關(guān)于輕鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析和未來發(fā)展趨勢(shì)的研究

輕鋼結(jié)構(gòu)體系建筑的發(fā)展可以說是順應(yīng)了城市化急速發(fā)展和勞動(dòng)技能明細(xì)協(xié)作化而出現(xiàn)的，作為體系建筑的本身必須具備后續(xù)發(fā)展的能力和突出的優(yōu)點(diǎn)。我們平日里在建筑工地看到的臨時(shí)搭建的房屋稱之為臨時(shí)建筑，或者“活動(dòng)房屋”。這類簡(jiǎn)易建筑都是裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)，具有節(jié)約空間，可根據(jù)人們的需要臨時(shí)搭建、搬遷、拆裝等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)如今，利用輕鋼結(jié)構(gòu)搭建的臨時(shí)建筑在各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展使用。

一、裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的使用

最早的時(shí)候是在四十年代初裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑就已經(jīng)開始使用，直到現(xiàn)在這類建筑結(jié)構(gòu)在日常生活中得到更為廣泛的使用，它的發(fā)展速度也越來越快，建筑質(zhì)量也越來越高。

第一棟裝配建筑就是在一九三三年由美國(guó)汽車制造商生產(chǎn)出來的，這種房子下面有輪子可以移動(dòng)，最初只是流動(dòng)工人，巡回的鉆探工，軍事和土建施工人員使用，五十年代出現(xiàn)了可以固定的裝配式建筑。

六十年代日本通過工廠把建筑部件預(yù)制加工使工人在省時(shí)省力的同時(shí)又有足夠的精力提高建筑部件的標(biāo)準(zhǔn)化和精確度，并通過大批生產(chǎn)來達(dá)到降低成本這一目的。日本在建造房屋這一塊不僅形成了一套科學(xué)體系還把部件的標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化結(jié)合起來，從而使日本的裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展較快。

我國(guó)的裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑剛開始國(guó)家建委進(jìn)行了部分試點(diǎn)。由于六十年代末技術(shù)力量不發(fā)達(dá)，產(chǎn)品質(zhì)量較難保證。以至現(xiàn)在保留的大多還是用作臨時(shí)用房和工棚、倉(cāng)庫(kù)等。自九十年代中期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑又有了很大的發(fā)展。各種類型的裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷涌現(xiàn)，如部分發(fā)達(dá)地區(qū)的工業(yè)廠房，超級(jí)市場(chǎng)等。

二、裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的種類

板式結(jié)構(gòu)：板式體系可以分縱向承重、橫向承重和混合承重。板式結(jié)構(gòu)的建筑圍護(hù)、承重以及空間分隔都是按照一定的規(guī)格，一定的模數(shù)制成的定型框架在現(xiàn)場(chǎng)裝配而成。這種結(jié)構(gòu)的建筑有它本身的優(yōu)點(diǎn)也有相應(yīng)的缺點(diǎn)。例如它的優(yōu)點(diǎn)就是具有規(guī)格統(tǒng)一、構(gòu)件類型少、簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是建筑物一旦建成后很難再改變，因?yàn)閴w都是承重的。

框架體系：框架體系的承重和圍護(hù)是由兩組不同的構(gòu)件來分擔(dān)的，它的支撐功能由框架承擔(dān)，框架的空間則由非承重的板材封閉。這種體系的特點(diǎn)是受力明確，平面分隔靈活，節(jié)約地方，適應(yīng)面比較廣。

三、裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)和特征

輕型門式剛架結(jié)構(gòu)有自己固定的結(jié)構(gòu)形式，采用這種結(jié)構(gòu)建造的建筑物具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：一是從5個(gè)方面形成了一套完整的構(gòu)造體系，分別是屋面、墻面、墻架、保溫層還有承重結(jié)構(gòu)，它可以批量生產(chǎn)。二是輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑無論從安裝的角度還是從供貨方面都比混凝土結(jié)構(gòu)的速度快，效率高。一般來說，從購(gòu)買到安裝短時(shí)間都可以完成，節(jié)約時(shí)間，節(jié)省體力。三是空間大，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)安裝，可以任意分隔，這樣很大的滿足了一些廠房和庫(kù)房的需求。四是外形統(tǒng)一，美觀大方，輕型鋼結(jié)構(gòu)重量是混凝土結(jié)構(gòu)的1/8～1/10，是普通鋼結(jié)構(gòu)的1/2～1/3，充分說明， 輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑重量很輕。五是輕鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)相對(duì)較低，輕型鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)結(jié)構(gòu)采用的是壓型金屬板，近幾年來，一些地震災(zāi)區(qū)，還有一些地形地質(zhì)條件不好運(yùn)輸不便的地方都開始采用這種建筑物。六是結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè)化程度高，構(gòu)件單元可根據(jù)運(yùn)輸條件劃分，單元之間在現(xiàn)場(chǎng)用螺栓相連，安裝方便快捷，土建施工量少。七是輕鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)大量使用采光帶，利用自然光線體現(xiàn)環(huán)保這一理念。通風(fēng)設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)車間工藝要求，采用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)。八是綜合來說，這類的建筑特點(diǎn)還有節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

另外建筑的規(guī)模、線條、色彩和變化是輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的4個(gè)特征。一是建筑規(guī)模：輕鋼結(jié)構(gòu)建筑有自己特別的建筑風(fēng)格，其中比較突出的是一脊雙玻或帶女兒墻的大跨度輕鋼結(jié)構(gòu)建筑，充分的體現(xiàn)了輕鋼結(jié)構(gòu)建筑獨(dú)到恢弘的建筑規(guī)模。二是金屬壓型鋼板的線條：不同的材質(zhì)賦予了建筑物不同的線條美感，輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑搭建方便，可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)任意搭建出富有現(xiàn)代工業(yè)氣息的建筑物，輕鋼結(jié)構(gòu)線條勻稱，屋面采光板具有采光的作用，節(jié)能環(huán)保。三是建筑色彩：輕鋼結(jié)構(gòu)建筑使用多種色彩的金屬壓型鋼板，和傳統(tǒng)的建筑相比較大膽的采用了跳躍性色彩和冷色調(diào)，從視覺上給人美的享受。金屬壓型鋼板從兩個(gè)部分表現(xiàn)建筑色彩，一部分是屋面、墻面板的色彩表現(xiàn)，另一部分是收邊泛水等飾件的色彩表現(xiàn)。四是建筑變化：規(guī)模較小的建筑可以結(jié)合混凝土建筑的裝飾方法從而賦予建筑物更多的變化，使小規(guī)模的建筑物也有靈動(dòng)變幻的一面。

輕鋼結(jié)構(gòu)建筑之所以比混凝土建筑更容易被裝飾其使用的簡(jiǎn)便易裝的材料是最大的特征，從而使輕鋼結(jié)構(gòu)建筑可以有更大更多的發(fā)揮空間，和表現(xiàn)力！再來輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的裝飾物，既有使用功能，又有裝飾功能。舉例來說外天溝，它既有組織排水的功能，又是建筑屋檐重要的裝飾物。尤其是雨蓬處的兩個(gè)轉(zhuǎn)彎的落水管可作成優(yōu)美的弧形變化，使之成為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑一道亮麗的風(fēng)景線。其他如收邊、泛水等，都可以有很多種變化。

作為一名建筑師，應(yīng)能很好的掌握輕鋼結(jié)構(gòu)的這些特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用。

四、輕型鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用

第一，單層工業(yè)廠房。采用輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的廠房結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧，節(jié)約內(nèi)部空間，外觀大方，輕型結(jié)構(gòu)門式剛架建造大、中型廠房可設(shè)置1～3t的懸掛吊車，或起重量小于20t的中輕級(jí)工作制的單梁或橋式吊車。如由我院設(shè)計(jì)的新疆金風(fēng)科技股份有限公司總裝車間懸掛吊車為32t，但是輕巧的外觀設(shè)計(jì)使整棟建筑并不顯得笨重、呆板。大玻璃窗使得車間內(nèi)部通風(fēng)采光均良好。

第二，單層庫(kù)房。由門式鋼架作成的庫(kù)房它的優(yōu)點(diǎn)就是成本低、安裝快捷、簡(jiǎn)單方便、完工速度快、外形美觀、庫(kù)內(nèi)空間大，非常適用于倉(cāng)庫(kù)和工廠的各種庫(kù)房。

第三，現(xiàn)代商業(yè)、文化娛樂設(shè)施和體育館。有些建筑物再建設(shè)的時(shí)候要求跨度大，視野要開闊，這時(shí)采用輕型門式剛架最合理，興建快，拆除改建都比較容易，造價(jià)低等，就像很多商業(yè)建筑如超級(jí)市場(chǎng)、貿(mào)易中心、農(nóng)貿(mào)綜合市場(chǎng)以及各種名義的商業(yè)城都比較適用于這類建筑！

第四，多層工業(yè)廠房。受工藝條件的限制，大多具有以下特點(diǎn)：一是建筑復(fù)雜且不規(guī)則；二是荷載大，并伴有動(dòng)力荷載，而且分布不均勻；三是層高變化大，不均勻；四是樓板開洞率高。這些都給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一定難度，而輕鋼結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)“輕”這一特點(diǎn)，且抗震性能好，在多層工業(yè)廠房中發(fā)展和應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)會(huì)是未來一段時(shí)間里的發(fā)展趨勢(shì)。

第五，輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅。鋼結(jié)構(gòu)住宅提倡“三節(jié)一環(huán)保”的原則，即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材和優(yōu)化環(huán)境提高住宅質(zhì)量環(huán)保。在住宅建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)承重，使住宅建設(shè)用材更加多樣化。鋼結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件更適于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和工廠規(guī)模生產(chǎn)，材料產(chǎn)品的成本低、工期短。

第六，舊建筑的翻修改造與加層。原有建筑物上加層采用的都是輕鋼結(jié)構(gòu)，方便簡(jiǎn)易。有些建筑物的使用年限久了人們大多都會(huì)翻修與改造建筑物，使用輕鋼結(jié)構(gòu)，如輕質(zhì)隔墻和高級(jí)裝修的內(nèi)外墻面，都或多或少的給人們帶來很多方便。

五、對(duì)發(fā)展我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)提出的建議

第一，鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的重要技術(shù)政策就是重視鋼結(jié)構(gòu)和擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍。我國(guó)鋼產(chǎn)量居世界首位，擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍，發(fā)展應(yīng)用廣泛的輕型鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)是大勢(shì)所趨，普遍的使用輕型鋼結(jié)構(gòu)可以加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度，促進(jìn)建筑業(yè)的現(xiàn)代化，同時(shí)也可以為鋼材消費(fèi)提供可觀的市場(chǎng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)消費(fèi)。我國(guó)每年建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量與國(guó)外相比差距相當(dāng)大，有人估計(jì)，我國(guó)每年建筑鋼結(jié)構(gòu)其用鋼量大約80～100萬t，僅占鋼材年產(chǎn)量的1%。發(fā)達(dá)國(guó)家建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量占鋼材產(chǎn)量的5%～10%。從整體上來看發(fā)展輕型鋼結(jié)構(gòu)潛力更大。如果建設(shè)部門和冶金部門通力合作，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)體系的研究開發(fā)，優(yōu)先進(jìn)行輕型鋼結(jié)構(gòu)的推廣與應(yīng)用，發(fā)展建筑鋼材，研究耐候性好、防火性能強(qiáng)、強(qiáng)度高的新鋼種，積極發(fā)展H型鋼，T型鋼、薄壁型鋼、閉合型鋼等經(jīng)濟(jì)斷面型材，就可以很好的促進(jìn)輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

第二，我國(guó)的鋼產(chǎn)量居世界首位，擁有著巨大的鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)，這就使一些像美國(guó)、英國(guó)、日本等這樣從事鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的公司加強(qiáng)了對(duì)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)的開發(fā)和占領(lǐng)。面對(duì)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的迅速發(fā)展，是一種機(jī)遇也是一種挑戰(zhàn)，我們吸取了國(guó)外一些公司的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，加強(qiáng)新的經(jīng)營(yíng)管理模式，可是這些國(guó)家的報(bào)價(jià)高，像我國(guó)這樣的中小業(yè)主不太容易接受。中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)的回旋余地很大，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)，包括企業(yè)家、工程技術(shù)人員應(yīng)通過實(shí)踐和努力，不斷提高研究開發(fā)能力，掌握國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，積極參與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，開拓鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)，在競(jìng)爭(zhēng)中求發(fā)展，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的全面發(fā)展指日可待。

第三，我國(guó)的輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與國(guó)外相比存在著一定的差距，因此為了縮短與當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)水平的距離頒布實(shí)施的《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102∶98)，為我國(guó)企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供了基礎(chǔ)條件，將推動(dòng)我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，輕型鋼結(jié)構(gòu)公司應(yīng)實(shí)行銷售、設(shè)計(jì)、制作、安裝一體化服務(wù)，提高鋼結(jié)構(gòu)加工的生產(chǎn)效率，降低成本，保證產(chǎn)品的可靠性，增強(qiáng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

第四，學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作、安裝一系列的基礎(chǔ)知識(shí)也是至關(guān)重要的。發(fā)展輕型鋼結(jié)構(gòu)的對(duì)人才的需求，員工素質(zhì)的教育也是實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)教育計(jì)劃的一個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于在校學(xué)習(xí)建筑的學(xué)生來講，加強(qiáng)基本知識(shí)的教育是相當(dāng)必要的。同時(shí)，有關(guān)高等學(xué)校和鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)等行業(yè)組織，應(yīng)不斷地舉辦各種類型的短期培訓(xùn)班，對(duì)在職的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人員進(jìn)行繼續(xù)教育。 當(dāng)前，輕型鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)越性條件為以后鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展創(chuàng)造了許多發(fā)展機(jī)會(huì)，它正在工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也為輕型鋼結(jié)構(gòu)提供了發(fā)展機(jī)遇，但仍需科研和生產(chǎn)部門共同努力，不斷提高科研、設(shè)計(jì)、制作和安裝能力，使輕型鋼結(jié)構(gòu)有較快的發(fā)展。

【作者單位：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院建筑分院】