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钢结构产业化节能建筑住宅试验房屋

科技成果通过技术鉴定

 

      以建筑一体化的构思,由我公司发起和主导,联合组织生产企业、高校、科研等共八家单位,借鉴国内一些地区开展钢结构产业化住宅实践经验,共同开展钢结构产业化节能建筑住宅试验房屋的研发试验工作。2004年提出构思理念后,进行从工程设计、构件生产、施工安装、节点连接、元件研发试验、模拟施工实践、局部的足尺结构体系荷载试验、抗震性能试验测试等一系列研发工作,历时4年。20094月,由容柏生工程院士为主任委员的鉴定委员会进行科技成果鉴定,取得了预期和满意的结果,后续的工作是将科研成果向现实生产力转化,进行试点示范工程和推广应用。本项成果已申请专利。

内容简况:见科技成果鉴定证书及研发过程实物照(图)片。

 

简 要 技 术 说 明 及 主 要 技 术 性 能 指 标

      上世纪末,国家推出积极发展钢结构建筑,推广钢结构产业化住宅等多项技术政策和指导性文件,国内一些地区开展了试点示范工程,取得了许多宝贵的实践经验。但是,它的推广应用较滞后。我们分析其原因,借鉴过去的经验,结合国情,在现实的基础上,立足于实践应用,以建筑一体化及创新思维,系统全面地提出钢结构产业化节能建筑住宅房屋建筑的构思理念,即:以产业化方式的新型房屋建造体系。除基础工程外建筑物地上部分的建造施工,系在专业工厂中生产(制成)各种建筑物构件、成品件或半成品件,运抵施工现场进行安装,作相应节点连接、构件拼缝处理和修饰后,即完成房屋的建造。建筑产业化是一项系统工程,跨专业、跨学科,涉及设计制造、施工、选材、装备、经济、试验等方面的技术课题。为此,从2004年开始,建筑一体化由设计主导,组织了相关业务的八家企业着手循序渐进地开展各项研发工作。历时四年,于200812日完成结构足尺试验模型的抗震试验工作,阶段性地完成房屋主体部分(受力结构,楼盖板、外墙板)的研发试验工作,取得预想成果。通过对试验阶段的各项成果组织鉴定后,将推进至试点工程应用。继续深入地研发、制定有关技术文件,为推广应用打好基础。

      钢结构主体受力结构体系,技术成熟,综合性能好和高度产业化,可依需要组合成各种类型的结构体系。实现产业化及建筑节能的关键环节,是与钢结构体系相应的楼盖板结构体系及外墙板体系。对此,按构思理念,研发试验成功预制配筋轻集料砼空心条板叠合板楼盖板结构(简称:轻质叠合板楼盖板)及整体预制复合外墙板体系,为推进钢结构产业化节能建筑住宅房屋,迈出了重要的一步。

轻质叠合板楼盖板是在预制轻集料空心条板内隔墙板的基础上,置入钢筋,提高水平放置时的承载力,作叠合楼盖板中的基层板,在板的间隙和板面,置入工厂生产的点焊成型钢筋骨架片和网片,吊模后浇细石砼,形成叠合板楼盖板。后浇砼的楼板部分,实质是密肋楼盖板,具有好的承载能力和整体刚度。由两种不同性能材组合成的叠合板,强地震时在地震力作用下,填充的轻集料砼部分先行破坏起到消能作用,延迟受力密肋板的破坏,提高抗震安全度。预制配筋轻集料空心条板基层板,能够承受楼盖板进行施工产生的荷载,并为楼盖板中的填充部分,以减轻楼板的重量有一定的隔声吸音、减震、消能功效。其创新处及技术经济指标:

1  产业化工作量70%以上,现场施工为板的安放,置入钢筋骨架片及网片,现场泵送浇砼,砼量

为普通钢筋楼板浇砼量的1/3

2、不需架设顶撑支模板,不需在现场挷扎钢筋。

3、减轻楼板结构重量,轻质叠合板楼盖板自身重量为250kg/㎡,约为普通钢砼楼盖板(含:梁、

柱)重量的50%,并由此减少地震产生的作用力。

4  每一楼层施工时间约为3天,最可取的是楼盖板施工不占主导施工工序和现场吊装机械。

5  楼板钢筋耗钢量为9kg/㎡,普通钢筋砼楼板耗钢量为12—14 kg/㎡,而压型钢板组合楼板耗

钢量为20 kg/㎡(其中压型钢板为10 kg/㎡)。

6、轻质叠合板楼盖板结构(连同受力框架、柱、梁)的单方造价与钢筋砼结构(含:柱、梁、板)的单方造价,初步计算大体持平,通过试点工程实践作准确细微测算。

      “整体预制复合外墙板由配筋砼结构而候层,挤塑泡沫板隔热层轻集料砼填充层三种不同的材料复合而成,在工厂的生产线上,采用定型钢模整体预制,连同嵌在墙体上的门、窗、表面饰面等工序,一并在工厂生产完成,整体运至现场安装,墙板采用外挂式固定在钢结构受力框架柱、梁上,作墙体拼缝防水密封处理后,即完成外墙体的施工。其创新处及技术指标:

1、整体墙板在工厂制作,产业化工作量90%以上。

2、不需搭设外墙板施工脚手架,采用轻便移动升降吊架进行嵌缝处理作业。

3、配筋的砼结构耐候层,有很好防水耐候性,同时具有很好的整体强度,与主体的连结点处置入

阻尼垫起消能作用,提高房屋建筑的抗震性能。

4、不需后续进行墙面饰面的施工期,缩短房屋建造施工总体的施工周期。

5、调整挤塑泡沫板的厚度,达到不同地区所要求的节能指标,而不需加厚外墙体的厚度。

以钢结构受力体系,轻质叠合板楼盖板,整体预制复合外墙板,组成房屋建筑主体部分的钢结构产业化节能建筑住宅房屋建筑,系国内外首创,通过试验阶段研发总结初步分析,其创造性、先进性及技术经济指标、社会意义归纳如下:

1  产业化工作量(程度)达85%以上,地上部分建筑物整体重量减轻约40%

2  采用轻质隔热材料用于外墙体及楼层板,提高建筑综合节能率,按深圳地区(夏

热冬暖南区)节能计算,综合节能率为61%,调整隔热防寒层的厚度,能满足不同地区的节能要求,如挤塑泡沫板厚80㎜时,能满足北京地区(寒冷地区)的节能要求。另外也减少施工过程的能耗,总体上达到节能减排的要求。

3  地上部分房屋建造周期缩短2/3,现场浇注砼量(地上部分)减少60%75%

4  不需架设顶撑支模板,不需搭设外墙施工脚手架,少占施工用地,减少对生态环境的污染及影

响,促进建筑技术发展。

5  钢材具有好的综合性能和可循环使用资源,轻集料砼可使用再生物料,使建筑物具有好的抗震

性能,大震下不倒无损,确保居者安全,有利于实现循环经济。

6  房屋建造费用:目前钢筋砼与结构房屋的建造费用持平,减轻建筑物自身重量,施工周期所带

来的经济效益,其值可观,需通过试点工程进一步核算。技术经济指标比较见表1

社会意义分析有以下几点:

技术经济指标,仅反映一组的数据,它的社会综合效益,更有其现实的和深远的意义,体现在:

6.1 建筑产业化(钢结构产业化节能建筑)、促进建筑技术的发展和应用,提高房屋建造的效率、质量和创新技术的含量,满足人们对居住房屋条件日益增高和需求,增加居住的舒适性。

6.2 加速居屋建设和旧城区改造,尽快地解决低收入及工薪阶层的广大人群对居屋的需求,保持并促进社会稳定及社会和谐。

6.3 以科学发展观和创新思维实现节能减排,保护生态环境,推动循环经济和可持续发展。改变了房屋建筑建造沿袭在工地施工现场满搭棚架,慢、差、费、耗能、影响环境的施工模式。以现场文明有序,干净利落、拔地而起的姿态,在短的时间内,用新的施工模式——绿色施工建造绿色建筑

6.4 提高居住的安全感,历次强烈大地震,房屋倒塌造成人身生命大量伤亡的惨痛教训,在人们的记忆里难以消除,本项研发的房屋,将给人们提供强烈大地震不倒塌无损的居住房屋,让居者安心。

6.5 时逢金融海啸,全球性严重经济危机,给我国经济发展带来很大的影响。国家采取拉动内需保持经济平稳快速增长。房屋建造业是拉动内需的重要环节之一,藉此机遇,若能尽早推出市场,加速房屋建筑速度,以减少危机带来的影响。目前我国的钢结构加工企业较多,遍布各地,有很大的生产能力。钢结构产业化节能建筑住宅房屋的推广应用,将为这些企业提供更大的市场,促进其发展。

以上各项通过试点工程实践进一步核实补充,具体细节的阐述详见研制技术总结。本项目中的轻质叠合板楼盖板工具式承托钢架、已获实用新型专利,专利号:ZL2006·20016460·4ZL200620016459·1。整体预制复合外墙框板及制造方法,产业化节能建筑房屋专利申请已受理,专利号:20081014162202008101422310此项已公示。

 

  广             

1、房屋建筑是人们赖以生存生活的基本条件之一,每年建造住宅的面积将由10亿平方米,逐渐递增至15亿平方米,面对全球金融海啸,经济发展受到影响情况下,快速增加住宅房屋建设,能拉动内需,保持经济平稳较快发展,提高广大民众的居住水平,实为一举数得。

2、大地震特别是5·12汶川大地震的余悸,给民众造成心灵上的创伤,要求建筑物具有好抗震性能。节能减排提高居住的舒适性,减少对生态环境污染破坏,是对建筑物品质一项新的要求。在具体内容和人们心理上满足上述各项要求,将成为乐为人需的,实现以产业化现代化建造的一种房屋建筑。

3、减轻建筑物自身的重量,节省建造用材,加快房屋建造的速度,缩短施工周期,有利于建筑新技术应用。在与钢筋砼结构房屋建造费用大体持平的情况下,更突显其综合经济效益和深远的社会效益。它的推广应用将改进目前建筑施工状况,推动建筑科技的发展提高。

4、在于国家大力倡导推动,出台许多相关技术政策和各项技术支持文件。丰厚的物质基础,是项目推广应用的有利条件。

综上所述,在经济发展的过程中,符合自然规律和技术经济发展要求的,就是发展的趋势,如同钢筋砼房屋建筑逐渐取代砖石房屋建筑,同样,钢结构产业化节能建筑也将逐渐取代现场施工的钢筋砼结构房屋建筑。这是发展必然趋势和前景。

推广应用的主要措施:目前仅完成试验阶段的各项研发课题并取得预想成果,这是好的开端,突破推广应用的第一个环节。主要的措施:组织对试验研发成果的鉴定,推进至试点(示范)工程的应用实践,落实试点工程项目,在更大的范围内对构思理念、工程设计、制造、施工、选材、装备、经济等环节上进行验证,进一步改进完善,系统地制定相关的技术标准,规程(范)等基础技术文件。通过组织对试点工程各项工作的鉴定验收后,方可进行推广应用。

由企业为主体开展的研发工作取得的成果,其推广应用需以政府为产导,给予大力的资助、扶持、推动,方能成正果。这是最有力的措施,是各参与研发的各家企业最大的期望。


主 要 技 术 文 件 目 录 及 来 源

 

一、研制技术总结报告及附件

二、企业标准(技术依据)为国家现行技术规范,技术标准:

1、钢结构设计规范(GB52017-2003

2、钢筋砼结构设计规范(GB50010-2002

3、建筑抗震设计规范 (GB50011-2001

4、建筑物结构荷载   GB50009-2001[2006]              

5、钢结构工程施工及质量验收规范(GB50205-2001

6、混凝土结构试验立法标准(GB50152-92

7、建筑抗震试验方法规程(JGJJ101-96

8、深圳市居住建筑节能设计标准实施细则(SJG15-2005

9、民用建筑热工设计规范(GB50176-93

10、国家、地区、行业、有关标准、规范、法规、通过试点工程实践总结,补充完善与项目相结合的标准、规范、规程、为推广应用之依据。

三、检测报告(详见研制技术总结报告附件)

1、工具式承托钢架荷试验报告(JG-JS-2005-007

2、预制轻集料钢筋砼空心条板静试验报告(JG-JS-2005-025

3、预制配筋轻集料砼空心条板叠合板楼盖板结构(简称轻质叠合板楼盖板荷载试验报告(JG-JS-2005-105

4、轻质叠合板楼盖板破坏荷载试验(JG-JS-2007-003

5、墙体传热系数检测报告(报告编号:2007研发1

6“产业化节能建筑住宅房屋结构模拟地震振动台试验报告(报告编号:报告GU-EERTC-2008-012-振动)

四、经济效益和社会效益分析报告(详见研制技术总结报告附件的相关部分)

五、用户使用报告——通过试点示范工程实践,进行总结鉴定后核定

六、科技查新报告

主 要 研 制 人 员 名 单

序号

 

性别

出生年月

技术职称

文化程度

(学位)

工作单位

对成果创造性贡献

1

黄振熙

193411

副高

大本

清华苑建筑设计有限公司新技术所

研发项目构思理念提出人,主持并具体组织总体研发工作

2

贾文文

196512

中级

大本

清华苑建筑设计有限公司新技术所

试验房屋后期校审

3

余文英

194110

正高

大本

深圳市胜德意高新技术有限公司

预制配筋轻集料砼空心条板研发

4

陈泽广

196504

副高

硕士

深圳市建筑科学研究院有限公司

负责建筑节能、荷载试验测试

5

冼巧玲

196308

正高

博士

广州大学工程抗震研究中心

结构足尺试验模型抗震性能试验

6

余克强

196811

副高

大本

深圳海龙建筑制品有限公司

整体预制复合外墙板研发、试验房屋建造实施

7

林振伦

195706

中级

大本

星联钢网(深圳)有限公司

点焊钢筋骨架片及网片

8

苏祥驹

195307

技师

 

……龙熙金属结构厂

工具式承托钢架结构件加工

9

王好军

197306

中级

大本

普赛达密封粘胶有限公司

外墙板缝密封处理

10

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

注:主要研制人员超过15人可加附页

鉴 定 委 员 会 名 单

序 号

鉴定会职务

姓 名

     

所 学 专 业

现 从 事 专 业

职 称 职 务

1

主任委员

容柏生

容柏生结构设计事务所

结构

结构

工程院院士

2

副主任委员

魏 琏

泛华集团建筑设计研究院

结构

结构

正高

3

委员

邱学武

深圳住宅产业协会

结构

结构

副高

4

委员

王彦深

深圳市建筑设计研究总院有限公司

结构

结构

副高

5

委员

支国祯

深交所营运中心管理有限公司

结构

结构

副高

6

委员

邵晓光

深圳大学建筑与城市规划学院

建筑

建筑

副高

7

委员

刘维亚

华侨城地产公司

结构

结构

正高

主持鉴定单位:深圳市土木建筑学会主持会议。

由容柏生院士为主任,魏琏教授、博导为副主任等7位专家组成的鉴定委员会。

申请鉴定单位:深圳市清华苑建筑设计有限公司,项目主持人汇报研发情况。

鉴定委员会的专家们听取研发工程汇报的情况。

鉴定委员会主任容柏生院士及副主任魏琏教授、博导对项目进行鉴定发言。

会议结束后,鉴定委员会各位专家及与会人员合影。

以下为研发过程的图片:

 

 


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