混凝土結構、鋼結構、輕鋼結構的優缺點分析

鋼結構優點:

  • 施工週期短;
  • 鋼結構柔韌性高,抗震性能高;
  • 標準型材,易加工易控制精準度;
  • 樑柱截面小,室內空間利用率高;
  • 管線可以借型材內部佈線,節省空間和敷設造價;
  • 可實現大跨度結構及超高結構;
  • 鋼材可以回收利用,可持續;

鋼結構造價建安費大約在8000-9000一平米,鋼筋混凝土結構建安費只有1800左右一平米,當然這只是個暫估價,從成本上考慮鋼結構的房屋的成本的確遠遠高於普通意義上的房屋。

建築花費大頭:人工 材料 機械。現在人工便宜,所以混凝土結構還是多。鋼結構施工基本是機械化的,工廠預製,現場焊接或者螺栓連接等。鋼材的價格也在下降,未來是鋼結構的。

鋼結構僅算結構成本是比混凝土結構要高的,另外超高層結構一般是鋼-混凝土組合結構,純鋼結構不適用於超高層結構(結構規範高度限值純鋼結構要低些)。另外鋼結構的裝配速度是快的,人工成本也是很低的,國外人工成本高,所以鋼結構優勢較國內更明顯。

混凝土結構、鋼結構、輕鋼結構的優缺點分析

鋼結構別墅

近150年來,鋼材在建築業的應用已遍及世界。鋼材至今仍然是最堅固、耐久和經濟的建築材料之一。雖然,鋼結構在傳統上主要用於高層建築和橋樑建築,然而近年來鋼結構住宅建築在加拿大、北美乃至全球範圍內的發展極其迅速,越來越多的建築商、地產商及業主開始認識並感受到鋼結構住宅的優越性。

隨著對環保建築的呼聲日益增長,這就促使建築業尋求有利於環境保護,且又經濟實用的建築材料及施工方法。由於鋼材可以回收利用,而且施工時廢料少,這就促成輕鋼結構體系在住宅建設中成為一種倍受青睞的選擇。加拿大的輕鋼住宅體系是由輕鋼結構在其商用建築上的長期及大量應用的基礎上發展起來的,其技術是先進成熟的,質量和功能是卓越的。

混凝土結構、鋼結構、輕鋼結構的優缺點分析

鋼結構別墅

輕鋼結構住宅體系對建築商具有以下好處:

• 輕鋼結構自重輕,基礎負載小,在地質條件較差的地區可以大大減少基礎造價;

• 施工週期短,可以大大縮短投資資金的佔用週期,提高資金的投資效益。

• 輕鋼構件及相應配套技術可以實現工廠化製作,形成產品化。質量有保證,有利於實現產業化;

• 工業化程度高,作業和現場乾淨,廢料少,其材料可再生利用,符合環保建築的要求;

• 輕鋼牆體不變形,不老化,少維修。

混凝土結構、鋼結構、輕鋼結構的優缺點分析

鋼結構別墅

輕鋼結構住宅體系對業主具有以下好處:

• 比起傳統的砌體與鋼筋混凝土結構,可以更好的滿足建築大開間,靈活分隔的要求。牆體薄,有效使用面積大,管線穿越方便並封在牆體內部,避免穿牆打洞對結構的破壞;

• 輕鋼體系提供高強、高質和耐久的安全結構;

• 輕鋼牆體採用高效節能體系,在保溫、隔熱性能方面比傳統砌體要優越得多,屬於新型節能建築;

• 抗震、抗風性能優越;

• 防火性能好,不受白螞蟻的蛀蝕;

• 輕鋼牆體由於其龍骨完全封閉在隔水層與石膏板之間,不鏽蝕,不腐蝕,不生黴菌,防潮性能好;

• 由自重引起的地基破壞的可能性小。

混凝土結構、鋼結構、輕鋼結構的優缺點分析

鋼結構別墅

總的來說,輕鋼建築的好處在於:

• 輕質高強,抗震性能好;

• 有利於環保,其回收率可達100%;

• 材料性能好,結構質量有保證;

• 工業化程度高,施工快,有利於實現產業化;

• 不可燃,不助燃,防火性能好;

• 不開裂,不生黴菌,不蠕變,少維護。

工程製作

輕鋼構件通常由鍍鋅或鍍鋁鋅合金的薄鋼板冷彎滾壓成型,其截面形狀通常為C型和槽型(見圖1)。鋼板的厚度可根據結構的要求而變化,其構件長度可視所需而決定。輕鋼構件製作精確,在其製作過程中通常在構件上有規律地穿孔,以利於水電線路和管道及橫向加強構件的通過。雖然,一塊薄鋼板本身的承載力並不高,但通過冷彎成不同形狀(如C型)後, 其抗彎抗壓的能力成倍提高。因此, 輕鋼構件的承載力主要是取決於其截面形狀,而不是板材的厚度。這就構成其輕質高強的特點。

工程設計

作為承重結構的輕鋼構件是需經過嚴格工程設計及測試驗證的。其構件的結構性能和承載能力通常是由其製作廠商所確定,並按其承載力以表格的形式給出。結構工程設計人員可以根據設計要求從承載表中選取相應的輕鋼構件。此外,設計時也應考慮所需連接件(如自鑽-自攻螺絲)的強度。生產連接件的廠商通常會對其產品提供所需的設計指標。輕鋼構件的截面性質必須按照相應的國家規範所確定。在沒有相應的國家規範或規範不完善的情況下,可以參考加拿大冷彎薄壁型鋼結構構件設計規範。

混凝土結構、鋼結構、輕鋼結構的優缺點分析

鋼結構別墅

輕鋼住宅結構體系

住宅結構通常由樓面,牆體及房頂等體系組成。輕鋼住宅的結構形式通常採用線內支承的板肋體系。輕鋼構件可應用於不同的房屋構件。採用輕鋼構件可以大大簡化結構體系,同時又提供有效利用結構體系及構件的承載力,設計的靈活性及施工便利。

樓面體系

作為樓面託梁的輕鋼龍骨其截面高度通常為150至300毫米之間,其鋼板厚度大約在0.84至2.56毫米之間。樓面託梁常見支撐形式是簡支或連續梁。多跨連續梁即可採用單一構件的形式,也可採取多構件搭接的形式。一般說來多構件搭接的形式較單一構件具有更大的靈活性,同時在運輸上也很方便。樓面託樑龍骨的腹板通常給予等間距的衝孔,以方便水電管線的穿越。

牆 體

用於牆體的輕鋼龍骨可分為承重和非承重兩種。承重的C型龍骨其截面高度一般在93至200毫米之間,鋼板厚度通常界於0.80至1.91毫米之間。非承重龍骨的截面高度在41至150毫米之間,其鋼板厚度為0.45至0.84毫米。作為一種非常經濟實用的牆體體系,這種由輕鋼龍骨與石膏板(若作外牆還需加結構板材)組成的板肋牆體也普遍地應用於高層住宅建築。

屋 架

不同截面形式及厚度的輕鋼構件,可為各式各樣的房頂形式及體系提供廣泛的用途。屋架即可由輕鋼椽梁直接構成,也可用輕鋼桁架構成。輕鋼桁架既可現場製作也適合於工廠大規模集成生產。跨度較大的情況下,採用輕鋼桁架尤為經濟。

中層住宅

輕鋼板肋結構體系通常適用於六層或六層以下的住宅建築,但目前也有應用到八層的旅館建築實例。中層住宅建築,其底層輕鋼龍骨厚度可達2.6毫米,龍骨間距常為305毫米。上部樓層的龍骨材料厚度可隨荷載的減小而減少。樓面結構可根據其跨度的長短選擇下列體系:輕鋼樓面體系、由壓型鋼板和混凝土構成的鋼承複合樓板、鋼筋混凝土預製或現澆樓面。特大開間可採用輕型空腹鋼桁架,壓型鋼板和混凝土組成的複合樓面。抗側向荷載的體系常由輕鋼拉條構成X型斜向支撐體系,或由抗剪板材與輕鋼龍骨組成的剪力牆體系構成。屋架多由輕鋼椽梁或桁架構成。

高層住宅

在加拿大,輕鋼結構已廣泛地應用於在包括住宅在內的各種高層建築,其主要用於內外填充牆、隔牆、幕牆、外維護牆及屋架、屋頂體系。高層住宅的承載結構常由H型鋼或鋼筋混凝土的框架體系組成,由輕鋼構件構成的輕質內外牆體系非常便於與承重結構的框架體系融為一體(如圖3所示)。在高層住宅中採用輕鋼牆體有如下好處:

• 輕鋼牆體自重荷載大大地小於磚石牆體,抗震性能好,且便於施工;

• 輕鋼龍骨與懸掛護牆板結合可構成非常經濟適用的外牆體系;

• 輕鋼牆體可在工廠預製,不受氣候及季節影響,現場整板吊裝,施工進度快;

• 輕鋼牆體不燃燒,不助燃,其通常耐火極限1小時以上,如必要可加厚其輕質石膏板,使其耐火極限達2.5小時以上;

• 輕鋼牆體採用全封閉式保溫防潮體系,其保溫、隔熱、防潮的性能大大超過傳統砌體;

• 室內水電管線可完全封在輕鋼牆體內;

• 輕鋼牆體隔音可達60分貝;

• 在選擇牆體外表方面,輕鋼牆體給設計者提供更大的靈活性以盡其發揮各式美感。

輕鋼防鏽

由於在自然環境下未經防鏽處理的鋼材會鏽蝕,從而影響其使用壽命。輕鋼結構體系採用鍍鋅龍骨從而有效地克服了這一缺陷。除鍍鋅之外,也可以鍍鋁鋅合金以達到防鏽的目的。由鋅或鋁鋅合金組成的金屬表面鍍層即可防止潮溼空氣的滲透,使其鋼結構表面與空氣隔絕,又因其本身的鏽蝕率大大低於普通鋼材的鏽蝕率,從而達到防鏽的作用。與常用表層塗料防鏽不同,在表面有損傷或刻痕使其鋼材裸露的情況下,由鋅或鋁鋅合金組成的金屬表面鍍層可以通過自身氧化來達到保護鋼材不受鏽蝕的目的。因此,採用這種金屬鍍層保護的鋼材在其施工及使用過程中都不會鏽蝕。由此可見,鍍鋅量是關於結構壽命的一個重要指標。輕鋼結構的鍍鋅量可根據其不同的使用環境決定其所需的鍍鋅量。


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