世界各國能耗總量中建筑業(yè)占重要地位。工業(yè)發(fā)達國家建筑能耗占總能耗的42% -45%,中國占全世界總能耗的25%0建筑能耗包括材料生產(chǎn)能耗、建筑施工能耗以及使用能耗幾大部分。
在材料生產(chǎn)方面,如勃土磚、瓦都是耗能大戶。20世紀90年代中國貓土磚瓦的年耗能量為500()多萬噸,約占建材總能耗的1/2。與其他同體積的先進墻體材料相比,其生產(chǎn)耗能平均高I倍左右。因此,限制a土磚的使用不但為了保護耕地,同時也是為了節(jié)約能源。
減輕建筑自重,可以減少材料的運輸量,這也是減少建筑施工能耗的一項舉措。例如某寒冷地區(qū)160萬襯新建住宅,用磚約5.12億塊,重量I如萬噸,運輸車載重4噸,需運47.5萬次,耗油2698噸。若用1.6萬噸巖棉取代磚,單車運2噸,需800()次,耗油54.44噸,則節(jié)油2643噸。
使用能耗包括供熱、空調(diào)、照明、供水及其他能耗,使用能耗又大大超過建造能耗。由于各地氣溫條件不同,使用能耗一般為建造能耗的4-9倍。
在中國嚴寒、寒冷北部地區(qū),建筑總能耗超過全國平均數(shù),約占地區(qū)總能耗的30%-40%,建筑使用能耗中又以供熱、空調(diào)能耗占主要部分。
現(xiàn)在實際采暖的地區(qū)主要為三北地區(qū)的城鎮(zhèn),據(jù)調(diào)查,截至1988年,按北京、沈陽、大連、長春、哈爾濱五市實際調(diào)查分析,采暖房年平均耗能量25. 3kg標準煤/時,約為氣候相當?shù)陌l(fā)達國家的3倍左右。
近年來,在一些大中城市,涉外旅游賓館、飯店、辦公樓、公寓等高等級建筑大量出現(xiàn),這些建筑多安裝有全年性空調(diào)設(shè)備。另外,一般居民空調(diào)的使用量也大幅度增加,空調(diào)建筑能源消耗量很大,不少建筑已成為民用能耗大戶。
一座擁有100()間客房的大型高層賓館,全年約需消耗4.32 x 1013J(1200萬kW·h)電,100()噸標準煤、300萬3m煤氣、100萬噸水,相當于一座中型工廠的耗能量。雖然高檔高層建筑在城市房屋建筑總面積中所占比重不大,但其能耗量相當可觀,在市政民用能耗中具有舉足輕重的影響。
鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢與節(jié)能環(huán)保
目前,我國建筑鋼材數(shù)目、品種和質(zhì)量基本能知足鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的需要。近幾年,國家加強了對鋼結(jié)構(gòu)住宅的政策指導(dǎo)和支持,鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)日益發(fā)展,已具備了發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的前提:
鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展
節(jié)能。采用新型墻體材料的鋼結(jié)構(gòu)住宅可進步節(jié)能效率50%。
綠色環(huán)保。因為自重減輕,基礎(chǔ)施工取土量少,對土地這一寶貴資源破壞小。在建筑使用壽命到期后,鋼結(jié)構(gòu)建筑物拆卸后產(chǎn)生的建筑垃圾僅為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/4,廢鋼可回爐重新再生,做到資源輪回再利用。
現(xiàn)場污染減少。因為干法施工功課,施工周期短,鋼結(jié)構(gòu)還減少了良多現(xiàn)場攪拌和現(xiàn)場澆注的工序,也不用大量的模板,進步了現(xiàn)場施工的文明程度,使施工現(xiàn)場干凈整齊。
環(huán)保和輪回經(jīng)濟的優(yōu)勝性。
帶動配套工業(yè)的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展將帶動高質(zhì)量、高機能的新型建筑材料泛起,將推動新型墻體材料、新型門窗及其配套產(chǎn)品和其他新型環(huán)保建材工業(yè)的發(fā)展。有利于設(shè)計施工步隊素質(zhì)的進步——因為采用了新工藝、新技術(shù),就要求設(shè)計職員、技術(shù)治理職員和建筑工人具有相稱的技術(shù)素質(zhì),促進相關(guān)職員的素質(zhì)進步。
進步使用率——因為鋼結(jié)構(gòu)柱斷面尺寸小,與砼柱比擬,截面約小50%以上,而且開間尺寸靈活,這將增加6%~8%的有效使用面積,內(nèi)部空間還可自由劃分。
投資風險小。因為施工工期短,從而縮短資金的周轉(zhuǎn)期,降低開發(fā)商的總體本錢,能夠規(guī)避或減小因為市場突變帶來的不可猜測的風險。
施工工期短、占用場地小。因為鋼結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件工廠化出產(chǎn),再運抵現(xiàn)場完成組裝,對現(xiàn)場施工功課面非常狹小的場地,具有非常顯著的上風,大大減少了現(xiàn)場加工所需要的功課面。基礎(chǔ)施工、樓板施工與鋼構(gòu)件加工可以采用平行功課的方式交叉或同時進行,從而大大地縮短現(xiàn)場的施工工期,與傳統(tǒng)砼結(jié)構(gòu)的施工工期比擬,能縮短約1/4~1/3的工期。
基礎(chǔ)造價省。當碰到地基承載力較低,因為自重輕,則可能對地基不用處理或適當處理就能夠知足建筑對地基的承載力要求,從而節(jié)約地基處理用度和基礎(chǔ)造價的用度。
經(jīng)濟效益和社會效益的優(yōu)勝性。
有利于建筑造型創(chuàng)造新意。鋼結(jié)構(gòu)的特性有前提使建筑變得輕巧通透,可以實現(xiàn)大跨度空間造型和局部較復(fù)雜的造型創(chuàng)意。
施工精度高。大量的尺度化鋼構(gòu)件采用機械化功課,均在工廠完成,所以構(gòu)件的施工精度與現(xiàn)場澆注的砼結(jié)構(gòu)比擬,精度高、質(zhì)量好。
結(jié)構(gòu)自重輕。與傳統(tǒng)的砼結(jié)構(gòu)比擬,因為其構(gòu)件截面小,與平等框架的用鋼量相稱,省去了框架梁柱的砼重量。鋼結(jié)構(gòu)是鋼筋砼重量的1/2~1/3,大大減輕基礎(chǔ)的荷載,減少砼用量。
抗震機能優(yōu)。鋼結(jié)構(gòu)柔韌性強,抗震機能好,可以通過一定的變形,吸收、消耗掉大量的地震力,從而減小地震力對建筑物的破壞。日本和我國臺灣多次大地震證實,在地震中鋼結(jié)構(gòu)建筑在保證人們生命安全上有不可替換的上風。
結(jié)構(gòu)機能的優(yōu)勝性。
綠色建筑是指建筑在建設(shè)過程及使用過程中,減少對環(huán)境造成不良影響的土地使用、建筑設(shè)計和施工方式。鋼結(jié)構(gòu)住宅在結(jié)構(gòu)機能、經(jīng)濟效益和保護生態(tài)環(huán)境等方面恰恰符合了綠色建筑的要求,與傳統(tǒng)的砼結(jié)構(gòu)和砌塊結(jié)構(gòu)比擬具有較大的上風。
鋼結(jié)構(gòu)住宅的上風
當今,住宅建設(shè)已經(jīng)成為社會普遍關(guān)注的焦點。在可持續(xù)發(fā)展和輪回經(jīng)濟的理念下,具有“綠色、環(huán)保、節(jié)能、可以輪回利用”特點的鋼結(jié)構(gòu)框架住宅體系正在我國悄然興起,將引領(lǐng)建筑業(yè)新的革命。預(yù)計到2010年,我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)用鋼將達到全國鋼材產(chǎn)量的10%,其頂用于建筑鋼結(jié)構(gòu)的將達到6%以上,約3000萬噸。我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)存在著較大的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間。
鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用比例較小的原因之一是缺乏成套技術(shù)。因為缺乏技術(shù)引導(dǎo),市場需求沒有達到工業(yè)化程度,因此,我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅相關(guān)產(chǎn)品功能性單一,產(chǎn)業(yè)化程度不高,產(chǎn)品質(zhì)量還不能知足住宅工業(yè)化尺度的要求。
鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)已成為發(fā)達國家的主導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)形式。目前,發(fā)達國家鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)出用途廣泛和用鋼量大的特點。鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層、超高層、大跨度和大空間建筑,產(chǎn)業(yè)、貿(mào)易、社區(qū)、文教衛(wèi)生等建筑,及大部門的低層非棲身型建筑中。在美國工程建設(shè)中,鋼結(jié)構(gòu)占51%,砼結(jié)構(gòu)占49%,大約70%的非民居和2層及以下的建筑,均采用輕鋼架體系。鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用,拉動了建筑用鋼量的不斷增長。在歐洲、美洲、日本、韓國、我國臺灣等地,鋼結(jié)構(gòu)用量已占到鋼材產(chǎn)量的40%以上,主要是冷彎型鋼、方矩形管和H型鋼等,要求鋼材具有防火、耐侵蝕、低屈服點、高強度等多種機能。目前,我國一半以上的鋼材用于建筑行業(yè),但用于鋼結(jié)構(gòu)建筑的比例只有3%,用于建筑行業(yè)的鋼材大部門用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu),這說明我國建筑用鋼材結(jié)構(gòu)不公道,螺紋鋼和線材用量太大。鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國的應(yīng)用也僅限于高層、超高層建筑、產(chǎn)業(yè)廠房和部門試點住宅小區(qū)等,如國家大劇院、中心電視臺新址大廈、國際商業(yè)中央三期工程、國家運動場(“鳥巢”)、上海金貿(mào)大廈、上海花旗銀行大廈、國家游泳中央(“水立方”)等標志性建筑。在住宅方面,真正實現(xiàn)大規(guī)模出產(chǎn)應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)住宅仍是較少。