混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：

施工周期短；

鋼結(jié)構(gòu)柔韌性高，抗震性能高;

標(biāo)準(zhǔn)型材，易加工易控制精準(zhǔn)度;

梁柱截面小，室內(nèi)空間利用率高;

管線可以借型材內(nèi)部布線，節(jié)省空間和敷設(shè)造價(jià);

可實(shí)現(xiàn)大跨度結(jié)構(gòu)及超高結(jié)構(gòu);

鋼材可以回收利用，可持續(xù);

鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)建安費(fèi)大約在8000-9000一平米，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建安費(fèi)只有1800左右一平米，當(dāng)然這只是個(gè)暫估價(jià)，從成本上考慮鋼結(jié)構(gòu)的房屋的成本的確遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通意義上的房屋。

建筑花費(fèi)大頭：人工 材料 機(jī)械?，F(xiàn)在人工便宜，所以混凝土結(jié)構(gòu)還是多。鋼結(jié)構(gòu)施工基本是機(jī)械化的，工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)焊接或者螺栓連接等。鋼材的價(jià)格也在下降，未來(lái)是鋼結(jié)構(gòu)的。

鋼結(jié)構(gòu)僅算結(jié)構(gòu)成本是比混凝土結(jié)構(gòu)要高的，另外超高層結(jié)構(gòu)一般是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，純鋼結(jié)構(gòu)不適用于超高層結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)規(guī)范高度限值純鋼結(jié)構(gòu)要低些)。另外鋼結(jié)構(gòu)的裝配速度是快的，人工成本也是很低的，國(guó)外人工成本高，所以鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)較國(guó)內(nèi)更明顯。

鋼結(jié)構(gòu)別墅

近150年來(lái)，鋼材在建筑業(yè)的應(yīng)用已遍及世界。鋼材至今仍然是最堅(jiān)固、耐久和經(jīng)濟(jì)的建筑材料之一。雖然，鋼結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)上主要用于高層建筑和橋梁建筑，然而近年來(lái)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑在加拿大、北美乃至全球范圍內(nèi)的發(fā)展極其迅速，越來(lái)越多的建筑商、地產(chǎn)商及業(yè)主開始認(rèn)識(shí)并感受到鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)越性。

隨著對(duì)環(huán)保建筑的呼聲日益增長(zhǎng)，這就促使建筑業(yè)尋求有利于環(huán)境保護(hù)，且又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的建筑材料及施工方法。由于鋼材可以回收利用，而且施工時(shí)廢料少，這就促成輕鋼結(jié)構(gòu)體系在住宅建設(shè)中成為一種倍受青睞的選擇。加拿大的輕鋼住宅體系是由輕鋼結(jié)構(gòu)在其商用建筑上的長(zhǎng)期及大量應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其技術(shù)是先進(jìn)成熟的，質(zhì)量和功能是卓越的。

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系對(duì)建筑商具有以下好處：

• 輕鋼結(jié)構(gòu)自重輕，基礎(chǔ)負(fù)載小，在地質(zhì)條件較差的地區(qū)可以大大減少基礎(chǔ)造價(jià);

• 施工周期短，可以大大縮短投資資金的占用周期，提高資金的投資效益。

• 輕鋼構(gòu)件及相應(yīng)配套技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工廠化制作，形成產(chǎn)品化。質(zhì)量有保證，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;

• 工業(yè)化程度高，作業(yè)和現(xiàn)場(chǎng)干凈，廢料少，其材料可再生利用，符合環(huán)保建筑的要求;

• 輕鋼墻體不變形，不老化，少維修。

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系對(duì)業(yè)主具有以下好處：

• 比起傳統(tǒng)的砌體與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以更好的滿足建筑大開間，靈活分隔的要求。墻體薄，有效使用面積大，管線穿越方便并封在墻體內(nèi)部，避免穿墻打洞對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞;

• 輕鋼體系提供高強(qiáng)、高質(zhì)和耐久的安全結(jié)構(gòu);

• 輕鋼墻體采用高效節(jié)能體系，在保溫、隔熱性能方面比傳統(tǒng)砌體要優(yōu)越得多，屬于新型節(jié)能建筑;

• 抗震、抗風(fēng)性能優(yōu)越;

• 防火性能好，不受白螞蟻的蛀蝕;

• 輕鋼墻體由于其龍骨完全封閉在隔水層與石膏板之間，不銹蝕，不腐蝕，不生霉菌，防潮性能好;

• 由自重引起的地基破壞的可能性小。

總的來(lái)說(shuō)，輕鋼建筑的好處在于：

• 輕質(zhì)高強(qiáng)，抗震性能好;

• 有利于環(huán)保，其回收率可達(dá)100%;

• 材料性能好，結(jié)構(gòu)質(zhì)量有保證;

• 工業(yè)化程度高，施工快，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;

• 不可燃，不助燃，防火性能好;

• 不開裂，不生霉菌，不蠕變，少維護(hù)。

工程制作

輕鋼構(gòu)件通常由鍍鋅或鍍鋁鋅合金的薄鋼板冷彎滾壓成型，其截面形狀通常為C型和槽型(見圖1)。鋼板的厚度可根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求而變化，其構(gòu)件長(zhǎng)度可視所需而決定。輕鋼構(gòu)件制作精確，在其制作過(guò)程中通常在構(gòu)件上有規(guī)律地穿孔，以利于水電線路和管道及橫向加強(qiáng)構(gòu)件的通過(guò)。雖然，一塊薄鋼板本身的承載力并不高，但通過(guò)冷彎成不同形狀(如C型)后, 其抗彎抗壓的能力成倍提高。因此, 輕鋼構(gòu)件的承載力主要是取決于其截面形狀，而不是板材的厚度。這就構(gòu)成其輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)。

工程設(shè)計(jì)

作為承重結(jié)構(gòu)的輕鋼構(gòu)件是需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格工程設(shè)計(jì)及測(cè)試驗(yàn)證的。其構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能和承載能力通常是由其制作廠商所確定，并按其承載力以表格的形式給出。結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求從承載表中選取相應(yīng)的輕鋼構(gòu)件。此外，設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮所需連接件(如自鉆-自攻螺絲)的強(qiáng)度。生產(chǎn)連接件的廠商通常會(huì)對(duì)其產(chǎn)品提供所需的設(shè)計(jì)指標(biāo)。輕鋼構(gòu)件的截面性質(zhì)必須按照相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范所確定。在沒有相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范或規(guī)范不完善的情況下，可以參考加拿大冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)規(guī)范。

輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系

住宅結(jié)構(gòu)通常由樓面，墻體及房頂?shù)润w系組成。輕鋼住宅的結(jié)構(gòu)形式通常采用線內(nèi)支承的板肋體系。輕鋼構(gòu)件可應(yīng)用于不同的房屋構(gòu)件。采用輕鋼構(gòu)件可以大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)又提供有效利用結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件的承載力，設(shè)計(jì)的靈活性及施工便利。

樓面體系

作為樓面托梁的輕鋼龍骨其截面高度通常為150至300毫米之間，其鋼板厚度大約在0.84至2.56毫米之間。樓面托梁常見支撐形式是簡(jiǎn)支或連續(xù)梁。多跨連續(xù)梁即可采用單一構(gòu)件的形式，也可采取多構(gòu)件搭接的形式。一般說(shuō)來(lái)多構(gòu)件搭接的形式較單一構(gòu)件具有更大的靈活性，同時(shí)在運(yùn)輸上也很方便。樓面托梁龍骨的腹板通常給予等間距的沖孔，以方便水電管線的穿越。

墻 體

用于墻體的輕鋼龍骨可分為承重和非承重兩種。承重的C型龍骨其截面高度一般在93至200毫米之間，鋼板厚度通常界于0.80至1.91毫米之間。非承重龍骨的截面高度在41至150毫米之間，其鋼板厚度為0.45至0.84毫米。作為一種非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的墻體體系，這種由輕鋼龍骨與石膏板(若作外墻還需加結(jié)構(gòu)板材)組成的板肋墻體也普遍地應(yīng)用于高層住宅建筑。

屋 架

不同截面形式及厚度的輕鋼構(gòu)件，可為各式各樣的房頂形式及體系提供廣泛的用途。屋架即可由輕鋼椽梁直接構(gòu)成，也可用輕鋼桁架構(gòu)成。輕鋼桁架既可現(xiàn)場(chǎng)制作也適合于工廠大規(guī)模集成生產(chǎn)?？缍容^大的情況下，采用輕鋼桁架尤為經(jīng)濟(jì)。

中層住宅

輕鋼板肋結(jié)構(gòu)體系通常適用于六層或六層以下的住宅建筑，但目前也有應(yīng)用到八層的旅館建筑實(shí)例。中層住宅建筑，其底層輕鋼龍骨厚度可達(dá)2.6毫米，龍骨間距常為305毫米。上部樓層的龍骨材料厚度可隨荷載的減小而減少。樓面結(jié)構(gòu)可根據(jù)其跨度的長(zhǎng)短選擇下列體系：輕鋼樓面體系、由壓型鋼板和混凝土構(gòu)成的鋼承復(fù)合樓板、鋼筋混凝土預(yù)制或現(xiàn)澆樓面。特大開間可采用輕型空腹鋼桁架，壓型鋼板和混凝土組成的復(fù)合樓面?？箓?cè)向荷載的體系常由輕鋼拉條構(gòu)成X型斜向支撐體系，或由抗剪板材與輕鋼龍骨組成的剪力墻體系構(gòu)成。屋架多由輕鋼椽梁或桁架構(gòu)成。

高層住宅

在加拿大，輕鋼結(jié)構(gòu)已廣泛地應(yīng)用于在包括住宅在內(nèi)的各種高層建筑，其主要用于內(nèi)外填充墻、隔墻、幕墻、外維護(hù)墻及屋架、屋頂體系。高層住宅的承載結(jié)構(gòu)常由H型鋼或鋼筋混凝土的框架體系組成，由輕鋼構(gòu)件構(gòu)成的輕質(zhì)內(nèi)外墻體系非常便于與承重結(jié)構(gòu)的框架體系融為一體(如圖3所示)。在高層住宅中采用輕鋼墻體有如下好處：

• 輕鋼墻體自重荷載大大地小于磚石墻體，抗震性能好，且便于施工;

• 輕鋼龍骨與懸掛護(hù)墻板結(jié)合可構(gòu)成非常經(jīng)濟(jì)適用的外墻體系;

• 輕鋼墻體可在工廠預(yù)制，不受氣候及季節(jié)影響，現(xiàn)場(chǎng)整板吊裝，施工進(jìn)度快;

• 輕鋼墻體不燃燒，不助燃，其通常耐火極限1小時(shí)以上，如必要可加厚其輕質(zhì)石膏板，使其耐火極限達(dá)2.5小時(shí)以上;

• 輕鋼墻體采用全封閉式保溫防潮體系，其保溫、隔熱、防潮的性能大大超過(guò)傳統(tǒng)砌體;

• 室內(nèi)水電管線可完全封在輕鋼墻體內(nèi);

• 輕鋼墻體隔音可達(dá)60分貝;

• 在選擇墻體外表方面，輕鋼墻體給設(shè)計(jì)者提供更大的靈活性以盡其發(fā)揮各式美感。

輕鋼防銹

由于在自然環(huán)境下未經(jīng)防銹處理的鋼材會(huì)銹蝕，從而影響其使用壽命。輕鋼結(jié)構(gòu)體系采用鍍鋅龍骨從而有效地克服了這一缺陷。除鍍鋅之外，也可以鍍鋁鋅合金以達(dá)到防銹的目的。由鋅或鋁鋅合金組成的金屬表面鍍層即可防止潮濕空氣的滲透，使其鋼結(jié)構(gòu)表面與空氣隔絕，又因其本身的銹蝕率大大低于普通鋼材的銹蝕率，從而達(dá)到防銹的作用。與常用表層涂料防銹不同，在表面有損傷或刻痕使其鋼材裸露的情況下，由鋅或鋁鋅合金組成的金屬表面鍍層可以通過(guò)自身氧化來(lái)達(dá)到保護(hù)鋼材不受銹蝕的目的。因此，采用這種金屬鍍層保護(hù)的鋼材在其施工及使用過(guò)程中都不會(huì)銹蝕。由此可見，鍍鋅量是關(guān)于結(jié)構(gòu)壽命的一個(gè)重要指標(biāo)。輕鋼結(jié)構(gòu)的鍍鋅量可根據(jù)其不同的使用環(huán)境決定其所需的鍍鋅量。