奮起抗震建筑體系可以用于多層和高層的所有建筑。
建多層時(shí)的主體構(gòu)件是小型梯形柱和三角形方桁架梁,原材料為熱鍍鋅卷鋼板(材質(zhì):Q235-345,鋼板厚度在0.9mm到2mm之間,鍍鋅量一般為120-275克)。該梯形柱由兩根平行的方管或矩形管加“X”形連接件構(gòu)成。
安裝時(shí)將“X”形連接件置入兩方管之間,用自攻螺絲釘將“X”形連接件與方管連接固定好,在兩根平行的方管加數(shù)個(gè)“X”形連接件便形成單片梯形柱。將四根方管圍成四邊形,再用“X”形連接件連接起來,便形成四方柱,可承受更大荷載。鋼管的壁厚、尺寸、“X”形連接件之間的間距和鋼材材質(zhì)是計(jì)算該梯形柱的主要力學(xué)性能參數(shù)。
樓板桁架梁由兩根平行的矩形管或方管中間夾三角形連接件組成。當(dāng)桁架梁做樓板骨架的時(shí)候,梯形柱和桁架梁協(xié)同工作,由數(shù)個(gè)桁架梁組成的樓板骨架異常堅(jiān)固,不易顫動(dòng)。加上蒙皮效應(yīng),整個(gè)建筑的墻板、樓板和屋面形成三維剪力墻受力體系,所建房屋的抗震性好,住戶易于接受。本梯形柱和三角形桁架梁根據(jù)建筑的荷載不同,梁柱有時(shí)可以互換,即桁架梁可以做柱,梯形柱可以做梁。
屋架:可由梯形柱成一定角度斜置組成。
在實(shí)際應(yīng)用中,墻體構(gòu)成如下:將數(shù)個(gè)梯形柱裝入“C”型導(dǎo)軌內(nèi),墻的上下各一根導(dǎo)軌,由螺釘將導(dǎo)軌的折邊與梯形柱的方管固定,梯形柱之間根據(jù)需要加與導(dǎo)軌平行的數(shù)道橫撐,形成格構(gòu)式承重骨架,骨架的內(nèi)外兩側(cè)由螺絲釘分別將內(nèi)外墻板與方管固定好。
骨架與基礎(chǔ)的連接:將下“C”型導(dǎo)軌與基礎(chǔ)用預(yù)埋螺栓固定。樓板:三角形桁架梁一般用做樓板托梁,托梁的的上弦桿搭接在墻體骨架上,用“L”型連接件與“C”型導(dǎo)軌固定;下弦桿用“L”型連接件與墻體骨架內(nèi)側(cè)方管連接,桁架梁上的樓板可以用壓型鋼樓板現(xiàn)澆輕質(zhì)混凝土,也可用疊合板。
——主要技術(shù)特點(diǎn)——
1、人們可以免去地震的威脅
奮起建筑體系的小型梯形柱是由截面形狀為方、矩形管和X型連接件構(gòu)成。我們知道,空心結(jié)構(gòu)鋼不易扭彎,力的傳遞分配均勻,荷載傳遞系統(tǒng)完整,不會(huì)像其它輕鋼結(jié)構(gòu)那樣,為了支撐橫向連接和安裝管線,對構(gòu)件的橫截面造成破壞,這就增加了抗扭和抗多向荷載和水平荷載的能力。
并且由于鋼架柔韌剛強(qiáng)適當(dāng),可以通過變形吸收和消耗大量的外來能量,從而減少了突發(fā)外來荷載對建筑物的破壞,提高了材料強(qiáng)度與重量之比,各墻板和樓板的蒙皮作用使整個(gè)建筑像一個(gè)大箱子,即便翻幾個(gè)滾,房屋也不會(huì)跨塌,因此,人們可以免取地震的威脅。
2、節(jié)能,在我國黃河以北夏天不需要用空調(diào)
奮起建筑物的墻體和樓板是獨(dú)力的兩根管件的橋架構(gòu)成,方管之間僅以2毫米以下小X型連接件斷續(xù)的相連,熱的傳遞渠道微弱,幾乎完全隔斷了熱橋,內(nèi)外的熱傳遞變得幾乎不可能,使建筑物內(nèi)外成為兩個(gè)獨(dú)力的互相不干擾的熱循環(huán)系統(tǒng),中空結(jié)構(gòu)的方管(矩形管)對聲音的傳導(dǎo)起著干日擾和減弱的作用。
在橋架的空隙處充填的玻璃棉,具有極好的隔振、吸音功能,阻隔了外來噪音和雜亂震動(dòng)的侵入。外墻體系的熱阻R=3.45(m2.K)/w,傳熱系數(shù)K=0.24w/(m2.K),遠(yuǎn)高于北京0.6278w/(m2.K)的標(biāo)準(zhǔn)。
這相當(dāng)于節(jié)能80%以上,如果采用隔熱窗簾,整個(gè)房屋省75%以上的電費(fèi)是有保障的。簡單的說,如果用該體系蓋房,在我國黃河以北夏天不需要用空調(diào),黃河以南夏天可以省取3/4的空調(diào)使用時(shí)間。如果將來全國有1/10的新建房屋用奮起建筑,每年可節(jié)電約10億度。
3、省地2%-13%
奮起抗震建筑的墻體厚度在20公分以內(nèi),僅次一項(xiàng),在北京建房將增加使用面積2%以上,在東北和西北將增加6%;在其它地方將增加1.5-2%;如果中國每年的建筑量為3億平米,如果將來有1/10的建筑用,每年可省地3000萬平米;該建筑的自重為混凝土框家架結(jié)構(gòu)的1/4左右,因此,可以在不改變地貌的情況下建在山坡荒地上,如果將來全國有1/4的新建房屋用奮起建筑,10年可為國家節(jié)約寶貴的耕地資源約112萬畝。
4、防火有保障
該建筑有三種途徑解決消防問題:
第一是結(jié)構(gòu)本身,即便是局部起火,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通過相臨上下左右的橋架獲得支撐。
第二是橋架本身,橋架的X形連接使熱的傳遞變?yōu)榍€途徑,從而可阻止火災(zāi)發(fā)生時(shí)的熱量擴(kuò)散;同時(shí),即便是火焰太兇,使一側(cè)燒軟,而另一側(cè)方管的剛性依然不變,仍然支撐著房屋。
第三是結(jié)合室內(nèi)裝修,在承重構(gòu)件外包防性能優(yōu)良的防火板材。經(jīng)實(shí)測,耐火2小時(shí)30分鐘,達(dá)到了國家的消防規(guī)范。
5、利于環(huán)保
現(xiàn)場施工極少有廢棄物和灰塵,也無噪音產(chǎn)生。而將來一旦需要房屋改造,拆卸下來的構(gòu)件還可再用,回收率達(dá)90%,完全達(dá)到了國際發(fā)達(dá)國家制定的綠色生態(tài)建筑評估體系。
如我國《國家康居示范工程建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)》的有關(guān)規(guī)定。不用紅磚,保護(hù)了耕地。據(jù)國家發(fā)改委統(tǒng)計(jì),我國現(xiàn)在每年因燒制紅磚而毀農(nóng)田70多萬畝,相當(dāng)于使一個(gè)中等城市的居民永遠(yuǎn)失去口糧。如果替代,既可解決老百姓居住問題,又可在城市建設(shè)上實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
奮起建筑的構(gòu)件拆了可以重復(fù)使用,而目前大量使用的混凝土結(jié)構(gòu)是不可回收的非循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品。50-100年以后,當(dāng)這類建筑拆出時(shí),將全部成為垃圾,那時(shí)候,每年相當(dāng)于可建11座三峽水電站的約2萬億人民幣資金白白扔掉,因?yàn)橹袊磕暧?5億建筑平米左右的房屋全用混凝土結(jié)構(gòu)。
6、建筑成本略高于混凝土結(jié)構(gòu),但普通百姓買得起。
按目前物價(jià)計(jì)算,綜合建筑成本比混凝土框架結(jié)構(gòu)高2-5%,但它其它優(yōu)勢,比如不怕地震、可重復(fù)利用、使用空間大以及建房速度要快等優(yōu)點(diǎn)將彌補(bǔ)成本的微弱略勢,房屋質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平,具有推廣價(jià)值。
7、建高層自重輕40%
建高層時(shí)采用混合結(jié)構(gòu),即在一座建筑的結(jié)構(gòu)當(dāng)中,分段使用重鋼、鋼筋混凝土、鋼管混凝土或桁架梁做主承重梁,主承重梁上下各段之間(即主承重梁之間的樓層)用奮起多層建筑結(jié)構(gòu)。形成跨層承重的組合建筑結(jié)構(gòu)。也就是說,整個(gè)建筑的柱和部分梁采用鋼筋混凝土、鋼管混凝土、H鋼或工字鋼,建筑的其它結(jié)構(gòu)部分[其余的梁、墻(剪力墻和核心筒除外)、樓板等]為奮起多層建筑結(jié)構(gòu)。
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