Confronto e analisi di alloggi residenziali con struttura in acciaio leggero

Confronto e analisi di alloggi residenziali con struttura in acciaio leggero

Riassunto: l'edificio residenziale con struttura in acciaio leggero ha proprietà di verde, risparmio energetico, protezione ambientale e così via. Negli ultimi decenni, c'è stato un crescente interesse per l'uso della struttura in acciaio formato a freddo in tutti gli aspetti della costruzione di edifici , e in molti paesi sviluppati, si sono verificati sviluppi significativi nell'edilizia strutturale formata a freddo. Tuttavia, in alcuni paesi in via di sviluppo, l'edilizia residenziale con struttura in acciaio leggero è appena iniziata. In questo documento, introduciamo alcune proprietà degli edifici residenziali con struttura in acciaio leggero e l'attuale situazione della ricerca. Sulla base di essi, analizziamo e studiamo in dettaglio edifici residenziali con struttura in acciaio leggero in Nord America, Giappone ed Europa e ne forniamo alcune caratteristiche. Quindi, secondo la Cina, vengono introdotte condizioni particolari, lo stato di sviluppo e le proprietà dell'edilizia residenziale con struttura in acciaio leggera, inclusi alcuni concetti abitativi tradizionali e l'edilizia residenziale intensiva in acciaio. Sulla base delle indagini di cui sopra, vengono forniti alcuni suggerimenti e contromisure. Si ritiene che sia significativo e utile per promuovere l'industrializzazione degli alloggi in Cina.

Parole chiave: struttura in acciaio leggero; componente; Palazzo residenziale ; struttura formata a freddo; multistrato basso

I. INTRODUZIONE

Con lo sviluppo del settore edile, i cambiamenti nei sistemi costruttivi e nei materiali da costruzione sono diventati la tendenza attuale nello sviluppo degli edifici residenziali. Negli ultimi anni, a causa del continuo miglioramento del tenore di vita delle persone, hanno requisiti più elevati per l'alloggio, la stabilità, ecc., Soprattutto per le abitazioni di pochi piani, è urgente la ricerca, lo sviluppo e la promozione di uno stile bello, eccellente prestazioni strutturali, uso della convenienza, velocità di costruzione, economia e ragionevole sistema edilizio residenziale per sostituire l'architettura esistente.

L'alloggiamento della struttura in acciaio leggero si basa su membri in acciaio economico come scheletro portante, utilizzando piastra di pressione o materiale in lamiera come involucro di parete leggero e bulloni ad alta resistenza e altri connettori e materiali di tenuta saranno componenti portanti, componenti dell'involucro edilizio come la classe di edifici residenziali prefabbricati assemblati in loco [1]. Si può vedere che il principale materiale da costruzione per l'alloggiamento della struttura in acciaio leggero è la chiglia in acciaio leggero zincato come componenti strutturali principali, il vantaggio più importante dell'utilizzo di questo materiale è che puoi garantire buone proprietà residenziali, ma puoi anche garantire che il costruito casa con un peso morto leggero, alto grado di prefabbricazione, velocità di costruzione, piccola intensità di manodopera dei vantaggi [2,3]. L'edilizia residenziale con struttura leggera in acciaio rispetto alla tradizione precedente presenta i seguenti vantaggi: una struttura stabile; a basso costo; campata leggera struttura in acciaio villa casa spazio rispetto agli edifici in cemento campata; la resistenza alla corrosione dell'acciaio zincato del suo utilizzo può essere eccellente, durevole, la durata è lunga. Tuttavia, le abitazioni in acciaio leggero in Cina sono ancora in fase di sviluppo. Ci sono ancora alcuni seri problemi nel processo di progettazione residenziale che necessitano di ulteriori studi. A tal fine, questo documento analizza e confronta gli alloggi in acciaio leggero per uso residenziale e introduce le caratteristiche degli alloggi in acciaio leggero stranieri e domestici. E diamo alcuni suggerimenti ragionevoli.

Il documento è organizzato come segue. La sezione 2 descrive le caratteristiche degli alloggi in acciaio leggero all'estero. La sezione 3 descrive l'attuale sviluppo delle caratteristiche delle abitazioni residenziali in acciaio leggero e acciaio in Cina. La conclusione è data nella sezione finale.

II. CUSTODIA IN ACCIAIO LEGGERO ALL'ESTERO

A. Alloggiamento in acciaio leggero nordamericano L'alloggiamento in acciaio leggero nordamericano è costituito da una struttura in legno con caratteristiche di struttura in legno leggero. Nel mercato residenziale nordamericano rappresentano il 20% della quota [4]. Lo scheletro delle abitazioni è costituito principalmente da un sistema di chiglia in acciaio a forma di C formato a freddo e di solito da uno a due piani di ville costruite nell'alta incidenza dei terremoti in California e in altre regioni. Alcuni degli alloggiamenti in acciaio leggero nel Nord America sono riportati in Fig .1.

In realtà, questo sistema di acciaio leggero è stato molto maturo in Nord America. Ora, possono costruire edifici residenziali a più piani utilizzando questa tecnica da cinque a sei strati. Vale la pena ricordare che la parte più attiva della ricerca negli Stati Uniti è sulle strutture in acciaio formato a freddo. Le ragioni di ciò sono l'espansione dell'industria di supporto, soprattutto nel settore delle singole abitazioni familiari e l'aumento del costo del legno. Così, le case con struttura in acciaio diventano sempre più economiche[5]. Pekoz [6] afferma che negli Stati Uniti nel 1992 sono state costruite circa 500 case in acciaio leggero. Questo numero è salito a 15 000 nel 1993 e 75 000 nel 1994. Un ulteriore aumento di cinque volte è stimato entro il 2002. L'intelaiatura primaria gli elementi per questa forma di costruzione sono montanti e travetti del pavimento in acciaio formato a freddo. Vengono utilizzate anche capriate o travi del tetto in acciaio di scartamento leggero. Attualmente, gli Stati Uniti hanno prodotto un tale sistema di chiglia per un centinaio di aziende. Tra questi, l'azienda famosa è la società Dietrich, che è la filiale della Worthington Industrial Company. Hanno sviluppato il sistema DBS per la costruzione di alloggi multipiano in acciaio leggero [4]. Utilizzando il sistema di tecnologia DBS può essere costruita una struttura in acciaio leggero residenziale a più piani. La sua parete utilizza pannelli di gesso con canale a C su entrambi i lati e il pavimento utilizza una chiglia in acciaio leggero di tipo C che posa un pannello in fibrocemento di 20 mm di spessore e sono riempiti con distanziatore isolante in lana di vetro, che riproduce l'effetto sonoro. Negli Stati Uniti, le sezioni a C stampate a freddo sono comunemente usate come elementi di travatura reticolare del tetto[7]. In realtà, le prime forme degli arcarecci erano semplici canali a labbro e sezioni Zed. Il canale semplice si è evoluto in Multibeam Marks I, II e III, quest'ultimo con un labbro composto. Una tendenza simile può essere osservata nell'evoluzione delle forme Zed nelle forme Zeta e Ultrazed, come mostrato in Fig .2[6]. Gli elementi formati a freddo possono essere prodotti in un'ampia varietà di profili di sezione. I componenti più comunemente usati sono i canali C e le sezioni Z mostrate in Fig .3[10]. Questo acciaio leggero in Nord America esiste in una casa indipendente o a schiera a causa del suo scarso isolamento acustico. Per resistere ai carichi laterali del vento e all'azione sismica, il sistema residenziale con struttura multileggera in acciaio degli Stati Uniti ha due tipi di metodi: l'uso di pareti a taglio in acciaio leggero o una struttura di supporto con telaio in acciaio incrociato. Le pareti a taglio in acciaio leggero sono generalmente disposte in casa, utilizzando lamiera d'acciaio zincata da 0,5 mm Mongolia in cartongesso, e quindi fissate sui montanti delle pareti in acciaio leggero, simile alla formazione di sforzi di taglio nella struttura della pelle tra ogni strato c'è un componente speciale della parete a taglio per collegare i piani superiore e inferiore per trasferire efficacemente il taglio e la tensione orizzontali dovuti alla forza orizzontale che agisce sui montanti del muro prodotti. Nella zona sismica, al fine di garantire la sicurezza strutturale, il supporto del Capo con una croce viene utilizzato come struttura a telaio in acciaio resistente alle forze laterali per formare un sistema di architettura ibrida, dove l'acciaio leggero resiste ai carichi verticali e l'acciaio ordinario resiste ai carichi orizzontali . Per garantire l'effetto isolante della parete, oltre ai montanti riempiti con fibra di vetro, viene incollato uno strato di isolante sul materiale della parete esterna. L'uso di questo metodo taglia efficacemente il ponte termico dai montanti delle pareti ai pannelli delle pareti.

B. Edilizia residenziale in lamiera d'acciaio in Giappone

Poiché il Giappone è una zona soggetta a terremoti e l'acciaio leggero ha buone caratteristiche di effetti sismici, l'acciaio leggero è popolare a livello locale. In accordo con le proprie caratteristiche uniche, il Giappone costruisce alloggi in acciaio leggero, vale a dire alloggi in lamiera d'acciaio, come mostrato nella Fig .4 sotto [8,9]. Questa struttura utilizza un nuovo processo di costruzione, ovvero utilizza una combinazione di acciaio stampato a freddo galvanizzato non saldato, noto anche come Steel 2 × 4, che è un'imbarcazione residenziale con una struttura a nervature in lamiera. La struttura è una forma architettonica dell'ex nordamericano. I pannelli a parete e il pavimento sono costruiti utilizzando legno a base di scatola. Tuttavia, negli alloggiamenti in lamiera d'acciaio, il materiale in lamiera viene sostituito con l'acciaio, il cui spessore è di circa 1,0 mm. Su due lati è fissato un cartongesso leggero. Con questo metodo, si ottengono le prestazioni complessive della struttura come stabilità, durata, isolamento termico, proprietà di isolamento acustico e così via.

In realtà, questo edificio con struttura in lamiera d'acciaio è una costruzione che combina i punti di forza e i vantaggi del processo di nervature in acciaio e lamiera. Gli esperimenti degli enti edilizi hanno dimostrato che ha eccellenti caratteristiche prestazionali come la resistenza sismica, le prestazioni del carico del vento e le prestazioni del carico anti-neve. Nel 2003, il materiale da costruzione dei giapponesi è cambiato dal legno a una sottile chiglia in acciaio. Mirando alle caratteristiche architettoniche, ai regolamenti edilizi in Giappone, alle istruzioni speciali per la costruzione di impianti antincendio automatici e al sistema di scarico automatico, la decorazione interna riduce il trasferimento di calore domestico tra le pareti.

C. Edificio residenziale ad alta efficienza energetica in Europa

La Germania ha iniziato ad attuare la nuova specifica energetica degli edifici a partire dal 2002 [9]. Il suo nucleo è la quantificazione del consumo di energia. Il consumo di energia di ogni casa è richiesto per fornire i calcoli energetici dell'edificio alle autorità competenti come documenti necessari per le case. Ha un forte impatto sullo sviluppo residenziale del paese e sul mercato dei materiali da costruzione. Negli edifici residenziali a risparmio energetico, la Svezia utilizza per quanto possibile energia rinnovabile, compresa l'energia eolica, solare, geotermica e altre fonti di energia, e integra queste tecnologie. Insomma, i paesi europei puntano maggiormente sullo studio dell'efficienza energetica e della bioedilizia. Ora, i componenti in acciaio formati a freddo possono essere assemblati rapidamente e accuratamente in unità strutturali complete per la consegna al sito. Nel Regno Unito, la maggior parte degli hotel e dei motel fuori città sono ora costruiti in questo modo. L'industria edile del Regno Unito utilizza attualmente oltre 300.000 tonnellate di prodotti in acciaio stampati a freddo all'anno e questo tasso di consumo è in costante crescita[10].

III. ALLOGGIAMENTO IN ACCIAIO LEGGERO IN CINA

A. Lo stato di sviluppo delle abitazioni in acciaio leggero

Per molto tempo, l'edilizia abitativa è per lo più dominata dal cemento in Cina. Non è più adatto al tema della bioedilizia di oggi in quanto necessita di grandi materiali e lunghi tempi di realizzazione. Poiché la Cina è il più grande produttore di acciaio al mondo dal 1996, come mostrato in Fig .5, il governo statale ha iniziato a incoraggiare l'uso dell'acciaio nell'industria dell'ingegneria civile. Con l'industria della lavorazione dell'acciaio da costruzione che cresce di giorno in giorno, la costruzione di strutture in acciaio in Cina è entrata in un periodo di sviluppo ad alta velocità [11]. dalla struttura in cemento armato all'ordinario edificio in acciaio e dall'ordinario edificio in acciaio alla struttura in acciaio leggero. Lo sviluppo dell'edilizia residenziale in acciaio non persegue la tecnologia avanzata e strumenti speciali e dovrebbe concentrarsi su una tecnologia abitativa matura, integrata e pratica come i paesi europei. Nel processo di integrazione, la chiave è la struttura dettagliata e la convergenza reciproca.

Poiché i componenti in acciaio leggero vengono facilmente prodotti in fabbrica con un alto grado di meccanizzazione, un alto grado di commercializzazione e un'elevata velocità di costruzione in loco. E non colpisce i residenti vicini e il favore della costruzione della civiltà è molto alto. L'acciaio leggero è un prodotto di sviluppo sostenibile e rispettoso dell'ambiente e i suoi indicatori economici completi non sono superiori alla struttura in cemento armato. Pertanto, le prestazioni sismiche leggere e buone degli edifici in acciaio leggero devono diventare la corrente principale nel settore edile. Ora, l'edilizia sta vivendo la conversione

B. Le caratteristiche dell'alloggiamento in acciaio leggero

All'inizio l'acciaio leggero è un nuovo concetto. Con il miglioramento del tenore di vita delle persone, entra gradualmente nella vita delle persone. In alcune grandi città della Cina come Pechino, Shanghai e altri luoghi, è stato creato un edificio residenziale con struttura in acciaio leggero introducendo in Cina la tecnologia dal Nord America e dal Giappone. Attualmente, la maggior parte degli alloggi in acciaio leggero in Cina appartiene alla costruzione di alloggi a risparmio energetico leggero che utilizza la struttura del telaio in acciaio, la parete leggera, il pavimento leggero, il sistema di costruzione del tetto leggero. Utilizzando un normale acciaio per saldatura a trave ad H, una piccola sezione di trave ad H laminata a caldo o acciaio a sezione dritta e combinando il fattore di forza laterale della parete antiprofilata, è possibile costruire una struttura multistrato. Ed è coerente con il nostro attuale sistema di specifiche e soddisfa i requisiti sismici [9]. Nel 2011, la Cina ha emesso e implementato i "regolamenti tecnici per la costruzione di edifici in acciaio formato a freddo di basso livello", che combinano il sistema di chiglia in acciaio formato a freddo in Nord America e promuovono questo sistema di chiglia. Nel processo di progettazione utilizzando acciaio formato a freddo con canale a C e acciaio a forma di U, le pareti portanti sono costituite da colonna, trave guida trave guida superiore e inferiore, supporto, controventatura e puntoni, pannelli di parete e altri componenti strutturali [12] , come mostrato in Fig .6 sotto. Nonostante le disposizioni delle specifiche pertinenti, ma questa struttura non ha ancora una grande popolarità. Sebbene la struttura in acciaio leggero presenti alcuni vantaggi, ad esempio leggerezza, eccellenti prestazioni sismiche, breve periodo di costruzione, stabilità strutturale e altre caratteristiche, presenta anche alcuni problemi da affrontare ulteriormente, come grande rumore e scarso refrattario. Questo breve periodo di costruzione dell'edificio non è ora riconosciuto dalle persone e la sua sicurezza e affidabilità non è verificata.

Ma questo edificio in acciaio leggero è la tendenza di sviluppo dell'architettura cinese e ha bisogno di più ricercatori per studiarne la sicurezza, l'affidabilità e la durata. In una parola, la Cina è all'inizio degli edifici residenziali leggeri con struttura in acciaio e ha molta strada da fare. Rispetto ai paesi sviluppati, ci sono molte domande e la Cina è ancora molto indietro. Deve essere continuamente migliorato e perfezionato [13].

C. Raccomandazioni e strategie

Poiché l'edilizia residenziale con struttura in acciaio leggero è di buone prestazioni, peso leggero, alto grado di fabbrica, velocità di costruzione, bassa intensità di manodopera, ecc., Si è gradualmente sviluppata negli Stati Uniti e in Europa negli ultimi tre decenni e ha creato una serie di tecnologia matura. Ora, molte imprese nazionali ed estere vogliono invariabilmente migrare la tecnologia residenziale della struttura in acciaio leggero in Cina, ma non hanno senso. Le ragioni sono le seguenti:

1) Non esiste una specifica sistematica dell'acciaio leggero.

Sebbene il "regolamento tecnico delle strutture in acciaio formato a freddo" sia stato promulgato nel 2011, è difficile prendere in considerazione la realizzazione di componenti portanti importanti con uno spessore dell'acciaio pari o inferiore a 2 mm. Per il sistema di placcatura in zinco metallico portante con l'ampio uso di pareti di spessore 0,8-1,6 mm all'estero, non esistono né analisi teoriche né dati sperimentali rilevanti della struttura, il che rende molto difficile la progettazione strutturale in acciaio leggero in Cina.

2) La società nel suo insieme richiede un processo per accettare questo nuovo sistema abitativo.

Le persone sono ancora molto strane per una struttura del genere e ne comprendono ancora male la sicurezza, la stabilità, il comfort e così via.

3) Il costo del progetto è elevato.

Poiché la tecnologia è ancora agli inizi, la mancanza di lavoratori qualificati e la necessità di componenti in acciaio leggero introdotti dall'estero comportano l'aumento dei prezzi delle case. Per risolvere i problemi di cui sopra, le seguenti raccomandazioni e strategie:

1) Per migliorare le specifiche dell'acciaio leggero, la costruzione di una serie di progetti pilota rende questo aspetto delle lacune tecnologiche. Le grandi imprese che svolgono questa ricerca in questo settore dovrebbero essere sostenute.

2) Sulla base della costruzione di progetti pilota e dell'esperienza acquisita, si dovrebbe cogliere l'opportunità per preparare le corrispondenti norme e codici tecnici della struttura in acciaio leggero.

3) Una volta promulgata la norma tecnica, il sistema tecnologico dovrebbe essere incorporato nelle scuole professionali come contenuto didattico.

4) Alcune delle esperienze di successo dell'estero vengono assorbite. Mirando a una situazione specifica, viene condotta la ricerca scientifica. Gli stati dovrebbero adottare alcune politiche per supportare la ricerca di questa tecnica in modo che la struttura in acciaio leggero sia resa popolare passo dopo passo. Per mezzo di questo metodo, spera che più persone riconoscano questa struttura.

IV. CONCLUSIONE

In breve, l'edificio residenziale multipiano in acciaio a bassa luminosità in Cina ha buone prospettive di sviluppo con meno materiali, piccolo inquinamento, breve periodo di costruzione e in linea con il trend di sviluppo dell'architettura domestica. Diventerà una nuova situazione degli edifici residenziali cinesi. Con la promulgazione delle linee guida e delle specifiche tecniche per gli edifici residenziali in acciaio, anche i multipiano residenziali in acciaio a bassa luce devono essere ulteriormente sviluppati. Assorbendo e migliorando la tecnologia del sistema di strutture in acciaio leggero all'estero, aumentando la capacità di produzione e lo sviluppo delle capacità della tecnologia dell'acciaio, credo che la struttura in acciaio leggero sarà ampiamente utilizzata e sviluppata in Cina.