軽量鉄骨構造住宅の比較と分析

軽量鉄骨構造住宅の比較と分析

要約—軽量鉄骨構造の住宅用建物は、グリーン、省エネ、環境保護などの特性を備えています。過去数十年で、建物建設のあらゆる側面で冷間成形鋼構造を使用することに関心が高まっています。 、そして多くの先進国では、冷間成形された構造用建物について重要な進展がありました。しかし、一部の発展途上国では、軽量の鉄骨構造の住宅建築が始まったばかりです。本稿では、軽量鋼構造住宅のいくつかの特性と現在の研究状況を紹介します。それらに基づいて、北米、日本、ヨーロッパの軽量鉄骨構造住宅を詳細に分析・研究し、いくつかの特徴を紹介します。次に、中国の特定の条件に従って、いくつかの伝統的な住宅コンセプトを含む軽量鉄骨構造の住宅建築、および集中的な鉄骨住宅建築についての開発状況と特性が紹介されます。上記の調査に基づいて、いくつかの提案と対策が示されています。それは中国の住宅工業化を促進するために重要で役立つと信じられています。

キーワード-軽量鋼構造;成分;住宅用建物;冷間成形構造;低多層

I.はじめに

建設業の発展に伴い、建築システムや建設資材の変化が住宅建築の現在のトレンドとなっています。近年、人々の生活水準の継続的な向上により、住宅や安定性などへの要求が高まっており、特に低層住宅では、優れた美しいスタイリングの研究・開発・推進が急務となっています。構造性能、利便性の使用、建設速度、経済性、および既存の建築に取って代わる合理的な住宅建築システム。

軽量鋼構造のハウジングは、耐力スケルトンとしてエコノミースチール部材をベースとし、軽量壁エンベロープとしてプレッシャープレートまたはシート材料を使用し、高強度ボルトおよびその他のコネクタとシーリング材料が耐力コンポーネント、建築エンベロープコンポーネントになります現場で組み立てられたプレハブ住宅のクラス[1]など。軽鋼構造住宅の主な建築材料は、主要な構造部品としての亜鉛メッキ軽量鋼キールであることがわかります。この材料を使用する最も重要な利点は、良好な住宅特性を保証できることですが、建設された自重軽量、高度なプレハブ、建設速度、利点の小さな労働強度を備えた家[2,3]。以前の伝統と比較して、軽量鋼構造の住宅には、次の利点があります。安定した構造。低価格;コンクリートの建物よりも軽い鉄骨構造の別荘の家のスペースにまたがる。その使用の亜鉛メッキ鋼の耐食性は優れていることができ、耐久性があり、使用寿命は長いです。しかし、中国の軽鋼住宅はまだ開発段階にあります。住宅の設計プロセスには、さらに調査が必要な深刻な問題がまだいくつかあります。この目的のために、この論文は、軽鋼住宅を分析および比較し、外国および国内の軽鋼住宅の特性を紹介します。そして、私たちはいくつかの合理的な提案をします。

この論文は次のように構成されています。セクション2では、海外の軽鋼住宅の特徴について説明します。セクション3では、中国の軽鋼および鋼製住宅の特性の現在の開発について説明します。結論は最後のセクションにあります。

II。海外の軽鋼住宅

A.北米の軽鋼ハウジング北米の軽鋼ハウジングは、軽量の木造構造の特徴を備えた木造構造です。北米の住宅市場では、シェアの20％を占めています[4]。住宅の骨組みは、主に冷間成形されたC字型の鋼製キールシステムであり、通常、カリフォルニアやその他の地域で地震の発生率が高い場所に建てられた1〜2階建ての別荘住宅です。北米の軽鋼ハウジングのいくつかを図1に示します。

実際、この軽量スチールシステムは北米では非常に成熟しています。現在、彼らはこの技術を使用して5層から6層までの多層住宅を建設することができます。米国で最も活発な研究が冷間成形鋼構造に関するものであることは言及する価値があります。この理由は、特に個々の家族の住居の分野での裾野産業の拡大と木材のコストの上昇です。したがって、鉄骨住宅はますます経済的になります[5]。 Pekoz [6]は、米国では1992年に約500戸の住宅が軽量鋼で建てられたと述べています。この数は1993年に15,000戸、1994年に75,000戸に増加しました。2002年までにさらに5倍の増加が見込まれています。この形式の構造の要素は、冷間成形された鋼製の壁スタッドと床ジョイストです。軽量鋼製の屋根トラスまたは垂木も使用されます。現在、米国は100社にこのようなキールシステムを製造しています。その中で有名な会社は、ワージントンインダストリアルカンパニーの子会社であるディートリッヒカンパニーです。彼らは、多層の軽鋼ハウジングを構築するためのDBSシステムを開発しました[4]。 DBSテクノロジーシステムを使用して、多層住宅用軽鋼構造を構築できます。壁は両面にCチャンネル石膏ボードを使用し、床は厚さ20mmのファイバーセメントボードを敷設したCタイプの軽鋼キールを使用し、音響効果を発揮するグラスウール断熱スペーサーを充填しています。米国では、冷間成形されたCセクションが屋根トラス部材として一般的に使用されています[7]。実際には、初期の母屋の形状は、単純な唇のチャネルとZedセクションでした。単純なチャネルはマルチビームマークI、II、IIIに進化し、後者は複合リップを備えています。同様の傾向は、図2 [6]に示すように、ゼータからゼータおよびウルトラゼッドの形状への進化にも見られます。冷間成形された部材は、さまざまな断面プロファイルで製造できます。最も一般的に使用されるコンポーネントは、図3[10]に示すCチャネルとZセクションです。北米のこの軽量鋼は、断熱性が低いため、スタンドアロンまたはタウンハウスに存在します。横方向の風荷重と地震作用に抵抗するために、米国のマルチライトスチール構造住宅システムには、ライトスチール耐震壁またはクロススチールフレームサポート構造の使用という2種類の方法があります。軽鋼耐震壁は、一般的に石膏ボードに0.5 mmの亜鉛メッキ鋼板モンゴルを使用して家庭内に配置され、各層間の皮膚構造にせん断応力が形成されるのと同様に、軽鋼壁スタッドに固定されます。特別なコンポーネントがあります。生成された壁スタッドに作用する水平方向の力による水平方向のせん断と張力を効果的に伝達するために、上層階と下層階を接続するせん断壁の。地震地帯では、構造物の安全性を確保するために、横方向の力に抵抗する鉄骨構造としてケープを十字架で支え、軽鋼が垂直荷重に耐え、普通鋼が水平荷重に耐えるハイブリッド建築システムを形成しています。 。壁の断熱効果を確保するために、ガラス繊維で満たされた壁の間柱に加えて、外壁の材料に断熱層が貼り付けられています。この方法を使用すると、壁の間柱から壁パネルまでの熱橋が効果的に遮断されます。

B.日本の鋼板住宅建設

日本は地震が発生しやすい地域であり、軽量鋼は地震効果の優れた特性を持っているため、軽量鋼は地元で人気があります。日本は、下の図4に示すように、独自の特性に基づいて、軽量鋼製ハウジング、つまり鋼板製ハウジングを製造しています[8,9]。この構造は、新しい建設プロセスを使用します。つまり、プレートリブ構造の住宅用工芸品であるSteel2×4としても知られる非溶接亜鉛メッキ冷間成形鋼の組み合わせを使用します。構造は、かつての北米の建築様式です。壁パネルと床は箱をベースにした木を使用して作られています。ただし、鋼板製ハウジングでは、鋼板の材質を厚さ1.0mm程度の鋼に置き換えています。両面に軽量石膏ボードが貼られています。この方法により、安定性、耐久性、断熱性、遮音性など、構造全体の性能を実現しています。

実際には、この鋼板構造の建物は、鋼とプレートリブプロセスの長所と利点を組み合わせた構造です。建築物の実験により、耐震性能、風荷重性能、耐雪荷重性能などの優れた性能特性を備えていることが実証されました。 2003年に、日本の建築材料は木から薄い鋼のキールに変更されます。建築の特徴、日本の建築基準、建築セットの自動消火および自動排気システムを構築する際の特別な指示を目指して、内部装飾は壁の間の家庭の熱伝達を減らします。

C.ヨーロッパのエネルギー効率の良い住宅

ドイツは2002年から新しい建物のエネルギー仕様の実装を開始しました[9]。その核となるのは、エネルギー消費量の定量化です。各住宅のエネルギー消費量は、必要な文書住宅として管轄当局に建物のエネルギー計算を提供するために必要です。それは国の住宅開発と建築材料市場に大きな影響を与えます。省エネ住宅では、スウェーデンは風力、太陽エネルギー、地熱などのエネルギー源を可能な限り再生可能エネルギーとして利用し、これらの技術を統合しています。要するに、ヨーロッパ諸国はエネルギー効率とグリーンビルディングの研究にもっと焦点を合わせています。現在、冷間成形された鋼製コンポーネントは、現場に配送するために完全な構造単位に迅速かつ正確に組み立てることができます。英国では、ほとんどの町外のホテルやモーテルがこのように建てられています。英国の建設業界は現在、年間30万トン以上の冷間成形鋼製品を使用しており、この消費率は着実に増加しています[10]。

III。中国の軽鋼住宅

A.軽鋼住宅の開発状況

長い間、中国では住宅建設は主にコンクリートによって支配されてきました。大きな材料と長い建設期間を必要とするため、今日のグリーンビルディングのテーマにはもはや適していません。図5に示すように、中国は1996年以来世界最大の鉄鋼生産国であるため、州政府は土木産業での鉄鋼の使用を奨励し始めました。建設用鋼加工産業が日々成長する中、中国の鉄骨構造建設は急速な発展期に突入しました[11]。コンクリート構造物から通常の鉄骨造建物へ、そして通常の鉄骨造建物から軽鋼構造物へ。鉄骨住宅の開発は、高度な技術や特別なツールを追求するものではなく、ヨーロッパ諸国のような成熟した統合された実用的な住宅技術に焦点を当てる必要があります。統合の過程で重要なのは、詳細な構造と相互の収束です。

軽鋼部品は、高度な機械化、高度な商業化、および現場での迅速な建設速度を備えた工場で容易に製造されるため。そしてそれは近くの住民に影響を与えず、文明の好意の構築は非常に高いです。軽鋼は環境にやさしく持続可能な開発製品であり、その包括的な経済指標は鉄筋コンクリート構造よりも高くありません。したがって、軽量鋼製建物の軽量で優れた耐震性能は、建設業界の主流になる必要があります。今、建物は転換を経験しています

B.軽鋼ハウジングの特性

軽鋼は最初は新しい概念です。人々の生活水準の向上とともに、それは徐々に人々の生活に入ります。北京、上海などの中国の主要都市では、北米と日本の技術を中国に導入することにより、軽鋼構造の住宅が設立されました。現在、中国の軽量鉄骨住宅のほとんどは、鉄骨フレーム構造、軽量壁、軽量床、軽量屋根建設システムを使用する軽量省エネ住宅建設に属しています。通常のHビーム溶接鋼、熱間圧延Hビームの小断面または直線断面鋼を使用し、反プロファイル壁横力係数を組み合わせることで、多層構造を構築できます。また、現在の仕様システムと一致しており、耐震要件を満たしています[9]。中国は2011年に、北米の冷間成形鋼キールシステムを組み合わせてこのキールシステムを推進する「低レベル冷間成形鋼製建物建設技術規則」を発行および実施しました。 Cチャネル冷間成形鋼とU字型鋼を使用して設計するプロセスでは、耐力壁は、柱、上部と下部のガイドビームガイドビーム、サポート、ブレースとストラット、壁パネル、およびその他の構造コンポーネントで構成されます[12]。 、下の図6に示すように。関連する仕様の規定にもかかわらず、この構造はまだあまり人気がありません。軽量鋼構造には、軽量、優れた耐震性能、短い工期、構造安定性などの利点がありますが、大きな騒音や耐火性の悪さなど、さらに取り組むべき問題もあります。建物のこの短い建設期間は現在、人々に認識されておらず、その安全性と信頼性は検証されていません。

しかし、この軽鋼の建物は中国建築の開発動向であり、その安全性、信頼性、耐久性を研究する研究者を増やす必要があります。一言で言えば、中国は鉄骨構造の軽量住宅の始まりであり、長い道のりがあります。先進国と比較して、多くの質問があり、中国はまだ多くの後ろに欠けています。継続的に改善し、完成させる必要があります[13]。

C.推奨事項と戦略

軽量鉄骨構造の住宅は、性能が良く、軽量で、工場の完成度が高く、建設速度が速く、労働集約度が低いなど、過去30年間で米国とヨーロッパで徐々に発展し、非常に優れたセットを生み出してきました。成熟した技術。現在、多くの国内外の企業は常に軽鋼構造の住宅技術を中国に移行したいと考えていますが、それらは意味がありません。その理由は次のとおりです。

1）体系的な軽量鋼の仕様はありません。

2011年に「冷間成形鋼構造技術規則」が公布されましたが、鋼の厚さが2mm以下の主要な耐力部品を作ることはほとんど考えられていません。海外で壁厚0.8〜1.6mmを多用した亜鉛金属フレーム軸受のめっきシステムについては、構造の理論的解析も関連する実験データも存在しないため、中国では軽鋼構造設計が非常に困難です。

2）社会全体として、この新しい住宅システムを受け入れるプロセスが必要です。

人々はまだそのような構造に非常に奇妙であり、彼らはまだその安全性、安定性、快適さなどをよく理解していません。

3）プロジェクトコストが高い。

技術はまだ揺籃期にあるため、熟練労働者の不足と海外から導入された軽鋼部品の必要性により、住宅価格が上昇しています。上記の問題を解決するために、次の推奨事項と戦略を示します。

1）軽量鋼の仕様を改善するために、多数のパイロットプロジェクトを構築することで、この側面の技術ギャップが生じます。この分野でこの研究を行っている大企業を支援する必要があります。

2）パイロットプロジェクトの建設の基本と得られた経験については、対応する軽鋼構造住宅の技術基準とコードを準備する機会をつかむ必要があります。

3）技術基準が公布されたら、技術システムを教育コンテンツとして専門学校に組み込む必要があります。

4）外国の成功した経験のいくつかは吸収されます。特定の状況を目指して、科学的研究が行われています。国家は、この技術の研究を支援するためにいくつかの政策を立てて、軽鋼構造が段階的に普及するようにする必要があります。この方法により、より多くの人にこの構造を認識してもらいたいと考えています。

IV。結論

要するに、中国の低照度鋼の高層住宅は、材料が少なく、汚染が少なく、建設期間が短く、国内建築の開発動向に沿った開発の見通しが良い。それは中国の住宅の新しい状況になるでしょう。鉄骨住宅の技術ガイドラインと仕様の公布に伴い、低照度の鉄骨住宅の多階建てもさらに開発する必要があります。海外の軽鋼構造システムの技術を吸収・向上させ、鉄鋼技術の生産能力と能力開発を向上させることで、中国でも軽鋼構造が広く利用・開発されると思います。