低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在四川農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用研究

趙家斌 王永景 黃珊 張大林 姜友榮

摘要：介紹了低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系及其特點(diǎn)，并就裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅給相關(guān)利益方帶來的利益進(jìn)行介紹。以實(shí)際工程為依托，闡述了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在推廣過程中的瓶頸，并就解決方案給出建議。

Abstract： This paper introduces the low-rise fabricated steel structure residential structure system and its characteristics， and introduces the benefits brought by the assembled steel structure residence to relevant stakeholders. Based on the actual project， the bottleneck of the fabricated steel structure housing in the promotion process was expounded， and suggestions were given for the solution.

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;鋼結(jié)構(gòu)體系;農(nóng)村住宅;存在問題

Key words： fabricated building;steel structure system;rural housing;problem

中圖分類號：TU241.4;TU391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0071-03

0? 引言

四川地區(qū)范圍遼闊，環(huán)境與氣候條件差別大，地貌復(fù)雜多變，地震災(zāi)害頻發(fā)，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，是我國民族種類最多的省份之一，住宅建筑有多元化，個(gè)性化的特點(diǎn)。近年來國家不斷提出推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的指導(dǎo)意見，大力鼓勵(lì)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑，提倡農(nóng)村住宅工業(yè)化，是指將鋼結(jié)構(gòu)建筑用在最需要最合理的地方。比如地震烈度高、現(xiàn)場施工條件差和要求工期短的農(nóng)村地區(qū)更適合建設(shè)低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅。因此，推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的合理性更多的是從環(huán)境保護(hù)、價(jià)格合理、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和尊重當(dāng)?shù)鼐用裆盍?xí)慣的角度考慮。

1? 低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅常用的結(jié)構(gòu)體系

國內(nèi)常見的低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系有：輕型鋼框架、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化輕鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼輕混凝土結(jié)構(gòu)體系。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)相較于輕型鋼框架結(jié)構(gòu)具有截面小，自重輕，配套材料易獲取，工人經(jīng)簡單培訓(xùn)即可作業(yè)的特點(diǎn)，是歐美等國的主流住宅產(chǎn)品，近年來引入國內(nèi)后在農(nóng)村地區(qū)自建項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。強(qiáng)化輕鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是梁柱系統(tǒng)采用“加強(qiáng)冷彎薄壁型鋼”構(gòu)成房屋骨架，搭配輕型樓板和屋面，通過專業(yè)設(shè)計(jì)后降低施工難度，多用于農(nóng)村居民的自建住房。雖然低層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在國外已經(jīng)十分成熟和完善，但是對于我國來說還是新鮮事物，應(yīng)用推廣緩慢。特別是對于農(nóng)村消費(fèi)者，長期以來習(xí)慣了磚混或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的居住體驗(yàn)，要逐漸接受到最終喜歡鋼結(jié)構(gòu)住宅，這種觀念轉(zhuǎn)變?nèi)孕枰粋€(gè)適應(yīng)的過程，需要一批質(zhì)優(yōu)價(jià)優(yōu)的裝配式鋼結(jié)構(gòu)樣板工程來做示范。

2? 產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅作為新興產(chǎn)業(yè)，給相關(guān)各方帶來不同層面的利益。對政府管理部門而言，它是短時(shí)間內(nèi)完成易地扶貧搬遷，農(nóng)村危房改造，建筑業(yè)走綠色發(fā)展道路的有力保障，由此能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和環(huán)境效益。對開發(fā)商而言，它能縮短建設(shè)周期，提高資金利用率，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。對消費(fèi)者而言，它建筑造型多變，室內(nèi)隔墻可以根據(jù)需要調(diào)整幾乎不受空間限制，短時(shí)間內(nèi)就能搬入新房。對施工方而言，其施工快速高效、機(jī)械化程度高，由于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化部件的引入，已實(shí)現(xiàn)BIM信息化、智能化管理。

3? 工程案例及發(fā)展瓶頸

中國五冶集團(tuán)近年來先后完成古藺縣鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)工程，涼山州喜德縣農(nóng)房樣板房建設(shè)工程，道孚縣藏民居莊園工程等低層鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)項(xiàng)目，在積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)對鋼結(jié)構(gòu)住宅在農(nóng)村地區(qū)發(fā)展的瓶頸進(jìn)行探尋和突破。

3.1 古藺縣鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)工程

該項(xiàng)目位于瀘州市古藺縣，是易地扶貧搬遷建設(shè)項(xiàng)目，分為單層和雙層兩個(gè)戶型，建筑面積分別為100m2和158m2。項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架結(jié)構(gòu)，梁柱采用剛接節(jié)點(diǎn)，樓板和屋面采用鋼筋桁架樓承板，墻體采用灰渣混凝土板（圖1）。

與當(dāng)?shù)卮u混住宅相比，采用鋼結(jié)構(gòu)住宅在確保國家扶貧標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提高了房屋品質(zhì)，節(jié)能環(huán)保，居住舒適感顯著提升;縮短了建設(shè)周期，節(jié)約了扶貧資金，經(jīng)濟(jì)效益顯著。但在施工過程中遇到以下問題：部分農(nóng)村地區(qū)的道路條件難以滿足部件運(yùn)輸及吊裝設(shè)備使用要求;現(xiàn)場施工條件差，焊接施工效率低，工業(yè)化程度不高。以上問題影響施工質(zhì)量與工期，增加了建造成本，對鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣不利。

3.2 涼山州喜德縣農(nóng)房樣板房建設(shè)工程

該項(xiàng)目位于涼山州喜徳縣，處于我國南北地震帶中南段，地質(zhì)活動(dòng)頻繁。作為當(dāng)?shù)胤e極引導(dǎo)住宅建設(shè)使用裝配式鋼結(jié)構(gòu)的示范樣板房項(xiàng)目，如何讓消費(fèi)者接受鋼結(jié)構(gòu)住宅是設(shè)計(jì)階段要考慮的問題。五冶集團(tuán)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)基于項(xiàng)目所處的特殊地理環(huán)境，提出了“傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)+新型圍護(hù)體系”的組合創(chuàng)新模式，對低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行了完善與優(yōu)化。主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架的基礎(chǔ)上，采用全螺栓連接;內(nèi)外墻采用新型輕質(zhì)復(fù)合實(shí)心墻板，可根據(jù)需要選擇現(xiàn)場復(fù)合或工廠預(yù)制的施工方式;屋面采用保溫性能優(yōu)越的輕質(zhì)復(fù)合材料（圖2）。

該項(xiàng)目采用輕質(zhì)復(fù)合墻體的施工方法有效解決了農(nóng)村地區(qū)運(yùn)輸難，吊裝作業(yè)難的困境;通過節(jié)點(diǎn)全螺栓連接的工藝提高了鋼結(jié)構(gòu)住宅的工業(yè)化程度，有利于保證現(xiàn)場施工質(zhì)量。但在項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到以下問題：鋼結(jié)構(gòu)房屋造價(jià)較高，消費(fèi)者更愿意接受傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)房屋;項(xiàng)目所在地晝夜溫差大，外墻板在反復(fù)凍融條件下的耐久性需要進(jìn)一步提高，后期維護(hù)成本增加;露梁露柱的現(xiàn)象依然存在，不利于消費(fèi)者后期使用。

3.3 道孚縣藏民居莊園工程

該項(xiàng)目位于甘孜藏族自治州道孚縣，是當(dāng)?shù)氐姆鲐氶_放與裝配式建房試點(diǎn)項(xiàng)目，試圖通過實(shí)際對比體驗(yàn)引導(dǎo)當(dāng)?shù)厝罕娭饾u采用“輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋”替代“木結(jié)構(gòu)承重房屋”，保護(hù)當(dāng)?shù)厣仲Y源。五冶集團(tuán)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)引入輕鋼輕混凝土結(jié)構(gòu)體系，建造了6棟不同風(fēng)格的藏式民居，建筑面積2362m2。

輕鋼輕混凝土住宅以薄壁輕鋼，輕混凝土和快裝連接件為主要材料，通過輕鋼構(gòu)架預(yù)制裝配（全螺釘連接）和現(xiàn)場澆筑輕混凝土的方式建造（圖3，圖4）。輕鋼構(gòu)架與輕混凝土形成的剪力墻能夠承擔(dān)豎向和水平作用，墻體剛度顯著提高。該體系相較于鋼框架結(jié)構(gòu)具有：用鋼量更少，造價(jià)更低，工業(yè)化程度更高，輕混凝土澆筑的實(shí)心墻體保溫隔音性能更好等優(yōu)勢。

該體系解決了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)住宅露梁露柱的通病，內(nèi)外墻體采用混凝土現(xiàn)場整體澆筑，有利于外墻裂縫和抗?jié)B指標(biāo)控制，降低運(yùn)維成本;室內(nèi)墻體可以滿足釘掛要求，滿足當(dāng)?shù)鼐用駥ξ幕叛龅膫€(gè)性化裝飾需求;保證質(zhì)量的前提下使用快裝連接件提高了拼裝效率;造價(jià)控制在3000元/m2左右（以上價(jià)格包含基礎(chǔ)工程，材料加工費(fèi)，運(yùn)輸費(fèi)和外裝飾費(fèi)，不含內(nèi)部裝修費(fèi)），比當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)木結(jié)構(gòu)房屋節(jié)約成本25%，經(jīng)濟(jì)效益顯著（圖5）。該低層裝配式住宅項(xiàng)目經(jīng)簡單裝修后的居住體驗(yàn)與傳統(tǒng)鋼筋混凝土住宅基本一致，轉(zhuǎn)變了消費(fèi)者對鋼結(jié)構(gòu)住宅舒適度欠佳，耐久性差的固有認(rèn)識，讓農(nóng)村居民實(shí)地感受體驗(yàn)了安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)住宅。

3.4 發(fā)展瓶頸

通過以上工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)目前制約低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在四川農(nóng)村地區(qū)發(fā)展的主要原因在于房屋造價(jià)，居住舒適度和尊重民族生活習(xí)慣的個(gè)性化設(shè)計(jì)三個(gè)方面。受傳統(tǒng)文化的影響，農(nóng)村消費(fèi)者更愿意接受“實(shí)心墻體”和現(xiàn)澆混凝土樓面，一些輕鋼龍骨復(fù)合墻體遇敲擊產(chǎn)生的“空洞感”是其排斥鋼結(jié)構(gòu)住宅的最主要原因。因此，隔音性能優(yōu)異的“實(shí)心墻”目前更符合農(nóng)村消費(fèi)者的需求。其次，建筑方案要尊重不同地區(qū)的居住習(xí)慣，建筑風(fēng)格與周邊建筑保持協(xié)調(diào)一致。比如涼山州項(xiàng)目的衛(wèi)生間單獨(dú)布置在室外，道孚項(xiàng)目考慮藏民以室內(nèi)火爐為中心的建筑布局等。

如何降低房屋造價(jià)，是鋼結(jié)構(gòu)住宅能否順利推廣的另一個(gè)關(guān)鍵因素。農(nóng)村住宅建筑面積普遍不大，但室內(nèi)房間數(shù)較多，以涼山州項(xiàng)目為例，建筑面積100m2的二層住宅僅臥室就有4個(gè)之多，由此造成的內(nèi)墻數(shù)量增加對房屋成本影響顯著，在設(shè)計(jì)階段必須予以重視。

4? 結(jié)束語

本文通過對低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)宅在四川省內(nèi)的試點(diǎn)工程進(jìn)行研究，分析了不同結(jié)構(gòu)體系在農(nóng)村地區(qū)推廣的特點(diǎn)和發(fā)展瓶頸，結(jié)合實(shí)際案例對現(xiàn)有體系進(jìn)行不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，為四川省農(nóng)村住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展提供了參考。從長遠(yuǎn)來看，裝配式鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)宅有利于實(shí)現(xiàn)綠色建筑的理念，有利于國家進(jìn)行鋼材的戰(zhàn)略儲(chǔ)備，有利于提升建筑工業(yè)化水平，應(yīng)通過產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式加大推廣力度。

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