1．引言
住宅建設(shè)與千家萬戶息息相關(guān)，它涉及到每個(gè)居民的切身利益，住宅建設(shè)又與國家、社會(huì)關(guān)系密切，它影響著國家發(fā)展與社會(huì)安定。近年來，國家大力提倡發(fā)展節(jié)能省地型住宅，不斷提升住宅產(chǎn)品的科技含量，根據(jù)國內(nèi)權(quán)威專家分析，中國的住宅產(chǎn)業(yè)在今后20年中，仍然處于快速增長期。中國最大的住房需求是八億農(nóng)民的改善生活住房需求。
我國的建筑材料使用政策和用地政策的調(diào)整，中國勞動(dòng)力成本不斷攀升，以及對(duì)住房質(zhì)量要求的不斷提高，如何選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，是農(nóng)村合理建設(shè)的重要一步。在廣袤的農(nóng)村土地上，人口密度小，低層住宅仍然為當(dāng)前的主要建筑。目前常用的低層住宅建筑是傳統(tǒng)的砌塊結(jié)構(gòu)建筑、混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑、以及目前大力推廣的鋼框架結(jié)構(gòu)建筑和冷彎薄壁型鋼建筑。
針對(duì)這一問題，結(jié)合多年的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，特別探討一下當(dāng)前各種類型住宅實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，為農(nóng)村建設(shè)中選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)形式提供一些參考。
2．砌塊結(jié)構(gòu)建筑
2.1 實(shí)心粘土磚結(jié)構(gòu)
實(shí)心粘土磚砌塊有著良好的絕熱，耐火性，耐久性，和獨(dú)特的建筑效果，如圖2-1，但是由于其燒制能耗較大，污染較多，抗震性能差，塊小自重大，自然耗損大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，不利于施工機(jī)械化，不利于運(yùn)輸?shù)热秉c(diǎn)，國家已經(jīng)明令限制生產(chǎn)和使用。
2.2 空心砌塊和混凝土砌塊
隨著粘土磚逐漸被取消，空心砌塊和混凝土砌塊作為替代粘土磚的建筑材料，在節(jié)土節(jié)能和環(huán)境保護(hù)方面已經(jīng)開始產(chǎn)生重大社會(huì)效益。根據(jù)材料不同，分為普通混凝土與裝飾混凝土小型空心砌塊、輕骨料混凝土小型空心砌塊、粉煤灰小型空心砌塊、蒸汽加壓混凝土砌塊和石膏砌塊。這些砌塊保留了粘土磚取材廣泛，施工方便，造價(jià)低廉的特點(diǎn)的同時(shí)，還有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：生產(chǎn)不毀壞耕地，無須燒制污染較小，耗能不足粘土磚的一半，自重輕，有利于地基處理，保溫性能更好，施工速度快，節(jié)省砂漿等優(yōu)點(diǎn)。是目前國家大力推廣的建筑材料。
但是空心砌塊與抹面砂漿結(jié)合不如粘土磚，容易在墻面產(chǎn)生裂縫，影響美觀。而且一般無法利用墻壁安裝物品，比如空調(diào)的掛機(jī)，因?yàn)閺?qiáng)度較差容易損壞。作為外墻極容易滲漏，雨水會(huì)順著空心磚到處滲漏，使人找不到漏水的位置，使用壽命比實(shí)心磚短。空心砌塊對(duì)施工要求更高，從玉樹地震現(xiàn)場(chǎng)來看，空心砌塊房屋已經(jīng)倒塌，混凝土框架實(shí)心粘土磚砌塊填充墻房屋安然無恙，如圖2-2，最主要的原因就是，空心磚砌塊沒有按照規(guī)范中設(shè)置圈梁和芯柱，導(dǎo)致玉樹地區(qū)地震受損嚴(yán)重，所以需要工程施工單位積累更多的施工經(jīng)驗(yàn)和施工技能，并且嚴(yán)格按照規(guī)范施工。
加氣混凝土容重輕，強(qiáng)度大，隔熱、保溫性能好，可加工性好，其吸引隔音效果和抗震性能均優(yōu)于空心砌塊，建筑結(jié)構(gòu)形式見圖2-3。但是，加氣混凝土砌塊孔隙率大，吸水高，因而不得砌筑在建筑物標(biāo)高±0.00以下或長期浸水或經(jīng)常受干濕交替部位。加氣混凝土砌塊表面強(qiáng)度低，在運(yùn)輸和搬運(yùn)過程容易缺角或斷裂現(xiàn)象，增加材料的損耗和浪費(fèi)，因而在運(yùn)輸和搬運(yùn)過程應(yīng)小心操作。加氣混凝土砌塊表面容易起粉末，也不易于與砂漿更好的粘結(jié)，所以砌塊墻體宜用粘結(jié)性良好的專用砂漿砌筑，若加氣混凝土砌塊墻上直接預(yù)留門窗洞口，容易造成門窗邊滲水或漏水現(xiàn)象。加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)齡期為28天，因而供應(yīng)量受到一定的限制，不適宜小規(guī)模生產(chǎn)?？傮w來說，加氣混凝土砌塊只要精心施工，規(guī)范操作，盡可能避免或減少施工中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，加氣混凝土砌塊到也是建筑砌體中較好的選擇。
3．混凝土框架結(jié)構(gòu)
混凝土框架結(jié)構(gòu)的梁、柱和樓板都是現(xiàn)澆而成的，如圖3-1，因此整體性較好，抗震度比較高，防水性比較好。配合砌塊填充墻和分割墻使用，既保證了抗震性能，又能發(fā)揮其自身優(yōu)良的特點(diǎn)，是目前最主流的低層和多層建筑體系。而且房屋內(nèi)部空間分隔可以隨客戶的意愿而改變，二次裝修方便。
但是針對(duì)農(nóng)村市場(chǎng)，框架結(jié)構(gòu)也有其不便的地方。由于農(nóng)村房屋建造工程規(guī)模較小，安裝模板，攪拌機(jī)械施工等的操作性沒有砌塊結(jié)構(gòu)方便。混凝土梁柱板需要養(yǎng)護(hù)，濕作業(yè)較多，工程周期長，專業(yè)施工隊(duì)伍至少需要三個(gè)月施工時(shí)間，農(nóng)村一些非正規(guī)的施工隊(duì)伍的施工周期需要半年或更長，人力資本投入也會(huì)相應(yīng)增加。
4．鋼結(jié)構(gòu)框架
目前我國鋼材產(chǎn)量已居世界首位，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)房屋的條件已經(jīng)成熟，國家也在逐步調(diào)整政策鼓勵(lì)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展正步入黃金時(shí)期。鋼框架結(jié)構(gòu)房屋最主要的特點(diǎn)是可以工廠加工成型，長距離運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)快速安裝，低層建筑鋼架進(jìn)場(chǎng)2-3天便可完成框架搭建。而且，鋼結(jié)構(gòu)抗震性更加優(yōu)越，是地震區(qū)的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)體系，見圖4-1。
但是鋼結(jié)構(gòu)的防火和防腐性能欠佳，每根構(gòu)件都需要進(jìn)行防火和防腐處理，這樣結(jié)構(gòu)在安裝時(shí)候容易碰掉漆或防火涂料。同時(shí)，鋼框架結(jié)構(gòu)和砌塊墻體結(jié)合并不能像和混凝土那樣良好結(jié)合，熱脹冷縮時(shí)容易產(chǎn)生裂縫。另外，鋼框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般為H型鋼，對(duì)于墻體屋面等部分是不規(guī)則面，在梁柱等部位處理起來相對(duì)麻煩。有部分工程采用速凝改良混凝土將鋼柱包裹，30-45分鐘就可拆模，定型模板不但可將外柱制成各種形狀，也可與各種砌塊連接，避免鋼材與砌塊之間由于兩種材料的熱脹系數(shù)不同而產(chǎn)生裂縫，同時(shí)起到防火和防腐的作用，這樣不僅提高結(jié)構(gòu)性能，更能節(jié)約成本?？傊?，鋼框架結(jié)構(gòu)的前景非常廣闊，隨著技術(shù)不斷提高，結(jié)構(gòu)的適用性也不斷的改善。
5．冷彎薄壁結(jié)構(gòu)體系
在建設(shè)部大力推行鋼結(jié)構(gòu)住宅政策的推動(dòng)下，不少房屋公司也開始引進(jìn)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系。北新房屋有限公司在北京、山東等地建造了一批采用新日鐵工法的薄板輕鋼房屋；上海美建公司、上海綠筑住宅系統(tǒng)科技有限公司建造了一批代表北美體系的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅別墅；博思格住宅部、鋼之杰有限公司也建筑部分住宅，但大部分住宅房屋業(yè)務(wù)出口海外市場(chǎng)。
薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系采用0.75mm-2.0mm的鍍鋅或鍍鋁鋅C型件組成，構(gòu)件間距一般為600mm，屬于密肋式結(jié)構(gòu)體系，如圖5-1。外墻一般采用水泥纖維板，OSB板，XPS等干掛式保溫和裝飾材料，骨架內(nèi)填充隔音棉，內(nèi)墻采用單層或雙層石膏板；樓板采用C型梁或桁架梁，上鋪OSB結(jié)構(gòu)板材；屋面一般為桁架系統(tǒng)，上面鋪設(shè)OSB板，防水層以及玻纖瓦、瀝青瓦或鋼瓦等屋面材料，室內(nèi)為石膏板吊頂。整套體系加工時(shí)，墻體龍骨腹板和樓面托梁腹板通常給予等間距的沖孔，以方便水電管線的穿越。
薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，自重最輕，基礎(chǔ)負(fù)載最小，運(yùn)輸方便，施工周期短，工業(yè)化程度高，干作業(yè)工期約為2個(gè)月，可實(shí)現(xiàn)墻體及桁架工廠預(yù)拼裝，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)文明，廢料少，其材料均可再生利用，完全符合環(huán)保建筑的要求。薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系除基礎(chǔ)施工外可以完全做到干作業(yè)施工的結(jié)構(gòu)體系。另外，薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系空間分割較為靈活，抗震性能優(yōu)越，同濟(jì)大學(xué)完成的足尺模型試驗(yàn)顯示，9度罕遇地震下僅石膏板螺釘脫落，而且不受白蟻蛀蝕，適用面廣。
但是薄壁輕鋼體系也有其不盡人意的地方。主要是墻體板材不適合直接掛載，掛載需要連接在結(jié)構(gòu)龍骨上，所以必須預(yù)先確定龍骨位置，否則容易破壞墻面，而且墻面破壞維修和建筑二次裝修均是非常麻煩的事情。墻壁和樓層內(nèi)為空腔雖然里面填充有吸音棉，但是隔聲效果和撞擊聲依然能感覺到。整個(gè)結(jié)構(gòu)體系只用螺絲釘連接，給人不是很結(jié)實(shí)的感覺。結(jié)構(gòu)體系冷橋較多，如果外部不設(shè)置保溫板，保溫性能差。
6．結(jié)論
1) 砌塊結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)和冷彎薄壁結(jié)構(gòu)體系是低層住宅的主流結(jié)構(gòu)體系，各種結(jié)構(gòu)體系有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。只有熟悉這些材料的特性，才能更好的揚(yáng)長避短的利用其各自特點(diǎn)。
2) 每種結(jié)構(gòu)體系都有其適合的范圍，砌塊建筑適合對(duì)房屋要求比較低和地震設(shè)防烈度較低的地區(qū)；混凝土框架和鋼框架適合于地震烈度較高和住宅質(zhì)量要求較高的地區(qū)；薄壁結(jié)構(gòu)體系適合于工期要求短，材料匱乏，環(huán)境破壞要求小的地區(qū)，例如旅游度假村。根據(jù)具體的要求可以選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。
3) 每種結(jié)構(gòu)體系房屋的造價(jià)也不近相同，砌塊結(jié)構(gòu)房屋最便宜，其次是混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋，最貴的是鋼框架和薄壁結(jié)構(gòu)房屋，比混凝土框架結(jié)構(gòu)貴10%-20%。所以，需要參考相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)條件選擇適當(dāng)?shù)姆课萁Y(jié)構(gòu)形式。
總之，隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)村的房屋市場(chǎng)需求逐步釋放，參考本文對(duì)各種體系的介紹，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)形式選擇有所幫助。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 許強(qiáng)，陳剛，盧文浩，低層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)，增刊Vol36，2006.6
[2] 沈祖炎，李元齊．高強(qiáng)冷彎薄壁型鋼住宅結(jié)構(gòu)抗震性能研究報(bào)告[R]．上海：同濟(jì)大學(xué)建筑工程系，2007．
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