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轻钢3D打印装配式房屋

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为什么特色小镇与生态庄园适合采用轻钢3D打印装配式房屋?

2019-10-11

为什么特色小镇与生态庄园适合采用轻钢3D打印装配式房屋

一、概述

 基本特点

以冷弯薄壁型钢构件为基本结构骨架,以新型结构板材为结构体系,配以其它保温、装饰材料,经工厂集成生产和现场装配而成的房屋建筑体系。

该系统采用冷弯薄壁型钢结构体系,具有截面尺寸小、自重轻等特点,比传统建筑的使用面积提高5~10%,显著地降低了基础造价;独特的墙体承重体系,使建筑造型富于轻灵动感,提高了室内布局的灵活性;低碳环保型建筑材料,使建筑好,具有良好的抗震、防火、热工、隔声性能,是一种高效节能型绿色建筑体系。

适用范围

超轻钢住宅体系适用于1~6层(不含地下室,檐口高度应不大于12m)的新建、改建、扩建建筑。但是冷弯薄壁型钢骨架与钢结构、钢筋混凝土结构的混合结构建筑物的层数不受此限。

二、性能指标

耐久性能:70年以上的使用年限;

耐雪性能:1.55kN/㎡的基本雪压;

抗震性能:9度设防(基本地震加速度0.4g);

抗风性能:0.85kN/㎡的基本风压,209km/hr的风速

隔音性能:外墙隔音(200mm厚墙体)的隔声量为65dB,内墙(双面双层9.5mm石膏板,181mm墙体)隔声量为44dB;

通风性能:自然通风和送风相结合,保证室内空气清新洁净,新风量大于15%;

外墙抗冲击性能:250kg的集中冲击荷载;

保温隔热性能:200mm厚墙体的热阻值为4.24K•㎡/W,其保温隔热性能是490mm厚多孔砌块砖的2倍。

三、规范性引用文件

主要引用下列标准条文,当标准被修订后,使用新版本的引用标准:

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

《建筑抗震设计规范》GBSOOll-2010

《建筑设计防火规范》GB50016-2014

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》JGJ227-2011

《水泥纤维平板》JC/T412.1-2006

《纤维增强硅酸钙板》JC/T564.1-2008

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

《碳素结构钢》GB/T700-2006

《冷弯型钢技术条件》GB6725-2008

《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008

《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221-2001

其它国家或行业现行相关技术规范、规程。

四、 轻钢住宅体系七大优点

安全

与木结构建筑相比,钢结构建筑防火性能和防白蚁性能大大优于木结构建筑。轻钢3D打印装配式房屋形式建筑在北美的出现和发展很大原因是因为木结构自身的防火性能和防白蚁性能较差,因此在轻型木结构基础上发展了超轻钢结构体系。

与传统砖混结构相比,钢结构体系本身较砖混结构具延展性和弹性。超轻钢结构属于板肋结构体系,它由轻钢龙骨和欧松板形成的墙体、楼板作为承重结构,属于超静定结构体系,单根轻钢龙骨或欧松板的破坏不会立即导致整体结构的破坏,有利于建筑物内人员逃生。同时自重轻的钢结构建筑有利于抵抗地震时的水平荷载(水平荷载为建筑物自重和水平加速度的乘积,质量越小的建筑物承受的水平荷载越小)。所以在地震多发区域的日本和台湾,低层建筑多为自重较轻的轻型木结构和钢结构建筑。

方便

与传统砖混结构相比,自重轻的钢结构建筑的运输量小于砖混结构。利于在运输不便的区域如岛屿、山区建造。超轻钢建筑还可以根据项目需要在工厂完成部分拼装任务,形成整片墙体和楼板,减少现场作业量,加快现场安装速度,适用于当地施工条件恶劣,施工周期较短的项目。

环保

轻钢住宅体系产品所采用的建筑材料均为符合国家标准的绿色环保材料,所用轻钢龙骨70年后仍可回收利用,现场建造过程中大量使用成品构件安装,建造用水需求量小,整个建造过程比砖混结构大大减少废水、废尘和固体废弃物的排放,有利于当地环境的保护。轻钢住宅体系建造过程中材料损耗减少60%,现场垃圾减少80%,可回收材料占80%,建筑节能提高50%。

节能

轻钢住宅体系外墙采用双层保温结构,由内向外分别为:石膏板、轻钢龙骨、R19离心玻璃纤维棉、OSB(欧松板)、呼吸纸、挤塑板和外墙饰面层。由于墙体采用R19离心玻璃纤维棉和25mm厚挤塑板双层保温材料,墙体系统的热阻值可达到为4.24K•㎡/W,其保温隔热性能是490mm厚多孔砌块砖墙体的2倍。

建筑屋盖由内向外分别为:石膏板、R30离心玻璃纤维棉、轻钢龙骨、OSB(欧松板)、防水卷材和屋面装饰层。封檐板为多孔构造,使整个屋架通风透气,流通的空气既可防霉也可起到保温隔热的作用,整个屋盖系统热阻值为5.284K•㎡/W,轻钢3D打印装配式房屋是普通120mm厚混凝土屋顶(热阻值为0.07K•㎡/W )的75倍。

实用

轻钢住宅体系双层保温装饰外墙厚度仅为180mm,比一般不含保温装饰的砖混结构墙体(一般为240mm)还要小60mm。

根据所做项目测算,轻钢住宅体系的得房率比普通砖混结构要提高5%-10%。同时由于轻钢结构体系采用墙板和楼板受力而非传统的梁柱受力,所以轻钢建筑室内几乎无梁无柱,空间利用高。

快捷

轻钢住宅体系采用工厂加工构件,现场拼装,无需养护,所以施工速度比普通砖混结构要提高30%-50%。整个施工流程分:基础施工、墙体安装、屋顶安装、结构封板、外墙保温、室内装饰、室外装饰和完工交房八大步骤。不含基础施工的毛坯房施工周期为1-2个月,精装修房施工周期为2-3个月。

一套100平方米的超轻钢主体结构安装时间只需4-5天,整体施工周期比传统建筑至少缩减1/2的时间。

 综合经济效益好

A.施工周期短,早投产早得益;

B.有效使用面积增加;

C.投资使用分配合理,价符其值;地上与地下工程费分配90:10;

D.材料与人工费分配 60:40;

因此轻钢住宅体系综合经济效益优于钢筋混凝土结构。

五、构造做法

结构体系组成示意图如下:

楼面结构系统示意图如下:

墙体结构系统示意图如下:

屋面结构系统示意图如下:

六、超轻钢主体结构性能

 钢材的选用

用于低层冷弯薄壁型钢房屋承重结构的冷弯薄壁型钢, 应采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591 规定的Q235、Q345 ,以及满足现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T 2518、《连续热镀铝锌合金镀层钢板及钢带》GB/T14978 要求镀锌量要求

镀层要求是保护钢材不被腐蚀,对镀锌层厚度的使用按设计的要求进行。

钢材的耐腐蚀性能

根据建筑物建造地点环境不同,型钢镀锌量要求也不同。锌层多少决定房屋构造使用寿命。目前,各国标准基本分三挡:

1)构件地处潮湿环境且裸露状态时,镀锌量要求275克/m² (相当镀锌厚度为20微米);

2 )承重及外墙构件,镀锌量要求180克/m² (相当镀锌厚度为13微米);

3 )非承重构件, 镀锌量要求120克/m²(相当镀锌厚度为8微米);

根据英国钢铁公司对不同地区、环境的15栋轻钢住宅跟踪取样测试结果是:

轻钢镀锌构件锈蚀率为三年平均不到0.1微米,也就是说,8微米厚镀锌冷弯薄壁型钢构件,正常使用条件下,轻钢3D打印装配式房屋使用寿命可达240年。而一般住宅设计寿命仅60年;

美国国家住宅研究中心NAHB对4栋地处环境较差寒冷或炎热近海地域轻钢住宅跟踪取样测试结果表明:目前采用的轻钢镀锌构件住宅使用寿命可达100年以上;

中国二汽挂片试验得到:  如十堰、兰州、桂林、昆明等地干燥、无腐蚀介质条件, 五年腐蚀深度为: 0.00327。

七、超轻钢主体结构构件的特性

八、超轻钢主体结构构件打包方式

我们以房屋部件(如:墙体、屋架)进行打包,方便识别,装卸便捷。

九、超轻钢主体结构安装步骤

开始:根据各部件图纸把部件拼装好,然后用自攻螺钉连接成整体

第二步:根据地基放线把组装好的部件放到指定位置,并用临时支撑固定

第三步:复检尺寸及矫正龙骨

第四步:调整好墙体位置后与基础连接,部件与部件连接

第五步:安装墙面抗风拉带和拉紧器等其他配件

第六步:安装屋架/楼板,完毕

说明:多层房屋,安装完楼板骨架后,安装楼面结构板并固定一层墙面结构板后,再按开始的步骤安装二层框架。

十、施工工艺流程

基础施工流程包括:

测量放样 → 地基验槽 → 管道预埋 → 垫层浇筑 → 钢筋绑扎 → 模板施工 → 隐蔽验收 → 基础浇筑 → 模板拆除 → 基础验收 → 基础轴线放样。

 墙体系统施工流程包括:

墙体测量放样 → 墙架拼装(若墙体为工厂拼装,此步骤放在工厂完成)→ 防水、防潮膜(垫)铺设 → 单片墙架安装 → 临时斜撑施工→ 墙体校正 → 墙体之间连接  → 外墙体X 剪力钢带施工 → 墙体复检 → 墙体抗拔、抗剪锚栓与基础连接 → 墙面板(OSB板)安装 →(水电管线安装→填保温棉→内侧墙面板(石膏板))→ 呼吸纸安装 → 保温板安装 → 刷界面剂 → 网格布或钢丝网 → 砂浆 → 装饰层。

楼盖系统施工流程包括:

楼板测量放样 → 楼板边导轨安装 → 楼盖梁安装 → 梁端腹板加劲件、加劲短柱设置 → 楼盖支撑系统安装 → 楼盖梁上贴双面胶(3mm泡棉胶)→ 楼面板(OSB板)安装 → 40厚细石砼(内配钢丝网)浇筑→(水电管线安装→填保温棉→吊顶板(石膏板))→装饰面层。

轻钢3D打印装配式房屋屋盖系统施工流程包括:

桁架测量放样 → 桁架与墙体连接件安装 →桁架安装 → 校正 → 设置屋架支撑系统 → 小屋脊板、檐口安装 → 屋面板安装 → 大屋脊板安装 → 防水卷材铺设 → (水电管线安装 → 填保温棉 → 吊顶板(石膏板))→ 屋面瓦安装。


轻钢3D打印装配式房屋


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