Сравнение и анализ легких стальных конструкций жилых домов

Сравнение и анализ легких стальных конструкций жилых домов

Аннотация. Жилой дом с легкой стальной конструкцией обладает свойствами экологичности, энергосбережения, защиты окружающей среды и т. д. В последние несколько десятилетий наблюдается растущий интерес к использованию холодногнутых стальных конструкций во всех аспектах строительства зданий. , и во многих развитых странах произошли значительные изменения в холодноформованных строительных конструкциях. Однако в некоторых развивающихся странах строительство легких стальных конструкций только началось. В этой статье мы представляем некоторые свойства жилых зданий с легкой стальной конструкцией и текущую исследовательскую ситуацию. На их основе мы подробно анализируем и изучаем легкие стальные конструкции жилых домов в Северной Америке, Японии и Европе и приводим их некоторые особенности. Затем в соответствии с конкретными условиями Китая, статусом застройки и свойствами вводятся жилые дома с легкой стальной конструкцией, включая некоторые традиционные концепции жилья и жилые дома из интенсивной стали. На основании вышеуказанных исследований даются некоторые предложения и контрмеры. Считается, что это важно и полезно для продвижения индустриализации жилищного строительства в Китае.

Ключевые слова- облегченная стальная конструкция; составная часть; жилой дом ; холодногнутая конструкция; низкий многослойный

ВВЕДЕНИЕ

С развитием строительной отрасли изменение строительных систем и строительных материалов стало актуальной тенденцией в развитии жилых домов. В последние годы, в связи с непрерывным повышением уровня жизни людей, у них повышены требования к жилью, устойчивости и т. д., особенно для малоэтажных жилых, возникает острая необходимость в исследованиях, разработке и продвижении красивых стилей, отличных структурные характеристики, удобство использования, скорость строительства, экономичность и разумная система жилых зданий для замены существующей архитектуры.

Корпус из легкой стальной конструкции основан на экономичных стальных элементах в качестве несущего каркаса, с использованием прижимной пластины или листового материала в качестве легкой оболочки стены, а высокопрочные болты и другие соединители и уплотнительные материалы будут несущими компонентами, компонентами ограждающих конструкций например, быстровозводимые на месте жилые дома класса [1]. Видно, что основным строительным материалом для корпуса легкой стальной конструкции является оцинкованный легкий стальной киль в качестве основных структурных компонентов, наиболее важным преимуществом использования этого материала является то, что вы можете гарантировать хорошие жилые свойства, но также можете гарантировать, что построенный дом с собственным весом легкий вес, высокая степень заводского изготовления, скорость строительства, малая трудоемкость преимущества [2,3]. Легкая стальная конструкция жилого дома по сравнению с предыдущей традицией имеет следующие преимущества: устойчивая конструкция; бюджетный; пространство дома виллы стальной конструкции пролета больше, чем пролёт бетонных зданий; коррозионная стойкость оцинкованной стали при ее использовании может быть отличной, долговечной, срок службы долгий. Однако легкие стальные корпуса в Китае все еще находятся в стадии разработки. В процессе проектирования жилых помещений все еще существуют серьезные проблемы, требующие дальнейшего изучения. С этой целью в этой статье анализируются и сравниваются легкие стальные жилые дома, а также вводятся характеристики зарубежных и отечественных легких стальных домов. И мы даем некоторые разумные предложения.

Работа организована следующим образом. Раздел 2 описывает характеристики легких стальных корпусов за рубежом. В разделе 3 описывается текущее развитие характеристик легкого стального и стального жилого жилья в Китае. Заключение дано в заключительном разделе.

II. ЛЕГКИЙ СТАЛЬНОЙ КОРПУС ЗА РУБЕЖОМ

A. Североамериканский легкий стальной корпус Североамериканский легкий стальной корпус представляет собой деревянную конструкцию с характеристиками легкой деревянной конструкции. На рынке жилья Северной Америки на них приходится 20% доли [4]. Каркас жилья в основном представляет собой холодноформованную С-образную стальную килевую систему и, как правило, одно- или двухэтажные виллы, построенные в условиях высокой частоты землетрясений в Калифорнии и других регионах. Некоторые корпуса из легкой стали в Северной Америке представлены на рис.1.

На самом деле, эта легкая стальная система хорошо зарекомендовала себя в Северной Америке. Теперь по этой технологии можно построить многоэтажный жилой дом от пяти до шести слоев. Стоит отметить, что наиболее активная часть исследований в США ведется по стальным конструкциям холодной штамповки. Причинами этого являются расширение вспомогательной промышленности, особенно в области индивидуального семейного жилища, и удорожание древесины. Таким образом, дома со стальным каркасом становятся все более экономичными[5]. Пекоз [6] утверждает, что в США в 1992 г. было построено около 500 домов из тонколистовой стали. Это число выросло до 15 000 в 1993 г. и 75 000 в 1994 г. К 2002 г. ожидается дальнейшее пятикратное увеличение. Элементами этой формы конструкции являются холодногнутые стальные стойки для стен и балки перекрытий. Также используются легкие стальные фермы или стропила. В настоящее время в США такую килевую систему произвели сто компаний. Среди них известна компания Dietrich, которая является дочерней компанией Worthington Industrial Company. Ими была разработана система DBS для строительства многоэтажных легких стальных домов [4]. Используя систему технологии DBS, можно построить многоэтажную жилую легкую металлоконструкцию. В его стенах используется гипсокартон C-образного профиля с обеих сторон, а пол использует легкий стальной киль типа C, укладывающий фиброцементную плиту толщиной 20 мм, и заполнен изоляционной прокладкой из стекловаты, которая воспроизводит звуковой эффект. В Соединенных Штатах холодногнутые C-образные профили обычно используются в качестве элементов ферм крыши[7]. На самом деле ранние формы прогонов представляли собой простые каналы с выступами и секции Zed. Простой канал превратился в Multibeam Mark I, II и III, причем последний имеет составную кромку. Аналогичную тенденцию можно увидеть в эволюции Zed в формы Zeta и Ultrazed, как показано на Рис. 2 [6]. Холодногнутые элементы могут быть изготовлены с широким разнообразием профилей сечения. Наиболее часто используемыми компонентами являются каналы C и сечения Z, показанные на рис. 3 [10]. Эта легкая сталь в Северной Америке существует в отдельно стоящих домах или таунхаусах из-за плохой звукоизоляции. Чтобы противостоять боковым ветровым нагрузкам и сейсмическим воздействиям, в жилой системе с несколькими легкими стальными конструкциями в США используются два метода: использование легких стальных стен жесткости или поперечной опорной конструкции из стального каркаса. Стены сдвига из легкой стали, как правило, устраиваются в домашнем хозяйстве с использованием оцинкованной листовой стали Монголии толщиной 0,5 мм в гипсокартоне, а затем закрепляются на шпильках из легкой стали, аналогично образованию напряжения сдвига в структуре обшивки между каждым слоем есть специальный компонент. стены жесткости для соединения верхнего и нижнего этажей для эффективной передачи горизонтального сдвига и напряжения из-за горизонтальной силы, действующей на производимые стойки стены. В сейсмоопасной зоне для обеспечения безопасности конструкции опора мыса с крестом используется в качестве стальной каркасной конструкции, устойчивой к боковым силам, для формирования системы гибридной архитектуры, в которой легкая сталь выдерживает вертикальные нагрузки, а обычная сталь выдерживает горизонтальные нагрузки. . Для обеспечения эффекта утепления стен, помимо стеновых стоек, наполненных стекловолокном, на наружный материал стены наклеивается слой утеплителя. Использование этого метода эффективно отсекает мосты холода от стеновых стоек к стеновым панелям.

B. Жилое строительство из стального листа в Японии

Поскольку Япония является сейсмоопасной зоной, а легкая сталь обладает хорошими характеристиками сейсмического воздействия, легкая сталь пользуется популярностью на местном уровне. В соответствии со своими уникальными характеристиками, Япония изготавливает легкие стальные корпуса, а именно корпуса из листовой стали, как показано на рис.4 ниже [8,9]. В этой конструкции используется новый процесс строительства, то есть используется несварная комбинация оцинкованной стали холодного формования, также известная как сталь 2 × 4, которая представляет собой жилое судно с конструкцией из пластинчатых ребер. Структура представляет собой архитектурную форму из бывшей Северной Америки. Стеновые панели и пол построены с использованием дерева на основе коробки. Однако в корпусе из листовой стали листовой материал заменяется сталью толщиной около 1,0 мм. С двух сторон крепится легкий гипсокартон. С помощью этого метода достигаются общие характеристики конструкции, такие как устойчивость, долговечность, теплоизоляция, звукоизоляционные свойства и т. д.

На самом деле, это здание с конструкцией из стального листа представляет собой конструкцию, которая сочетает в себе сильные стороны и преимущества процесса стальных и пластинчатых ребер. Эксперименты строительных организаций показали, что он имеет отличные эксплуатационные характеристики, такие как сейсмостойкость, характеристики ветровой нагрузки и характеристики противоснеговой нагрузки. В 2003 году японцы заменили строительный материал с дерева на тонкий стальной киль. С учетом архитектурных особенностей, строительных норм и правил Японии, особых указаний при строительстве устанавливаются автоматическая система пожаротушения и автоматическая вытяжка, внутренняя отделка уменьшают бытовую теплопередачу между стенами.

C. Энергоэффективное жилое здание в Европе

Германия начала внедрять новые энергетические спецификации зданий с 2002 года [9]. Его ядром является количественная оценка потребления энергии. Энергопотребление каждого дома требуется для предоставления расчетов энергии здания в компетентные органы в качестве необходимых документов домов. Он оказывает большое влияние на жилищное строительство страны и рынок строительных материалов. В энергосберегающих жилых домах Швеция максимально использует возобновляемую энергию, в том числе энергию ветра, солнечную энергию, геотермальную и другие источники энергии, и интегрирует эти технологии. Короче говоря, европейские страны больше внимания уделяют изучению энергоэффективности и экологического строительства. Теперь компоненты из холодногнутой стали можно быстро и точно собрать в конструкционные блоки для доставки на площадку. В Великобритании большинство загородных отелей и мотелей сейчас построены таким образом. Строительная промышленность Великобритании в настоящее время ежегодно использует более 300 000 тонн холодногнутой стальной продукции, и этот уровень потребления неуклонно растет[10].

III. ЛЕГКИЙ СТАЛЬНОЙ КОРПУС В КИТАЕ

A. Статус разработки легкого стального корпуса

Долгое время в жилищном строительстве в Китае в основном преобладал бетон. Он больше не подходит для темы сегодняшних зеленых зданий, так как требует больших материалов и длительного периода строительства. Поскольку Китай был крупнейшим производителем стали в мире с 1996 года, как показано на рис. 5, правительство штата начало поощрять использование стали в гражданском строительстве. В связи с тем, что промышленность по обработке строительной стали растет день ото дня, строительство металлоконструкций в Китае вступило в период быстрого развития [11]. от бетонной конструкции до обычного стального здания и от обычного стального здания до легкой стальной конструкции. Развитие стального жилого дома не преследует передовых технологий и специальных инструментов и должно быть сосредоточено на зрелых, интегрированных и практичных жилищных технологиях, как в европейских странах. В процессе интеграции ключевым является детальная структура и взаимная конвергенция.

Поскольку легкие стальные компоненты легко производятся на заводе с высокой степенью механизации, высокой степенью коммерциализации и быстрой скоростью строительства на месте. И это не влияет на близлежащих жителей, а благосклонность строительства к цивилизации очень высока. Легкая сталь является экологически чистым продуктом устойчивого развития, а ее комплексные экономические показатели не выше, чем у железобетонной конструкции. Таким образом, легкий вес и хорошие сейсмические характеристики легкого стального здания должны стать основным направлением в строительной отрасли. Сейчас здание переживает конверсию

B. Характеристики легкого стального корпуса

Легкая сталь — это, прежде всего, новая концепция. С улучшением жизненного уровня людей она постепенно входит в жизнь людей. В некоторых крупных городах Китая, таких как Пекин, Шанхай и других местах, жилые дома с легкой стальной конструкцией были построены с использованием технологий из Северной Америки и Японии в Китае. В настоящее время большая часть легкого стального жилья в Китае относится к легкому энергосберегающему жилищному строительству, в котором используется конструкция стального каркаса, легкая стена, легкий пол, легкая конструкция крыши. Используя обычную сталь для сварки двутавровых балок, горячекатаную двутавровую балку небольшого сечения или сталь прямого сечения, а также комбинируя коэффициент боковой силы антипрофилированной стены, можно построить многослойную конструкцию. И это согласуется с нашей текущей системой спецификаций и отвечает сейсмическим требованиям [9]. В 2011 году Китай издал и внедрил «Технический регламент строительства зданий из холодногнутой стали низкого уровня», который сочетает в себе систему киля из холодногнутой стали в Северной Америке и продвигает эту систему киля. В процессе проектирования с использованием С-образной холодногнутой стали и П-образной стали несущие стены состоят из колонны, верхней и нижней направляющих балок, опор, раскосов и подкосов, стеновых панелей и других конструктивных элементов [12]. , как показано на Рис. 6 ниже. Несмотря на положения соответствующих спецификаций, но эта структура все еще не пользуется большой популярностью. Хотя легкая стальная конструкция имеет некоторые преимущества, например, легкий вес, отличные сейсмические характеристики, короткие сроки строительства, структурную стабильность и другие характеристики, она также имеет некоторые проблемы, требующие дальнейшего решения, такие как сильный шум и плохая огнеупорность. Этот короткий срок строительства здания в настоящее время не признается населением, а его безопасность и надежность не проверяются.

Но это легкое стальное здание является тенденцией развития китайской архитектуры и требует большего количества исследователей, изучающих его безопасность, надежность и долговечность. Словом, Китай стоит у истоков легких жилых домов из металлоконструкций, и ему предстоит пройти долгий путь. По сравнению с развитыми странами вопросов много, и Китаю еще многое не хватает. Его необходимо постоянно улучшать и совершенствовать [13].

C. Рекомендации и стратегии

Поскольку жилые дома из легкой стальной конструкции обладают хорошими характеристиками, малым весом, высокой степенью заводского изготовления, скоростью строительства, низкой трудоемкостью и т. д., они постепенно развивались в Соединенных Штатах и Европе за последние три десятилетия и создали ряд очень зрелая технология. Теперь многие отечественные и иностранные предприятия неизменно хотят перенести в Китай технологии жилых домов из легких стальных конструкций, но это не имеет смысла. Причины следующие:

1) Отсутствует систематическая спецификация облегченной стали.

Несмотря на то, что в 2011 году был обнародован «Технический регламент на холодногнутые стальные конструкции», вряд ли он рассматривает возможность изготовления основных несущих компонентов из стали толщиной 2 мм и менее. Для системы цинкового металлического несущего каркаса с широким использованием за границей толщины стенки 0,8-1,6 мм не существует ни теоретического анализа, ни соответствующих экспериментальных данных конструкции, что делает проектирование легких стальных конструкций очень сложным в Китае.

2) Общество в целом требует принятия этой новой жилищной системы.

Люди еще очень чужды такому строению и еще плохо понимают его безопасность, устойчивость, комфорт и т.д.

3) Стоимость проекта высока.

Поскольку технология все еще находится в зачаточном состоянии, нехватка квалифицированных рабочих и потребность в компонентах из легкой стали, ввозимых из-за границы, приводят к повышению цен на жилье. Для решения вышеуказанных проблем необходимы следующие рекомендации и стратегии:

1) Чтобы улучшить характеристики легкой стали, строительство ряда пилотных проектов делает этот аспект технологическим пробелом. Следует поддерживать крупные предприятия, проводящие исследования в этой области.

2) На основе строительства пилотных проектов и полученного опыта следует воспользоваться возможностью подготовить соответствующие технические стандарты и нормы для домов из легких стальных конструкций.

3) После обнародования технического стандарта технологическая система должна быть включена в профессиональные школы в качестве учебного материала.

4) Впитывается часть успешного опыта зарубежных стран. Направленно на конкретную ситуацию проводятся научные исследования. Государствам следует принять меры для поддержки исследований этой техники, чтобы постепенно популяризировать легкую стальную конструкцию. С помощью этого метода он надеется, что больше людей узнают эту структуру.

IV. ВЫВОД

Короче говоря, многоэтажное жилое здание из малолегкой стали в Китае имеет хорошие перспективы для развития с меньшим количеством материалов, небольшим загрязнением, коротким периодом строительства и в соответствии с тенденцией развития отечественной архитектуры. Это станет новой ситуацией в жилых домах Китая. С обнародованием технических руководств и спецификаций по стальным жилым домам необходимо дальнейшее развитие малосветных стальных жилых многоэтажных домов. Благодаря освоению и совершенствованию технологий системы легких стальных конструкций за рубежом, увеличению производственных мощностей и развитию технологий производства стали, я верю, что легкие стальные конструкции будут широко использоваться и развиваться в Китае.