경량 철골 구조 주거용 주택의 비교 및 분석

경량 철골 구조 주거용 주택의 비교 및 분석

개요 - 경량 철골 구조 주거용 건물은 녹색, 에너지 절약, 환경 보호 등의 특성을 가지고 있습니다. 지난 수십 년 동안 건물 건설의 모든 측면에서 냉간 성형 강철 구조의 사용에 대한 관심이 높아졌습니다. , 그리고 많은 선진국에서 냉간 성형 구조 건물에 대한 상당한 발전이 있었습니다. 그러나 일부 개발 도상국에서는 경량 철골 주거용 건물이 이제 막 시작되었습니다. 본 논문에서는 경량철골구조 주거용 건축물의 특성과 연구현황을 소개한다. 이를 바탕으로 북미, 일본, 유럽의 경량철골구조 주거용 건축물을 상세하게 분석, 연구하고 그 특징을 제시한다. 그런 다음 중국의 특정 조건에 따라 일부 전통적인 주택 개념을 포함한 경량 철골 구조 주거용 건물 및 집약적인 강철 주거용 건물에 대한 개발 상황 및 속성을 소개합니다. 이상의 조사를 바탕으로 몇 가지 제안과 대책을 제시한다. 이는 중국 주택 산업화를 촉진하는 데 중요하고 도움이 된다고 믿어집니다.

키워드- 경량 철골 구조; 요소; 주거용 건물 ; 냉간 성형 구조; 낮은 다층

I. 서론

건설 산업의 발전과 함께 건축 시스템 및 건축 자재의 변화는 주거용 건물 개발의 현재 추세가되었습니다. 최근 몇 년 동안 사람들의 생활 수준이 지속적으로 향상됨에 따라 주택, 안정성 등에 대한 요구 사항이 높아졌으며 특히 저층 주거에 대한 연구, 개발 및 아름다운 스타일링, 우수한 기존 건축물을 대체할 수 있는 구조적 성능, 편의성, 시공속도, 경제성, 합리적인 주거건축 시스템

경량 강철 구조 하우징은 경량 벽 외피로 압력 판 또는 시트 재료를 사용하여 하중 지지 골격으로 경제 강철 부재를 기반으로 하며 고강도 볼트 및 기타 커넥터 및 밀봉 재료는 하중 지지 구성요소, 건물 외피 구성요소가 됩니다. 현장 조립 조립식 주거용 건물 등급과 같은 [1]. 경량 강철 구조 주택의 주요 건축 자재는 주요 구조 구성 요소로 아연 도금 경량 강철 용골이며, 이 자재를 사용하는 가장 중요한 이점은 좋은 주거 특성을 보장할 수 있지만 건설 자중 경량, 높은 조립식, 건설 속도, 장점의 작은 노동 강도를 가진 집 [2,3]. 이전 전통에 비해 경량 강철 구조의 주거용 주택은 다음과 같은 장점이 있습니다. 안정적인 구조; 저렴한 비용; 콘크리트 건물보다 가벼운 강철 구조의 빌라 하우스 공간을 스팬; 아연 도금 강판의 내식성은 우수하고 내구성이 있으며 사용 수명이 길다. 그러나 중국의 경강 주택은 아직 개발 단계에 있습니다. 주거 설계 과정에는 아직 더 많은 연구가 필요한 몇 가지 심각한 문제가 있습니다. 이를 위해 본 논문에서는 경철강 주택을 분석 및 비교하고, 국내외 경철강 주택의 특성을 소개한다. 그리고 우리는 몇 가지 합리적인 제안을 합니다.

논문은 다음과 같이 구성되어 있습니다. 섹션 2는 해외 경강 주택의 특성을 설명합니다. 섹션 3은 중국 경강 및 철강 주거 주택 특성의 현재 발전을 설명합니다. 결론은 마지막 섹션에 나와 있습니다.

Ⅱ. 해외 경강 주택

A. 북미 경량 강철 하우징 북미 경량 강철 하우징은 경량 목조 구조 특성을 가진 목조 구조로 되어 있습니다. 북미 주거 시장에서는 20%의 점유율을 차지합니다[4]. 주택 골격은 주로 냉간 성형된 C형 강철 용골 시스템이며 일반적으로 캘리포니아 및 기타 지역의 지진 발생률이 높은 지역에 지어진 1~2층 빌라 주택입니다. 북미 지역의 일부 경량 강철 하우징은 그림 1에 나와 있습니다.

실제로 이 경량 강철 시스템은 북미에서 매우 성숙했습니다. 이제 그들은 이 기술을 사용하여 5층에서 6층까지 다층 주거용 건물을 지을 수 있습니다. 미국에서 가장 활발하게 연구되고 있는 부분이 냉간 성형된 강철 구조물에 있다는 점은 언급할 가치가 있습니다. 그 이유는 특히 개별 가족 주거 분야에서 지원 산업의 확대와 목재 비용의 상승 때문입니다. 따라서 철골 주택은 점점 더 경제적이 됩니다[5]. Pekoz[6]에 따르면 미국에서는 1992년에 약 500채의 경량 철골 주택이 건설되었습니다. 이 수는 1993년 15,000채, 1994년 75,000채로 증가했습니다. 2002년까지 5배 더 증가할 것으로 예상됩니다. 기본 프레임 이러한 형태의 건축을 위한 요소는 냉간 성형된 강철 벽 스터드와 바닥 장선입니다. 경량 강철 지붕 트러스 또는 서까래도 사용됩니다. 현재 미국은 100개 회사에서 이러한 용골 시스템을 생산했습니다. 그 중 유명한 회사는 Worthington Industrial Company의 자회사인 Dietrich 회사입니다. 그들은 다층 경량 강철 주택 건설을 위한 DBS 시스템을 개발했습니다[4]. DBS 기술 시스템을 사용하여 다층 주거용 경량 철골 구조를 만들 수 있습니다. 벽은 양면에 C채널 석고보드를 사용하고 바닥은 20mm 두께의 섬유 시멘트 보드를 깔고 C형 경강골을 사용하고 효과음이 나는 글라스울 단열 스페이서로 채워져 있습니다. 미국에서는 냉간 성형 C-단면이 일반적으로 지붕 트러스 부재로 사용됩니다[7]. 실제로 초기 도리 모양은 단순한 입술 채널과 Zed 섹션이었습니다. 단순 채널은 Multibeam Marks I, II 및 III로 발전했으며 후자는 복합 립을 가지고 있습니다. 그림 2[6]과 같이 Zed가 Zeta 및 Ultrazed 형태로 진화하는 과정에서도 유사한 경향을 볼 수 있습니다. 냉간 성형 부재는 다양한 단면 프로파일로 생산할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 구성 요소는 그림 .3[10]에 표시된 C 채널과 Z 섹션입니다. 북미의 이 경량 강철은 방음이 잘 안 되기 때문에 독립 실행형이나 타운하우스에 존재합니다. 횡방향 풍하중과 지진 작용에 저항하기 위해 미국의 다중 경량 강철 구조물 주거 시스템에는 두 가지 방법이 있습니다. 경량 강철 전단 벽 또는 교차 강철 프레임 지지 구조를 사용합니다. 가벼운 강철 전단 벽은 일반적으로 석고 보드에 0.5mm 아연 도금 강판 몽골을 사용하여 가정에서 배열 한 다음 가벼운 강철 벽 스터드에 고정되어 각 층 사이의 피부 구조에 전단 응력이 형성되는 것과 유사합니다. 특수 구성 요소가 있습니다. 생성된 벽 스터드에 작용하는 수평력으로 인한 수평 전단 및 장력을 효과적으로 전달하기 위해 상부 및 하부 바닥을 연결하는 전단벽의. 지진대에서는 구조적 안전성 확보를 위해 십자형 케이프 지지대를 철골 구조에 대한 횡력 저항으로 사용하여 경강이 수직하중을 견디고 일반강이 수평하중을 견디는 하이브리드 건축 시스템을 형성합니다. . 벽 단열 효과를 보장하기 위해 유리 섬유로 채워진 벽 스터드 외에 외벽 재료에 단열재 층이 붙여집니다. 이 방법을 사용하면 벽 스터드에서 벽 패널까지의 열교를 효과적으로 차단할 수 있습니다.

B. 일본의 강판 주택 건설

일본은 지진에 취약한 지역이고 경량철강은 지진의 영향을 잘 받는 특성을 가지고 있어 지역적으로 경량철강이 인기를 끌고 있습니다. 일본은 고유한 특성에 따라 아래 그림 4[8,9]와 같이 경량 강철 하우징, 즉 강판 하우징을 건설합니다. 이 구조는 새로운 건설 공정을 사용합니다. 즉, 강철 2 × 4라고도 하는 용접되지 않은 아연 도금 냉간 성형 강철 조합을 사용합니다. 이 조합은 플레이트 리브 구조의 주거용 공예품입니다. 구조는 이전 북미 지역의 건축 양식입니다. 벽체와 바닥은 박스를 베이스로 목재를 사용하여 시공합니다. 그러나 강판 하우징에서 판재는 두께가 1.0mm 정도인 강으로 대체됩니다. 양면에는 경량 석고보드가 부착되어 있습니다. 이 공법으로 안정성, 내구성, 단열성, 차음성 등 전체적인 구조의 성능을 얻을 수 있습니다.

실제로 이 철판구조 건축물은 강판과 후판 리브 공정의 장점과 장점을 결합한 건축물이다. 건물 주체의 실험에서는 내진성, 풍하중 성능 및 적설 하중 성능과 같은 우수한 성능 특성을 가지고 있음이 입증되었습니다. 2003년에 일본의 건축 자재는 목재에서 얇은 강철 용골로 변경되었습니다. 건축적 특징, 일본의 건축법, 자동 소화 및 자동 배기 시스템을 구축할 때의 특별 지침, 내부 장식은 벽 사이의 가정 열 전달을 줄입니다.

C. 유럽의 에너지 효율적인 주거용 건물

독일은 2002년부터 새로운 건물 에너지 사양을 구현하기 시작했습니다[9]. 그 핵심은 에너지 소비량의 정량화입니다. 각 주택의 에너지 소비량은 건물 에너지 계산을 필요한 문서 주택으로 관할 당국에 제공하는 데 필요합니다. 그것은 국가의 주거 개발 및 건축 자재 시장에 큰 영향을 미칩니다. 스웨덴은 에너지 절약형 주거용 건물에서 풍력, 태양광, 지열 및 기타 에너지원을 포함하여 가능한 한 재생 에너지를 사용하고 이러한 기술을 통합합니다. 요컨대, 유럽 국가들은 에너지 효율과 친환경 건물에 대한 연구에 더 집중하고 있습니다. 이제 냉간 성형된 강철 부품을 현장으로 배송하기 위해 완전한 구조 단위로 빠르고 정확하게 조립할 수 있습니다. 영국에서는 대부분의 교외 호텔과 모텔이 현재 이러한 방식으로 건설됩니다. 영국의 건설산업은 현재 연간 30만 톤 이상의 냉간성형품을 사용하고 있으며, 이 소비율은 꾸준히 증가하고 있다[10].

III. 중국 경강 주택

A. 경강 하우징 개발 현황

오랫동안 중국의 주택 건설은 대부분 콘크리트로 이루어졌습니다. 큰 자재와 긴 공사기간을 필요로 하기 때문에 더 이상 오늘날의 친환경 건축물의 주제에 적합하지 않습니다. 중국은 1996년 이후 세계 최대 철강 생산국이 되면서 그림 5와 같이 주정부가 토목 산업에서 철강 사용을 장려하기 시작했습니다. 건설 철강 가공 산업이 나날이 성장함에 따라 중국의 철강 구조물 건설은 고속 발전 기간에 들어섰습니다[11]. 콘크리트 구조물에서 일반 철강 건물로, 일반 철강 건물에서 경량 철강 구조물로. 강철 주거용 건물의 개발은 첨단 기술과 특수 도구를 추구하지 않으며 유럽 국가와 같이 성숙하고 통합되고 실용적인 주택 기술에 중점을 두어야합니다. 통합 과정에서 핵심은 세부 구조와 상호 융합입니다.

경강 부품은 공장에서 기계화도가 높고 상품화도가 높으며 현장에서 시공속도가 빠르기 때문에 쉽게 생산할 수 있습니다. 그리고 인근 거주자에게 영향을 미치지 않으며 문명 호감도가 매우 높습니다. 경강은 환경 친화적이며 지속 가능한 개발 제품이며 종합적인 경제 지표는 철근 콘크리트 구조보다 높지 않습니다. 따라서 경량 강철 건물의 우수한 내진 성능은 건설 산업의 주류가 되어야 합니다. 이제 건물은 전환을 경험하고 있습니다.

B. 경강 하우징의 특성

경강은 처음에는 새로운 개념입니다. 사람들의 생활 수준이 향상됨에 따라 점차 사람들의 삶에 스며들고 있습니다. 베이징, 상하이 등 중국의 일부 주요 도시에서는 북미와 일본의 기술을 중국에 도입하여 경량 철골 주거용 건물을 설립했습니다. 현재 중국의 경량 강철 주택의 대부분은 강철 프레임 구조, 가벼운 벽, 가벼운 바닥, 가벼운 지붕 건설 시스템을 사용하는 가벼운 에너지 절약형 주택 건설에 속합니다. 일반 H형강 용접강, 열간압연 H형강 또는 직선형강의 작은 단면을 사용하고 프로파일 벽 횡력 계수를 결합하여 다층 구조를 구축할 수 있습니다. 또한 현재 사양 시스템과 일치하며 지진 요구 사항을 충족합니다[9]. 2011년에 중국은 북미 냉간 성형 강철 용골 시스템을 결합하고 이 용골 시스템을 촉진하는 "저급 냉간 성형 철강 건축 건설 기술 규정"을 발표하고 시행했습니다. C채널 냉간성형강과 U형강을 사용하여 설계하는 과정에서 내력벽은 기둥, 상부 및 하부 가이드보 가이드보, 지지대, 가새 및 스트럿, 벽 패널 및 기타 구조 구성요소로 구성됩니다. , 아래 그림 6과 같이. 관련 사양의 규정에도 불구하고, 이 구조는 여전히 큰 인기를 얻지 못합니다. 경량 철골 구조는 경량, 우수한 내진 성능, 짧은 공사 기간, 구조적 안정성 및 기타 특성과 같은 몇 가지 장점이 있지만 큰 소음 및 열악한 내화물과 같은 추가 해결해야 할 몇 가지 문제가 있습니다. 이 짧은 공사기간은 현재 국민들에게 인정받지 못하고 있어 안전성과 신뢰성이 검증되지 않고 있다.

그러나 이 가벼운 강철 건물은 중국 건축의 발전 추세이며 더 많은 연구자가 안전성, 신뢰성 및 내구성에 대한 연구를 필요로 합니다. 한마디로 중국은 철골 경량 주거용 건물의 시작 단계에 있으며 갈 길이 멀다. 선진국에 비해 질문이 많고 중국은 아직 많이 뒤쳐져 있습니다. 지속적으로 개선하고 완성해야 합니다[13].

C. 권장 사항 및 전략

경량 철골 구조의 주거용 주택은 성능, 경량, 높은 공장 수준, 건설 속도, 낮은 노동 집약도 등으로 지난 30 년 동안 미국과 유럽에서 점차적으로 발전하여 매우 큰 세트를 만들었습니다. 성숙한 기술. 이제 많은 국내외 기업이 항상 경량 철골 구조 주거 기술을 중국으로 이전하기를 원하지만 의미가 없습니다. 이유는 다음과 같습니다.

1) 체계적인 경량강 규격이 없다.

2011년 "냉간성형 강구조 기술규정"이 공포되었지만, 주요 내하중 부품을 강재 두께 2mm 이하로 만드는 것은 거의 고려되지 않고 있습니다. 벽 두께 0.8-1.6mm를 해외에서 광범위하게 사용하는 도금 아연 금속 프레임 베어링 시스템의 경우 구조에 대한 이론적 분석도 관련 실험 데이터도 존재하지 않아 중국에서 경강 구조 설계를 매우 어렵게 만듭니다.

2) 사회 전체는 이 새로운 주택 시스템을 수용하는 과정을 필요로 합니다.

사람들은 여전히 그러한 구조에 대해 매우 낯설고 보안, 안정성, 편안함 등을 여전히 잘 이해하지 못하고 있습니다.

3) 프로젝트 비용이 높다.

기술이 아직 초기 단계에 있기 때문에 숙련된 인력의 부족과 해외에서 도입되는 경강 부품의 필요성으로 인해 높은 주택 가격이 발생합니다. 위의 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 권장 사항과 전략이 있습니다.

1) 경량강 사양을 개선하기 위해 다수의 파일럿 프로젝트를 구성하는 것은 이러한 기술 격차 측면을 만듭니다. 이 분야에서 이 연구를 수행하는 대기업이 지원되어야 합니다.

2) 시범 프로젝트 건설의 기본과 경험을 바탕으로 해당 경량 철골 주택 기술 표준 및 코드를 준비하는 기회를 포착해야 합니다.

3) 기술표준이 공포되면 기술시스템을 전문학교에 교육내용으로 편입시켜야 한다.

4) 외국의 성공적인 경험 중 일부를 흡수합니다. 특정 상황을 목표로 과학적 연구를 수행합니다. 국가에서는 경강구조물이 단계적으로 대중화될 수 있도록 이 기술의 연구를 지원하는 몇 가지 정책을 마련해야 합니다. 이 방법을 통해 더 많은 사람들이 이 구조를 알게 되기를 바랍니다.

IV. 결론

요컨대, 중국의 저경량 강철 다층 주거용 건물은 재료가 적고 오염이 적으며 건설 기간이 짧고 국내 건축의 발전 추세에 따라 발전 가능성이 높습니다. 그것은 중국 주거용 건물의 새로운 상황이 될 것입니다. 강철 주거용 건물 기술 지침 및 사양의 공포와 함께 저경량 강철 주거용 다층도 더욱 발전해야 합니다. 해외의 경철구조 시스템 기술을 흡수 및 개선하고 철강 기술의 생산 능력을 높이고 용량을 개발함으로써 경철 구조가 중국에서 널리 사용되고 발전될 것이라고 믿습니다.