С 2021 года развитие индустриального домостроения получило новый импульс. Согласно данным Министерства жилищного строительства и городского-сельского развития КНР о развитии индустриального домостроения по всей стране в 2020 году, в прошлом году по всей стране было начато строительство индустриальных зданий общей площадью 630 млн. кв. м, что на 50% больше, чем в 2019 году, и составляет около 20,5% от общей площади новых зданий. На фоне достижения пика выбросов углерода и углеродной нейтральности индустрия сборных железобетонных конструкций, в основном представленная стальными конструкциями, продолжает оптимизировать и модернизировать структуру строительной отрасли с «быстрыми темпами» развития.Государственная поддержка способствовала развитию технологий сборных стальных конструкций. В настоящее время рассматривается состояние развития существующих технологий сборных стальных конструкций с точки зрения конструктивной и ограждающей систем.
Конструктивная система
В настоящее время в многоэтажных стальных конструкциях используются традиционные системы: чисто рамные и рамно-связевые системы, а также новые системы: контейнерные, системы из трубных связей, стальные профильные колонны и т.д. Характеристики различных типов стальных конструкций приведены ниже.
1. Чисто рамная система
Эта система обладает следующими преимуществами:
(1) Возможность гибкого размещения колонн и балок в зависимости от функциональных требований здания, что позволяет повысить коэффициент использования полезной площади.
(2) Небольшой собственный вес, хорошая пластичность материала, что способствует сейсмостойкости.
(3) Быстрое производство, транспортировка и монтаж элементов на строительной площадке.
Недостатки:
(1) Из-за небольшой жесткости чисто стального каркаса на действие поперечных сил для контроля смещения требуется большое сечение элементов.
(2) Стальной каркас относится к системе с горизонтальными смещениями, поэтому ему трудно удовлетворить требования к сейсмостойкости зданий в районах с высокой интенсивностью землетрясений, что значительно ограничивает этажность и высоту здания.
(3) Большие деформации, низкий уровень комфорта.
Эта система обладает следующими преимуществами:
(1) Как и в случае чисто стального каркасного здания, возможно гибкое размещение колонн и балок в зависимости от функциональных требований здания, а расположение связей можно выбрать в местах, не влияющих на функциональность здания, что позволяет уменьшить сечение элементов, дополнительно увеличить коэффициент использования полезной площади и снизить общий расход стали.
(2) Благодаря наличию связей, по сравнению с чисто рамной конструкцией, несущая способность рамно-связевой стальной конструкции значительно возрастает. Ограничение по гибкости колонн имеет большое преимущество по сравнению с чисто рамной конструкцией, что позволяет эффективно уменьшить размер сечения, увеличить этажность и высоту здания.
(3) Небольшой собственный вес, хорошая пластичность материала, что способствует сейсмостойкости.
Недостатки:
(1) Расположение связей зависит от функциональных требований здания, и не всегда удается найти подходящее место для их размещения.
(2) Большое сечение элементов оказывает определенное влияние на функциональность здания.
(3) Расположение связей (больших связей) рассредоточено, что приводит к неравномерности жесткости конструкции.
3. Контейнерная система
Эта система обладает следующими преимуществами:
(1) Возможность разнообразного комбинирования отдельных функциональных помещений или планировок, как с помощью конструктора.
(2) Короткий строительный цикл.
(3) Доступность материалов.
Недостатки:
(1) Низкая сейсмостойкость, соединение и прочность отдельных элементов с трудом удовлетворяют потребности строительства высотных зданий в районах с высокой сейсмической интенсивностью, подходит для малоэтажных и многоэтажных зданий.
(2) Стандартные размеры контейнеров не всегда соответствуют требованиям отечественного рынка жилья к высоте потолков и ширине помещений.
(3) Использование снятых с эксплуатации контейнеров может привести к проблемам безопасности из-за качества самих контейнеров, но переоборудование новых контейнеров обходится дорого.
4. Система из трубных связей и стальных профильных колонн
Эта система обладает следующими преимуществами:
(1) Применение трубных связей и стальных профильных колонн вместо традиционных железобетонных стен позволяет максимально использовать пространство здания, без колонн в помещении.
(2) Как и в случае с бетонными стенами, планировка может гибко корректироваться в зависимости от функциональных помещений здания.
(3) По сравнению с обычными железобетонными стенами и колоннами, трубчатые стены и стальные профильные колонны обладают лучшей несущей способностью и пластичностью элементов, а также более высокой эффективностью строительства.
Недостатки:
(1) По сравнению с обычными стальными конструкциями, расход стали увеличивается.
(2) По сравнению с обычными стальными трубами с бетонным заполнением, из-за большого количества пустот в таких элементах их сечение меньше, поэтому к качеству бетонных работ предъявляются более высокие требования, что увеличивает затраты на рабочую силу и материалы.
(3) При изготовлении комбинированных сечений на заводе, до создания полной механизированной производственной линии, затраты на рабочую силу и время высоки, а количество сварных швов большое, что затрудняет контроль качества, а также увеличивает стоимость контроля.
(4) Отсутствует поддержка действующих стандартов в методах проектирования, поэтому необходимо проводить проверку проекта.
Ограждающая система
В сборных стальных конструкциях рекомендуется использовать некладочные стены, изготовленные на заводе. В зависимости от места применения ограждающие конструкции подразделяются на наружные, внутренние и межквартирные стены; в зависимости от формы и основных материалов ограждающих конструкций, они подразделяются на сборные железобетонные стены, комбинированные стены из легких стальных каркасов, легкие панели и сэндвич-панели. Наружные и внутренние стеновые панели должны соответствовать показателям, приведенным в таблице 1.
В настоящее время используются следующие типы стеновых панелей: сборные железобетонные комбинированные стеновые панели, комбинированные стеновые панели из легких стальных каркасов, заливные стены, стеновые панели из автоклавного газобетона, стеновые панели из металлических сэндвич-панелей и т.д.
1. Сборные железобетонные комбинированные стеновые панели
Представляют собой комбинированные стеновые панели, состоящие из несущего или ненагруженного железобетонного внутреннего слоя, теплоизоляционного слоя и бетонного облицовочного слоя.
Достоинства: сочетание ограждающих, теплоизоляционных и декоративных функций, высокая прочность, хорошие теплоизоляционные свойства, долговечность материалов.
Недостатки: большая поверхностная плотность, сложность монтажа, низкая эффективность монтажа.
2. Комбинированные стеновые панели из легких стальных каркасов
Комбинированные стеновые панели, в которых в качестве облицовочных материалов используются гипсокартонные листы, фиброцементные плиты и другие легкие тонкие плиты, легкий стальной каркас в качестве каркаса, а промежуточный слой представляет собой воздушную прослойку или заполнен пенополистиролом, минеральной ватой и другими тепло- и звукоизоляционными материалами.
Достоинства: небольшой вес, сухая сборка на месте, удобство монтажа, хорошие теплоизоляционные свойства, легкость прокладки труб.
Недостатки: произвольное подвешивание, долговечность и ударопрочность зависят от материала панелей, обычно ниже, чем у бетонных материалов.
3. Заливка стен
Каркас из легкого стального остова, с обеих сторон облицованный фиброцементными плитами, а в полости между каркасом и облицовкой заливается легкий бетон, образуя сплошную композитную стену.
Достоинства: аналогично композитным стеновым панелям из легкого стального остова, обладает небольшим весом, хорошими теплоизоляционными свойствами, легкостью прокладки труб.
Недостатки: на месте ведется мокрая работа, качество строительства трудно контролировать.
4. Панели из автоклавного газобетона
Легкая пористая стеновая панель, основными компонентами которой являются цемент, известь, кварцевый песок и различное количество армирующей сетки.
Достоинства: небольшой вес, хорошие огнестойкие свойства, высокая обрабатываемость, долговечность.
Недостатки: низкая прочность, плохая ударная прочность, подверженность повреждениям, склонность к усадочным трещинам.
5. Сэндвич-панели с металлическими облицовками
Композитная стеновая панель, состоящая из металлических облицовок с обеих сторон и теплоизоляционного материала между ними.
Достоинства: в основном используется в промышленных и общественных зданиях, отличается удобством монтажа и демонтажа.
Недостатки: металлические облицовки подвержены коррозии, необходимо принимать меры для повышения их долговечности.
В настоящее время развитие сборных стальных конструкций получило благоприятные возможности, поэтому необходимо дальнейшее усиление исследований в этой области, в основном в следующих аспектах: обновление концепции проектирования (здания, оборудование, отделка, конструкции и т.д.); создание многообразной системы, подходящей для индустриального строительства в Китае; усиление исследований в области соответствующих прикладных технологий проектирования; глубокая интеграция с технологиями BIM и информационными технологиями; подходящие строительные машины и соответствующие строительные методы; разработка подходящих технологий контроля качества, контрольно-измерительного оборудования и технологий приемки; подготовка квалифицированных специалистов и рабочих и т.д. Благодаря исследованиям, продвигать применение сборных стальных конструкций в Китае, ускорять индустриализацию и развитие строительной отрасли.