Vergleich und Analyse von Wohnhäusern mit leichter Stahlkonstruktion

Vergleich und Analyse von Wohnhäusern mit leichter Stahlkonstruktion

Zusammenfassung—Das Wohngebäude mit leichter Stahlkonstruktion hat umweltfreundliche, energiesparende, umweltfreundliche Eigenschaften usw. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an der Verwendung von kaltgeformten Stahlkonstruktionen in allen Aspekten des Hochbaus gewachsen , und in vielen entwickelten Ländern gab es bedeutende Entwicklungen im Bereich des kaltgeformten Strukturbaus. In einigen Entwicklungsländern hat der Wohnungsbau mit leichter Stahlkonstruktion jedoch gerade erst begonnen. In diesem Beitrag stellen wir einige Eigenschaften von Wohngebäuden in Stahlleichtbauweise und die aktuelle Forschungslage vor. Auf ihrer Grundlage analysieren und untersuchen wir Wohngebäude mit leichter Stahlkonstruktion in Nordamerika, Japan und Europa im Detail und geben einige ihrer Merkmale an. Dann werden gemäß China bestimmte Bedingungen, Entwicklungsstatus und Eigenschaften über den Wohnbau mit leichter Stahlkonstruktion, einschließlich einiger traditioneller Wohnkonzepte, und den intensiven Wohnbau mit Stahlkonstruktion vorgestellt. Basierend auf den obigen Untersuchungen werden einige Vorschläge und Gegenmaßnahmen gegeben. Es wird angenommen, dass es wichtig und hilfreich ist, um die Industrialisierung des Wohnungsbaus in China zu fördern.

Schlüsselwörter – leichte Stahlkonstruktion; Komponente; Wohnhaus ; kaltgeformte Struktur; niedrige Mehrschichtigkeit

I. EINLEITUNG

Mit der Entwicklung der Bauindustrie sind Veränderungen in Bausystemen und Baumaterialien zum aktuellen Trend in der Entwicklung von Wohngebäuden geworden. In den letzten Jahren haben sie aufgrund der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen höhere Anforderungen an das Gehäuse, die Stabilität usw. gestellt, insbesondere für niedrige Wohngebäude. Es besteht ein dringender Bedarf an Forschung, Entwicklung und Förderung von schönem Styling, ausgezeichnet bauliche Leistung, Nutzung von Komfort, Baugeschwindigkeit, Wirtschaftlichkeit und angemessenes Wohnbausystem, um die bestehende Architektur zu ersetzen.

Leichte Stahlkonstruktionsgehäuse basieren auf wirtschaftlichen Stahlelementen als tragendes Skelett, wobei Druckplatten oder Blechmaterial als leichte Wandhülle verwendet werden, und hochfeste Bolzen und andere Verbindungselemente und Dichtungsmaterialien werden tragende Komponenten, Gebäudehüllenkomponenten B. vor Ort montierte vorgefertigte Wohngebäude der Klasse [1]. Es ist ersichtlich, dass das Hauptbaumaterial für das Leichtstahlkonstruktionsgehäuse der verzinkte Leichtstahlkiel als Hauptstrukturkomponenten ist. Der wichtigste Vorteil bei der Verwendung dieses Materials besteht darin, dass Sie gute Wohneigenschaften garantieren können, aber auch sicherstellen können, dass die Konstruktion gewährleistet ist Haus mit Eigengewicht geringes Gewicht, hoher Vorfertigungsgrad, Baugeschwindigkeit, geringe Arbeitsintensität der Vorteile [2,3]. Wohnhäuser mit leichter Stahlkonstruktion haben im Vergleich zur vorherigen Tradition die folgenden Vorteile: eine stabile Struktur; kostengünstig; Spannweite leichte Stahlkonstruktion Villa Haus Raum als konkrete Gebäude Spannweite; verzinkter Stahl Korrosionsbeständigkeit seiner Verwendung kann ausgezeichnet sein, langlebig, die Lebensdauer ist lang. Leichtstahlgehäuse in China befinden sich jedoch noch in der Entwicklungsphase. Es gibt noch einige ernsthafte Probleme im Wohndesignprozess, die weiter untersucht werden müssen. Zu diesem Zweck analysiert und vergleicht dieser Beitrag Leichtstahlwohnungen und stellt die Merkmale von ausländischen und inländischen Leichtstahlwohnungen vor. Und wir geben einige vernünftige Vorschläge.

Das Papier ist wie folgt gegliedert. Abschnitt 2 beschreibt die Eigenschaften von Leichtstahlgehäusen im Ausland. Abschnitt 3 beschreibt die aktuelle Entwicklung der Eigenschaften von Leichtstahl und Stahlwohnhäusern in China. Die Schlussfolgerung erfolgt im letzten Abschnitt.

II. LEICHTSTAHLGEHÄUSE IM AUSLAND

A. Nordamerikanisches Leichtstahlgehäuse Das nordamerikanische Leichtstahlgehäuse besteht aus einer Holzstruktur mit leichten Holzstruktureigenschaften. Auf dem nordamerikanischen Wohnungsmarkt machen sie 20 % des Anteils aus [4]. Das Gehäuseskelett besteht hauptsächlich aus kaltgeformten C-förmigen Stahlkielsystemen und in der Regel ein- bis zweistöckigen Villengehäusen, die in der hohen Erdbebenhäufigkeit in Kalifornien und anderen Regionen gebaut wurden. Einige leichte Stahlgehäuse in Nordamerika sind in Abb. 1 dargestellt.

Tatsächlich ist dieses leichte Stahlsystem in Nordamerika sehr ausgereift. Jetzt können sie mit dieser Technik mehrstöckige Wohngebäude aus fünf Schichten auf sechs Schichten bauen. Es ist erwähnenswert, dass der aktivste Teil der Forschung in den USA kaltgeformte Stahlkonstruktionen betrifft. Gründe dafür sind der Ausbau der unterstützenden Industrie, insbesondere im Bereich der Einfamilienhäuser und der Anstieg der Holzpreise. Somit werden Stahlrahmenhäuser immer wirtschaftlicher[5]. Pekoz [6] gibt an, dass in den USA 1992 etwa 500 Häuser in Leichtbaustahl gebaut wurden. Diese Zahl stieg 1993 auf 15 000 und 1994 auf 75 000. Eine weitere Verfünffachung wird bis 2002 geschätzt elemente für diese bauweise sind kaltgeformte stahlwandständer und deckenbalken. Es werden auch leichte Stahldachbinder oder -sparren verwendet. Derzeit haben die Vereinigten Staaten ein solches Kielsystem für hundert Unternehmen hergestellt. Unter ihnen ist das berühmte Unternehmen Dietrich Company, eine Tochtergesellschaft der Worthington Industrial Company. Sie entwickelten ein DBS-System für den Bau mehrstöckiger Leichtstahlhäuser [4]. Unter Verwendung des DBS-Technologiesystems kann eine mehrstöckige Wohnstruktur aus leichtem Stahl gebaut werden. Seine Wand besteht aus C-Kanal-Gipsplatten auf beiden Seiten und der Boden aus C-Typ-Leichtstahlkiel mit 20 mm dicker Faserzementplatte und ist mit Glaswolle-Isolierabstandshalter gefüllt, der einen Soundeffekt spielt. In den Vereinigten Staaten werden kaltgeformte C-Profile üblicherweise als Dachstuhlelemente verwendet[7]. In Wirklichkeit waren frühe Pfettenformen einfache Lippenkanäle und Zed-Profile. Der einfache Kanal hat sich zu den Multibeam Marks I, II und III entwickelt, wobei letztere eine zusammengesetzte Lippe haben. Ein ähnlicher Trend ist in der Entwicklung der Zed- in die Zeta- und Ultrazed-Formen zu sehen, wie in Abb. 2[6] gezeigt. Kaltgeformte Bauteile können in einer Vielzahl von Querschnittsprofilen hergestellt werden. Die am häufigsten verwendeten Komponenten sind die in Abb. 3[10] gezeigten C-Kanäle und Z-Profile. Dieser leichte Stahl in Nordamerika existiert wegen seiner schlechten Schalldämmung in Einzel- oder Reihenhäusern. Um seitlichen Windlasten und seismischen Einwirkungen zu widerstehen, hat das US-Wohnsystem mit mehreren leichten Stahlkonstruktionen zwei Arten von Methoden: die Verwendung von Scherwänden aus leichtem Stahl oder eine Stützkonstruktion mit Querstahlrahmen. Leichte Stahl-Scherwände werden im Allgemeinen im Haushalt angeordnet, wobei 0,5 mm verzinktes Stahlblech in der Mongolei in Gipskartonplatten verwendet und dann auf den leichten Stahlwandpfosten befestigt werden, ähnlich der Bildung von Scherspannungen in der Hautstruktur zwischen jeder Schicht befindet sich eine spezielle Komponente der Scherwand zur Verbindung der oberen und unteren Stockwerke, um horizontale Scherkräfte und Spannungen aufgrund der horizontalen Kraft, die auf die erzeugten Wandpfosten wirkt, effektiv zu übertragen. In der Erdbebenzone wird zur Gewährleistung der strukturellen Sicherheit die Stütze des Kaps mit einem Kreuz als querkraftbeständige Stahlrahmenkonstruktion verwendet, um ein hybrides Architektursystem zu bilden, bei dem leichter Stahl den vertikalen Lasten und gewöhnlicher Stahl den horizontalen Lasten standhält . Um die Dämmwirkung der Wand zu gewährleisten, wird neben den mit Glasfasern gefüllten Wandpfosten eine Dämmschicht auf das Außenwandmaterial geklebt. Mit dieser Methode wird die Wärmebrücke von den Wandpfosten zu den Wandpaneelen effektiv abgeschnitten.

B. Wohnungsbau aus Stahlblech in Japan

Da Japan eine erdbebengefährdete Zone ist und Leichtstahl gute Eigenschaften bei seismischen Auswirkungen aufweist, ist Leichtstahl vor Ort beliebt. In Übereinstimmung mit ihren eigenen einzigartigen Eigenschaften baut Japan leichte Stahlgehäuse, nämlich Stahlblechgehäuse, wie in Abb. 4 unten gezeigt [8,9]. Diese Struktur verwendet ein neues Konstruktionsverfahren, dh eine nicht geschweißte, verzinkte, kaltgeformte Stahlkombination, auch bekannt als Steel 2 × 4, bei der es sich um ein Wohnfahrzeug mit einer Plattenrippenstruktur handelt. Die Struktur ist eine architektonische Form aus dem ehemaligen Nordamerikanischen. Wandpaneele und Boden werden aus Holz auf Holzbasis gebaut. Bei Stahlblechgehäusen wird jedoch Blechmaterial durch Stahl ersetzt, dessen Dicke etwa 1,0 mm beträgt. An zwei Seiten ist eine leichte Gipskartonplatte angebracht. Durch dieses Verfahren wird die Leistung der Gesamtstruktur wie Stabilität, Haltbarkeit, Wärmedämmung, Schalldämmungseigenschaften usw. erreicht.

In Wirklichkeit ist dieses Stahlblechkonstruktionsgebäude eine Konstruktion, die die Stärken und Vorteile des Stahl- und Blechrippenverfahrens kombiniert. Die Experimente der Bauunternehmen zeigten, dass es hervorragende Leistungsmerkmale wie Erdbebenfestigkeit, Windlastleistung und Anti-Schneelastleistung aufweist. 2003 wird das Baumaterial der Japaner von Holz auf dünnen Stahlkiel umgestellt. In Anlehnung an die architektonischen Merkmale reduzieren Bauvorschriften in Japan, spezielle Anweisungen beim Bau von automatischen Feuerlösch- und automatischen Abgassystemen und die Innendekoration die Wärmeübertragung zwischen den Wänden im Haushalt.

C. Energieeffizientes Wohngebäude in Europa

Deutschland hat ab 2002 mit der Umsetzung der neuen Gebäudeenergiespezifikation begonnen [9]. Kernstück ist die Quantifizierung des Energieverbrauchs. Der Energieverbrauch jedes Hauses ist erforderlich, um Gebäudeenergieberechnungen den zuständigen Behörden als erforderlichen Häuserunterlagen vorzulegen. Es hat einen großen Einfluss auf den Wohnungsentwicklungs- und Baustoffmarkt des Landes. In energiesparenden Wohngebäuden nutzt Schweden so weit wie möglich erneuerbare Energien, darunter Windenergie, Solarenergie, Erdwärme und andere Energiequellen, und integriert diese Technologien. Kurz gesagt, die europäischen Länder konzentrieren sich mehr auf die Untersuchung von Energieeffizienz und grünem Bauen. Jetzt können kaltgeformte Stahlkomponenten schnell und präzise zu kompletten Struktureinheiten zusammengebaut und an die Baustelle geliefert werden. In Großbritannien werden heute die meisten Hotels und Motels außerhalb der Stadt auf diese Weise gebaut. Die britische Bauindustrie verwendet derzeit jährlich über 300.000 Tonnen kaltgeformter Stahlprodukte, und diese Verbrauchsrate wächst stetig[10].

III. LEICHTSTAHLGEHÄUSE IN CHINA

A. Der Entwicklungsstand von Leichtstahlgehäusen

Lange Zeit wurde der Wohnungsbau in China überwiegend von Beton dominiert. Es ist für das Thema der heutigen grünen Gebäude nicht mehr geeignet, da es große Materialien und eine lange Bauzeit erfordert. Da China seit 1996 der größte Stahlproduzent der Welt ist, wie in Abb. 5 dargestellt, begann die Landesregierung, die Verwendung von Stahl im Bauwesen zu fördern. Da die baustahlverarbeitende Industrie von Tag zu Tag wächst, ist der Stahlkonstruktionsbau in China in eine Hochgeschwindigkeitsentwicklungsphase eingetreten [11]. von Betonkonstruktionen zu gewöhnlichen Stahlkonstruktionen und von gewöhnlichen Stahlkonstruktionen zu leichten Stahlkonstruktionen. Die Entwicklung des Wohnungsbaus aus Stahl strebt nicht nach fortschrittlicher Technologie und Spezialwerkzeugen und sollte sich wie in den europäischen Ländern auf ausgereifte, integrierte und praktische Wohnungsbautechnologie konzentrieren. Im Integrationsprozess kommt es auf die detaillierte Struktur und die gegenseitige Annäherung an.

Da leichte Stahlbauteile leicht werkseitig mit hohem Mechanisierungsgrad, hohem Kommerzialisierungsgrad und schneller Baugeschwindigkeit vor Ort hergestellt werden können. Und es wirkt sich nicht auf die Anwohner in der Nähe aus und der Bau der Zivilisation ist sehr hoch. Leichtstahl ist ein umweltfreundliches, nachhaltiges Entwicklungsprodukt und seine umfassenden Wirtschaftsindikatoren sind nicht höher als die Stahlbetonkonstruktion. Daher müssen geringes Gewicht und gute seismische Leistung von Leichtstahlgebäuden zum Mainstream in der Bauindustrie werden. Nun erlebt das Bauen den Umbau

B. Die Eigenschaften von leichten Stahlgehäusen

Leichtstahl ist zunächst ein neues Konzept. Mit der Verbesserung des Lebensstandards der Menschen dringt es allmählich in das Leben der Menschen ein. In einigen Großstädten Chinas wie Peking, Shanghai und anderen Orten wurden Wohngebäude mit leichter Stahlkonstruktion durch die Einführung von Technologie aus Nordamerika und Japan in China errichtet. Gegenwärtig gehören die meisten leichten Stahlgehäuse in China zum leichten energiesparenden Wohnungsbau, bei dem Stahlrahmenkonstruktionen, leichte Wände, leichte Böden und leichte Dachkonstruktionssysteme verwendet werden. Unter Verwendung von gewöhnlichem H-Träger-Schweißstahl, einem kleinen Abschnitt aus warmgewalztem H-Träger oder Stahl mit geradem Querschnitt und der Kombination eines Anti-Profilwand-Seitenkraftfaktors kann eine mehrschichtige Struktur aufgebaut werden. Und es stimmt mit unserem aktuellen Spezifikationssystem überein und erfüllt seismische Anforderungen [9]. Im Jahr 2011 erließ und implementierte China die "technischen Vorschriften für den niedrigstufigen kaltgeformten Stahlbau", die das Kielsystem aus kaltgeformtem Stahl in Nordamerika kombinieren und dieses Kielsystem fördern. Bei der Konstruktion mit kaltgeformtem C-Kanal-Stahl und U-förmigem Stahl bestehen tragende Wände aus Stütze, oberem und unterem Führungsträger, Führungsträger, Stütze, Strebe und Streben, Wandplatten und anderen Strukturkomponenten [12] , wie in Abb. 6 unten gezeigt. Trotz der Bestimmungen der einschlägigen Spezifikationen erfreut sich diese Struktur jedoch noch keiner großen Beliebtheit. Obwohl eine leichte Stahlkonstruktion einige Vorteile hat, z. B. geringes Gewicht, hervorragende seismische Leistung, kurze Bauzeit, strukturelle Stabilität und andere Eigenschaften, weist sie jedoch auch einige Probleme auf, die weiter angegangen werden müssen, wie z. B. große Geräusche und schlechte Feuerfestigkeit. Diese kurze Bauzeit des Gebäudes wird heute von der Bevölkerung nicht erkannt und seine Sicherheit und Zuverlässigkeit nicht überprüft.

Aber dieses leichte Stahlgebäude ist der Entwicklungstrend der chinesischen Architektur und es müssen mehr Forscher seine Sicherheit, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit untersuchen. Kurz gesagt, China steht am Anfang von leichten Wohngebäuden mit Stahlkonstruktion und hat noch einen langen Weg vor sich. Im Vergleich zu den entwickelten Ländern gibt es viele Fragen und China hinkt noch viel hinterher. Es muss kontinuierlich verbessert und perfektioniert werden [13].

C. Empfehlungen und Strategien

Da Wohnhäuser mit leichter Stahlkonstruktion von guter Leistung, geringem Gewicht, hohem Fertigungsgrad, Baugeschwindigkeit, geringer Arbeitsintensität usw. sind, haben sie sich in den letzten drei Jahrzehnten in den Vereinigten Staaten und Europa allmählich entwickelt und eine Reihe von sehr geschaffen ausgereifte Technik. Nun wollen viele in- und ausländische Unternehmen ausnahmslos die Wohntechnologie mit leichter Stahlkonstruktion nach China migrieren, aber sie machen keinen Sinn. Die Gründe sind wie folgt:

1) Es gibt keine systematische Leichtbaustahlspezifikation.

Obwohl die „technischen Vorschriften für kaltgeformte Stahlkonstruktionen“ im Jahr 2011 erlassen wurden, wird kaum in Betracht gezogen, tragende Hauptbauteile mit einer Stahldicke von 2 mm oder weniger herzustellen. Für das System der Plattierung von Zinkmetallrahmenlagern mit der weit verbreiteten Verwendung von Wandstärken von 0,8 bis 1,6 mm im Ausland gibt es weder theoretische Analysen noch relevante experimentelle Daten der Struktur, was die Konstruktion von Leichtstahlkonstruktionen in China sehr schwierig macht.

2) Die Gesellschaft als Ganzes braucht einen Prozess, um dieses neue Wohnsystem zu akzeptieren.

Die Menschen sind immer noch sehr seltsam für eine solche Struktur und verstehen ihre Sicherheit, Stabilität, ihren Komfort usw. immer noch schlecht.

3) Die Projektkosten sind hoch.

Da die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, führen der Mangel an qualifizierten Arbeitskräften und der Bedarf an aus dem Ausland eingeführten Leichtstahlkomponenten zu höheren Wohnungspreisen. Um die oben genannten Probleme zu lösen, gelten die folgenden Empfehlungen und Strategien:

1) Zur Verbesserung der Leichtbau-Stahlspezifikation führt der Aufbau einer Reihe von Pilotprojekten zu diesem Aspekt von Technologielücken. Große Unternehmen, die diese Forschung in diesem Bereich betreiben, sollten unterstützt werden.

2) Auf der Grundlage des Baus von Pilotprojekten und der gesammelten Erfahrung sollte man die Gelegenheit ergreifen, die entsprechenden technischen Normen und Vorschriften für leichte Stahlkonstruktionen zu erstellen.

3) Sobald der technische Standard verkündet ist, sollte das Technologiesystem als Lehrinhalt in Berufsschulen aufgenommen werden.

4) Einige erfolgreiche Auslandserfahrungen werden übernommen. Anhand einer konkreten Situation wird wissenschaftliche Forschung betrieben. Die Staaten sollten einige Maßnahmen ergreifen, um die Erforschung dieser Technik zu unterstützen, damit leichte Stahlkonstruktionen Schritt für Schritt populär werden. Durch diese Methode hofft sie, dass mehr Menschen diese Struktur erkennen.

IV. FAZIT

Kurz gesagt, ein mehrstöckiges Wohngebäude aus Stahl mit wenig Licht in China hat gute Aussichten für die Entwicklung mit weniger Materialien, geringer Umweltverschmutzung, kurzer Bauzeit und im Einklang mit dem Entwicklungstrend der Wohnarchitektur. Es wird eine neue Situation von Chinas Wohngebäuden werden. Mit der Veröffentlichung von technischen Richtlinien und Spezifikationen für Wohngebäude aus Stahl müssen auch mehrstöckige Wohngebäude aus Stahl mit geringem Licht weiterentwickelt werden. Durch die Aufnahme und Verbesserung der Technologie des Leichtstahlkonstruktionssystems im Ausland, die Steigerung der Produktionskapazität und die Kapazitätsentwicklung der Stahltechnologie glaube ich, dass die Leichtstahlkonstruktion in China weit verbreitet und entwickelt wird.