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工厂化薄壁轻钢建筑系统在灾后重建中的应用研究

一、 薄壁轻钢建筑系统国内外发展情况
薄壁轻钢建筑体系源于传统的木结构房屋，从住宅产业化、环保、抗震防灾、加速房屋建造周期等因素考虑，国外薄壁轻钢房屋体系用于替代传统的木结构房屋。薄壁轻钢房屋体系别墅住宅公寓替代木结构房屋在国外有着广阔市场和发展前景。
近几年，我国在建设部大力推行钢结构住宅政策推动下，不少房屋公司开发或引进国外先进的薄壁轻钢建筑体系，其中北新房屋有限公司在北京、山东等地建造了一批以新日铁工法的薄壁轻钢房屋并制定了公司标准；上海美建公司、阿姆斯特公司、上海绿筑住宅系统科技有限公司等建造了一批代表北美体系的薄壁轻钢房屋住宅别墅。中国工程建设标准化协会（CECS）正组织人力编制这类薄壁轻钢房屋体系的设计标准“低层冷弯薄壁型钢建筑技术规程”。总之，我国薄板轻钢房屋体系尚属起步、发展阶段。据了解，在美国、日本、德国等工业发达国家，建筑用钢在钢材总量中占据了５０％以上，而作为钢结构建筑一种的轻钢结构集成住宅用钢量占到钢产量的３０％以上，集成住宅面积占到总建筑面积的４０％以上。而我国目前建筑用钢量只达到２２％～２６％，钢结构建筑所用的钢材还不到全国钢材总产量的２％。
二、 灾后重建成为工厂化薄壁轻钢建筑体系发展与应用契机
2008年5月12日发生的四川汶川8.0级地震是新中国成立以来我国遭受到的最大的自然灾害。一方面，地震造成的巨大人员伤亡和财产损失，为中央和地方政府的救灾工作提出了极大的挑战。另一方面，如何有序、高效的推进灾后重建工作关系着灾区人民安居乐业；关系着四川地区的政治稳定、经济发展。在这次的汶川特大地震中，各受灾地区出现大量的结构物倒塌现象，其中砌体结构量大面广且抗倒塌能力较弱，甚至部分框架结构也出现粉碎性倒塌。所以抗震能力强，施工速度快、工厂化集成的薄壁轻钢建筑系统成为了灾区灾后重建关注的热点，也为进一步促动我国住宅产业化提供了发展的契机。
薄壁轻钢建筑系统之所以在灾后重建中受到关注，是因为它具有以下特点：
1、墙体薄、空间大、使用率高。每１００平方米超轻钢房屋比传统结构形式房屋可多出１０至１５平方米使用面积。
2、耐久、抗震、防风。耐腐蚀达１００年以上，不受白蚁侵蚀；具有高抗震性能，达到可抗裂度８级别的２至３倍；具有高抗风性能，可抗风速６０Ｍ／秒的强风。
3、节能、保温、隔热、隔音比砖混住宅节能５０％以上。室外为０℃，室内可保持１７℃；室外为３０℃，室内仅为２１℃。室外为８０分贝时，室内仅为４０分贝。
4、建筑速度快、低风险、综合效益显著。其独特的建筑模式，提供了按订单生产的可能，低风险滚动开发；施工周期可极大的缩短；整体综合效益显著。
5、环保、高质量、可再生利用。工厂化制造支撑下的结构安装，提供了可靠的质量保证；施工现场清洁，不仅很少看到建筑工地常见的泥水满地的情况，而且噪声、粉尘和建筑垃圾也少，施工时基本不受天气及季节影响；大大缩短建造周期和资金占用时间。此外，在未来住宅改造中主体结构还可以回收再利用。
6、个性化设计，工厂化制造，标准化安装，尽显工厂、工地一体化的优势。正因为这个原因，集成住宅被称为“从流水线上走下来的住宅”。

三、 工厂化薄壁轻钢建筑体系发展与应用是个系统化工程
薄壁轻钢建筑体系目前在我国仍处于发展的初期，它在技术标准、部品配套、物流配套、安装配套、成本控制及产业整合等方面还有待于进一步完善。所以我们有必要对薄壁轻钢建筑体系的系统运作进行深入的研究。
从战略层面看，笔者认为应该从以下几个方面来推动我国的薄壁轻钢建筑体系的发展进程。
1、完善住宅建筑体系，是推进住宅产业现代化的根本。
以住宅市场需求为导向，以建材、钢铁、轻工等行业为依托，以工业化的方式生产各种住宅构配件、部品，以现场装配基础，以人才、科技为手段，将住宅生产全过程的规划、设计、构配件生产、施工建造、销售、维护、回收等环节联为一个完整的产业系统，从而推动住宅产业实现过程一体化的生产组织形式。
2、坚持可持续发展战略。
发展有利于节能、节地、节水、节材和减少污染，有利于工业化规模生产、系列化配套和机械化施工，有利于利用当地自然资源、适应当地地理气候特征要求的技术和产品。坚持技术集成和成套技术体系整合的系统化思路，完善住宅建筑体系、部品体系和环境保障技术体系等基础技术的标准化、工业化技术。
3、 整合资源
走企业合作一体化的道路，形成涵盖高校、研究机构、设计单位、开发商、建材商、家具商、设备商、建造商等建筑产业链的各个环节，以建立集节能住宅规划设计、投资开发、住宅设计、装修设计、产品设计、部品生产、构配件制造、设备制造、住宅建设、住宅管理、住宅维护改建、住宅再利用于一体的综合性住宅相关企业联盟，共同推进中国住宅产业化的进程。
4、统一住宅设计与生产的标准化规范体系。
由于目前住宅建设中投资、设计、建材、施工的分离状况，对信息、新技术和材料的认知度，认知周期较长，以及建筑的非模数化设计等，造成住宅建设各方面的效率低下，产出产品价格高昂。因此，我们应针对工业化住宅，借鉴和扩充现有规范，形成新的《工业化住宅建筑设计规范》，其中应涵盖建筑、结构、给排水、暖通、强弱电、景观、环保等各方面的详细说明和规定，改变现在规范方式，虽面面俱到却缺乏针对性，缺乏细节。与此同时，应有《工业化住宅建筑部品部件规范》，其中对建筑部品部件的材质、性能要求和尺寸规定应该明确而详尽。在这些规范的制定之时，就应同时符合建筑节能设计规范和绿色建筑标准，符合雨水中水综合利用和废水排放的要求，考虑了垃圾的去向和处置方式，以及新建筑的低维护需求。
从战术层面看，笔者认为应该从以下几个方面来推动我国的薄壁轻钢建筑体系的发展进程。

1、 完善工厂化薄壁轻钢建筑体系的管理运作流程
在这方面，欧美、日本等发达国家有着丰富的经验值得我们去借鉴。我们可以参照以下的管理运作流程图来进行管理与运作。在流程图中，薄壁轻钢建筑体系技术的研发、设计与应用，是该体系成功运作的前提和基础。同时，市场营销是该体系不断发展的基本动力。该体系的核心竞争力就是对产业链的整合与应用。
… … …
用
户
监
督
工厂化住宅系统

市场
用

户
生产营销
信息发布
协调
管理
定制

设计
根据定制委托加工
建
材
厂
构配
件生
产厂
部
品
厂
设
备
厂
建
造
商
装
修
队
研究
、
开发与
设计
最终住宅
产

品
信息流
物

流
指导
住宅产品
品牌打造
产品
研究与
开发
用户设计
意向调查
现场生
产加工组
装建造
直
接
供
应
供
应
分销
经
销
商
配
送
商
集
成
商
营销

2、 完善工厂化薄壁轻钢建筑系统部品体系的配套
从表1中，我们不难看到在该体系中，从结构部品配套、外围护部品配套到内装部品配套涵盖了很多的部品。部品在该体系中的应用，我们不仅仅关注产品的质量、技术配套等方面的事宜，还必须对该部品的运作厂家在资金规模、生产规模、技术创新性、产品服务半径及产品性价比等方面进行综合性的比较。合适的部品配套商，在该体系的运作中，可以建立长期稳定的合作关系。
表1：工厂化薄壁轻钢建筑系统部品体系选材参考清单
建筑系统名称
工厂化薄壁轻钢建筑系统
部品体系
序
号
分类
名 称
安装要求
结

构

部

品

体

系

1

基  础

预埋锚栓
基本选项
地基
基本选项（40cm）
2
钢结构
型钢、热镀锌冷弯薄壁型轻钢
基本选项
3

楼层结构
屋面用结构玻镁板
基本选项
楼面用金属模板
基本选项
钢结构楼板钢网
基本选项（4mm,每根6米）
50MM混凝土（C30）
基本选项
外

围

护

部

品

体

系

A
屋面系统：

1

屋面瓦
基本选项
2
挂瓦条
基本选项（20*20）
3
封檐板
基本选项
4
封檐扣板
基本选项
5
落水天沟
基本选项
6

辅材
基本选项
B
保温防潮系统：

1

玻璃保温棉
基本选项
2
聚苯乙烯防潮膜
基本选项
3
挤塑板
基本选项
4
安装辅材
基本选项
C
外墙围护系统：

1

防火板（玻镁板）
基本选项
2
衡峰外墙披叠挂板
基本选项（2/3面积）
3
外墙水性氟碳涂料（腻子、底漆、面漆）
基本选项（1/3面积）
4
防水膜
基本选项
5
挤塑板
基本选项
6
玻璃棉
基本选项
7
龙骨及辅材
基本选项
D
门窗系统：

1

户门
基本选项
2
窗（塑钢推拉中空玻璃）
基本选项
3
窗（塑钢平开中空玻璃）
基本选项
4
钢化玻璃平滑门窗
基本选项
5
天窗
自选项
内

装

修

部

品

体

系

A
天棚：
1

装饰涂料（含腻子、底漆、面漆）
基本选项
2
石膏板吊顶
基本选项
3
玻璃棉
基本选项
4
龙骨及辅材
基本选项
B
内墙：

1

装饰涂料（含腻子、底漆、面漆）
基本选项
2
硅酸钙板（防水）
基本选项（厨卫）
3
内窗套
基本选项
4
蹋脚线
基本选项
5
石膏板
基本选项
6
内隔断用保温棉

7
辅材

C
地  面：

1

地板
基本选项
2
强化地砖
基本选项600*600防滑玻化砖(客厅\餐厅用)
3
强化地砖2
600*600防滑玻化砖(厨房\卫生间用),切割为300*300.
4
安装辅材（水泥、黄沙、石子及切割费等）

D
楼  梯：

1

室内预制楼梯(15阶)
基本选项
E
内  门：

1

内门
基本选项

水

电

系

统
F
给排水系统：

1

冷热水管
自选项
2
下水管道
基本选项
3
盆缸插接件，阀门等
基本选项
G
强电系统：

1

电线、电管
基本选项
2
控制箱
基本选项
3
开关面板
基本选项
4
灯具
自选项
H
弱电系统：

1

电话管线
基本选项
2
电视管线
基本选项
3
互联网网线
基本选项
厨

卫

部

品

体

系

A
壁柜及储物间：

1

壁柜门
自选项
2
储物架
自选项
B
厨房：
数量

1

橱柜和台面
自选项
2
液化气灶具(或电灶具)
自选项
3
排油烟机
自选项
4
橱盆
自选项
5
水喉
自选项
6
烤箱
自选项
7
洗碗机
自选项
8
冰箱
自选项
C
卫生间：
数量

1

标准浴缸(主卫)
自选项
2
单人淋浴间
自选项
3
桑拿房
自选项
4
水龙头
自选项
5
座便
自选项
6
妇洗器

7
面盆
自选项
8
镜子
自选项
9
卫浴五金配件
自选项
10
排风扇
自选项
D
洗衣间：
数量

1

洗衣机
自选项
2
烘干机
自选项
3
熨衣板
自选项

设

备

 、

管

线

部

品

体

系

A
空调系统

1

中央空调系统
自选项
2
节能新风交换系统
自选项
B
独立供暖、热水系统：

1

中央热水器
自选项
2
散热器
自选项
3
太阳能热水器
自选项
C
中央吸尘系统：

1

中央吸尘器
自选项
D
净水系统：

1

净水装置
自选项
2
净水系统
自选项
3
中央臭氧净水系统
自选项
E
智能系统：

1

安防/可视对讲
自选项
2
可调节灯光
自选项
3
音乐/家电/远程摇控
自选项

3、 完善产品技术性能标准及评价体系
在工厂化薄壁轻钢建筑系统须有明确的产品技术性能标准及评价体系。特别是在具体的项目运作中，假如没有产品的材质、厚度、性能指标、安装配套及评价体系等方面详细说明的话，工厂化薄壁轻钢建筑系统的应用只能是空谈。同时，配套的部品厂家也将无所适从。在这方面我们可以借鉴图1和表2的具体规定。

图1：都江堰灾后重建样板展示房爆炸图

表2：灾后重建房适用性能评定指标
分项及分值
定性定量指标
分值
单元平面布局（15）
平面布局合理，功能关系紧凑、空间利用充分，（合理）
7

平面进深、户均面宽大小适度
3

住宅平面设计符合模数协调原则
3

结构体系有利于空间的灵活分隔
2

套内居住空间、厨房、卫生间等基本空间齐备
7
套内装修（17）
门窗和固定家具采用工厂生产的成型产品
2

装修做法：厨房、卫生间装修到位
15
公共部位装修（8）
住宅外部装修 很好状态
4
楼板（6）
楼板计权标准化撞击声压级I≤75dB
3
墙体（15）
分户墙空气声计权隔声量II≥45dB
4

户门空气声计权隔声量III≥40dB
4

与卧室和书房相邻的分室墙空气声计权隔声量II≥35dB
2

管道（2）
排水管道平均噪声量≤50dB
2
设备
电梯、水泵、风机、空调等设备采取了减振、消声和隔声措施
2
厨房设备（17）
厨房设备成套配置
4

卫生间沐浴、便溺、盥洗设施配套齐全
4
用地（12）
因地制宜、合理利用原有地形地貌
4
建筑设计（35）
住宅建筑以南北朝向为主
5

建筑体形系数符合当地现行建筑节能设计标准中体形系数规定值
6

再生能源的利用-太阳能与建筑一体化
6
围护结构（35）
严寒寒冷地区和夏热冬冷地区外墙的平均传热系数 K≤0.70Q,或符合65%节能目标
10

照明系统
照明方式合理
3

采用高效节能的照明产品（光源、灯具及附件）
2

设置节能控制型开关
3
新型墙体材料（8）
采用取代粘土砖的新型墙体材料
8
可再生材料利用
利用可再生材料
3
建筑设计施工新技术（10）
高强高性能混凝土、高效钢筋、预应力钢筋混凝土技术、粗直径钢筋连接、新型模板与脚手架应用、地基基础技术、钢结构技术和企业计算机应用与管理技术
10

节材新措施（2）
采用节约材料的新工艺、新技术
2

使用一定比例的再生玻璃、再生混凝土砖、再生木材等回收建材。使用二成回收建材
4

荷载等级（20）
Ⅱ楼面和屋面活荷载标准值高出规范限值且高出幅度≥25%；（1）采用重现期为70年或更长的基本风压，或对住宅建筑群在风洞试验的基础上进行设计；
20

抗震设防（15）
Ⅱ抗震构造措施高于抗震规范相应要求，或采取抗震性能更好的结构体系、类型及技术
15

外观质量（10）
构件外观无质量缺陷及影响结构安全的裂缝，尺寸偏差符合规范要求
10
耐火等级（15）
Ⅰ高层住宅不低于二级，多层住宅不低于三级，低层住宅不低于四级
12
电气设备（23）
电气设备及主要材料为通过国家认证的产品，并具有质量检验合格证书
2

导线材料采用铜质，支线材料截面不小于2.5m㎡，空调、厨房分支回路不小于4m㎡
3

导线穿管Ⅰ配电导线保护管采用聚乙烯塑料管（材质符合国家现行标准规定，但吊顶内严禁使用），满足防火要求
2

防盗措施
防盗门户Ⅰ具有防火、防撬、保温功能
3
墙体材料（4）
墙体材料的放射性污染、混凝土外加剂中释放氨的含量不超过国家现行相关标准的规定
4

结构设计（10）
Ⅱ结构的耐久性措施符合设计使用年限50年的要求
5

Ⅱ结构设计（含基础）措施（包括材料选择、材料性能等级、构造做法、防护措施）普遍高于有关规范要求

外观质量（2）
Ⅰ现场检查围护构件个别点存在可见质量缺陷
1
装修设计（5）
Ⅲ外墙装修（含外墙外保温）的设计使用年限不低于20年，且提出全部装修材料的耐用指标
5

装修工程质量（3）
按有关规范的规定进行了装修工程施工质量验收，验收结论为合格
3

外观质量（3）
现场检查，装修无起皮、空鼓、裂缝、变色、过大变形和脱落等现象
5

防水设计（4)
Ⅱ设计使用年限，屋面与卫生间不低于25年，地下室不低于25年，地下室不低于50年
3

防水材料
全部防水材料均为合格产品
2
防潮与防渗措施
外墙采取了防渗漏措施
2

首层墙体与首层地面采取了防潮措施
3
管线设计
Ⅲ管线工程的最低设计使用年限不低于20年
3
设计或选型
Ⅲ设计使用年限不低于20年且提出设备与使用年限相符的耐用指标要求

设备质量
全部设备为合格产品

设计或选型（5）
Ⅲ设计使用年限不低于30年
3
门窗质量（4）
门窗均为合格产品
2

4、选择与当地政府、当地资源相结合的发展模式
在灾后重建中，我们在推进薄壁轻钢建筑体系产业化制造，促进中国住宅产业升级发展的同时，应该最大限度地配合当地政府，充分利用当地的部品资源、人力资源来满足薄壁轻钢住宅的经济性要求。同时也能在为当地创造新的发展机会，缓解就业压力等方面带来积极的社会效益。在部品配套体系方面，我们可以结合当地的实际情况进行以下几个方面的研究与推广：
1）、标准再生预制混凝土地基应用
2）、再生地板砖应用
3）、再生外墙板、再生内隔墙应用
4）、再生混凝土瓦应用
5）、龙骨为再生人造木应用
6）、再生混凝土砌块应用。

5、建筑风格与地方特色相结合
工厂化生产、现场的装配式安装铸就了薄壁轻钢建筑体系风格的多样性，为设计师打造了极可能大的想象空间。但我国是个多文化的国家，各地的民风、民俗及建造风格各具特点，怎样结合当地的特色来打造具有中国特色的薄壁轻钢建筑体系是体系运作商必须考虑的问题。所以建立起薄壁轻钢建筑体系建筑风格及户型配套数据库，成为体系运作商很好的发展选择。如图3所示

四、 工厂化薄壁轻钢建筑体系在灾后重建中的应用实践
1、 都江堰灾后重建样板展示房
该样板房建造面积为220平米，上海易托邦建设发展有限公司以1200元/㎡的精装修房的造价在不到半个月的时间内完成了该样板房的建设。都江堰川西民居样板房在建造速度，施工质量，外观造型，价格控制等方面得到社会的广泛认可，引起了都江堰市领导的高度重视。成都电视台，都江堰电视台、四川电视台、成都商报、都江堰日报都对此进行了广泛的报道。

2、 陕西与甘肃自建房试点示范村
该项目是台湾同胞援建的爱心工程。项目由建设部主导，上海易托邦建设发展有限公司承建，总共有800套。