)格按照規(guī)范施工。

           
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          加氣混凝土容重輕,強度大,隔熱、保溫性能好,可加工性好,其吸引隔音效果和抗震性能均優(yōu)于空心砌塊,建筑結(jié)構(gòu)形式見圖2-3。但是,加氣混凝土砌塊孔隙率大,吸水高,因而不得砌筑在建筑物標(biāo)高±0.00以下或長期浸水或經(jīng)常受干濕交替部位。加氣混凝土砌塊表面強度低,在運輸和搬運過程容易缺角或斷裂現(xiàn)象,增加材料的損耗和浪費,因而在運輸和搬運過程應(yīng)小心操作。加氣混凝土砌塊表面容易起粉末,也不易于與砂漿更好的粘結(jié),所以砌塊墻體宜用粘結(jié)性良好的專用砂漿砌筑,若加氣混凝土砌塊墻上直接預(yù)留門窗洞口,容易造成門窗邊滲水或漏水現(xiàn)象。加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)齡期為28天,因而供應(yīng)量受到一定的限制,不適宜小規(guī)模生產(chǎn)。總體來說,加氣混凝土砌塊只要精心施工,規(guī)范操作,盡可能避免或減少施工中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題,加氣混凝土砌塊到也是建筑砌體中較好的選擇。

            
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          3.混凝土框架結(jié)構(gòu)

          混凝土框架結(jié)構(gòu)的梁、柱和樓板都是現(xiàn)澆而成的,如圖3-1,因此整體性較好,抗震度比較高,防水性比較好。配合砌塊填充墻和分割墻使用,既保證了抗震性能,又能發(fā)揮其自身優(yōu)良的特點,是目前最主流的低層和多層建筑體系。而且房屋內(nèi)部空間分隔可以隨客戶的意愿而改變,二次裝修方便。

          但是針對農(nóng)村市場,框架結(jié)構(gòu)也有其不便的地方。由于農(nóng)村房屋建造工程規(guī)模較小,安裝模板,攪拌機械施工等的操作性沒有砌塊結(jié)構(gòu)方便?;炷亮褐逍枰B(yǎng)護,濕作業(yè)較多,工程周期長,專業(yè)施工隊伍至少需要三個月施工時間,農(nóng)村一些非正規(guī)的施工隊伍的施工周期需要半年或更長,人力資本投入也會相應(yīng)增加。

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          4.鋼結(jié)構(gòu)框架

          目前我國鋼材產(chǎn)量已居世界首位,大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)房屋的條件已經(jīng)成熟,國家也在逐步調(diào)整政策鼓勵發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展正步入黃金時期。鋼框架結(jié)構(gòu)房屋最主要的特點是可以工廠加工成型,長距離運輸和現(xiàn)場快速安裝,低層建筑鋼架進場2-3天便可完成框架搭建。而且,鋼結(jié)構(gòu)抗震性更加優(yōu)越,是地震區(qū)的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)體系,見圖4-1。

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          但是鋼結(jié)構(gòu)的防火和防腐性能欠佳,每根構(gòu)件都需要進行防火和防腐處理,這樣結(jié)構(gòu)在安裝時候容易碰掉漆或防火涂料。同時,鋼框架結(jié)構(gòu)和砌塊墻體結(jié)合并不能像和混凝土那樣良好結(jié)合,熱脹冷縮時容易產(chǎn)生裂縫。另外,鋼框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般為H型鋼,對于墻體屋面等部分是不規(guī)則面,在梁柱等部位處理起來相對麻煩。有部分工程采用速凝改良混凝土將鋼柱包裹,30-45分鐘就可拆模,定型模板不但可將外柱制成各種形狀,也可與各種砌塊連接,避免鋼材與砌塊之間由于兩種材料的熱脹系數(shù)不同而產(chǎn)生裂縫,同時起到防火和防腐的作用,這樣不僅提高結(jié)構(gòu)性能,更能節(jié)約成本??傊摽蚣芙Y(jié)構(gòu)的前景非常廣闊,隨著技術(shù)不斷提高,結(jié)構(gòu)的適用性也不斷的改善。

          5.冷彎薄壁結(jié)構(gòu)體系

          在建設(shè)部大力推行鋼結(jié)構(gòu)住宅政策的推動下,不少房屋公司也開始引進冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系。北新房屋有限公司在北京、山東等地建造了一批采用新日鐵工法的薄板輕鋼房屋;上海美建公司、上海綠筑住宅系統(tǒng)科技有限公司建造了一批代表北美體系的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅別墅;博思格住宅部、鋼之杰有限公司也建筑部分住宅,但大部分住宅房屋業(yè)務(wù)出口海外市場。

          薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系采用0.75mm-2.0mm的鍍鋅或鍍鋁鋅C型件組成,構(gòu)件間距一般為600mm,屬于密肋式結(jié)構(gòu)體系,如圖5-1。外墻一般采用水泥纖維板,OSB板,XPS等干掛式保溫和裝飾材料,骨架內(nèi)填充隔音棉,內(nèi)墻采用單層或雙層石膏板;樓板采用C型梁或桁架梁,上鋪OSB結(jié)構(gòu)板材;屋面一般為桁架系統(tǒng),上面鋪設(shè)OSB板,防水層以及玻纖瓦、瀝青瓦或鋼瓦等屋面材料,室內(nèi)為石膏板吊頂。整套體系加工時,墻體龍骨腹板和樓面托梁腹板通常給予等間距的沖孔,以方便水電管線的穿越。

          薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的優(yōu)點十分明顯,自重最輕,基礎(chǔ)負(fù)載最小,運輸方便,施工周期短,工業(yè)化程度高,干作業(yè)工期約為2個月,可實現(xiàn)墻體及桁架工廠預(yù)拼裝,現(xiàn)場作業(yè)文明,廢料少,其材料均可再生利用,完全符合環(huán)保建筑的要求。薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系除基礎(chǔ)施工外可以完全做到干作業(yè)施工的結(jié)構(gòu)體系。另外,薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系空間分割較為靈活,抗震性能優(yōu)越,同濟大學(xué)完成的足尺模型試驗顯示,9度罕遇地震下僅石膏板螺釘脫落,而且不受白蟻蛀蝕,適用面廣。

           

          但是薄壁輕鋼體系也有其不盡人意的地方。主要是墻體板材不適合直接掛載,掛載需要連接在結(jié)構(gòu)龍骨上,所以必須預(yù)先確定龍骨位置,否則容易破壞墻面,而且墻面破壞維修和建筑二次裝修均是非常麻煩的事情。墻壁和樓層內(nèi)為空腔雖然里面填充有吸音棉,但是隔聲效果和撞擊聲依然能感覺到。整個結(jié)構(gòu)體系只用螺絲釘連接,給人不是很結(jié)實的感覺。結(jié)構(gòu)體系冷橋較多,如果外部不設(shè)置保溫板,保溫性能差。

          6.結(jié)論

          1) 砌塊結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)和冷彎薄壁結(jié)構(gòu)體系是低層住宅的主流結(jié)構(gòu)體系,各種結(jié)構(gòu)體系有其各自的優(yōu)點和缺點。只有熟悉這些材料的特性,才能更好的揚長避短的利用其各自特點。

          2) 每種結(jié)構(gòu)體系都有其適合的范圍,砌塊建筑適合對房屋要求比較低和地震設(shè)防烈度較低的地區(qū);混凝土框架和鋼框架適合于地震烈度較高和住宅質(zhì)量要求較高的地區(qū);薄壁結(jié)構(gòu)體系適合于工期要求短,材料匱乏,環(huán)境破壞要求小的地區(qū),例如旅游度假村。根據(jù)具體的要求可以選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。

          3) 每種結(jié)構(gòu)體系房屋的造價也不近相同,砌塊結(jié)構(gòu)房屋最便宜,其次是混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋,最貴的是鋼框架和薄壁結(jié)構(gòu)房屋,比混凝土框架結(jié)構(gòu)貴10%-20%。所以,需要參考相應(yīng)的經(jīng)濟條件選擇適當(dāng)?shù)姆课萁Y(jié)構(gòu)形式。

          總之,隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,農(nóng)村的房屋市場需求逐步釋放,參考本文對各種體系的介紹,對房屋結(jié)構(gòu)形式選擇有所幫助。

           

          [1] 許強,陳剛,盧文浩,低層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計,建筑結(jié)構(gòu),增刊Vol362006.6

          [2] 沈祖炎,李元齊.高強冷彎薄壁型鋼住宅結(jié)構(gòu)抗震性能研究報告[R].上海:同濟大學(xué)建筑工程系,2007


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