低層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)的發(fā)展前景★

閆竹玲 吳改革 趙 建

(延安大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西 延安 716000)

低層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)的發(fā)展前景★

閆竹玲 吳改革 趙 建

(延安大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西 延安 716000)

介紹了低層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及鋼結(jié)構(gòu)體系的主要結(jié)構(gòu)形式，分析了鋼結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)良特點(diǎn)，針對其發(fā)展的不利特點(diǎn)進(jìn)行了研究，并提出了應(yīng)對措施，指出發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅體系既符合國際發(fā)展潮流，又符合國內(nèi)可持續(xù)發(fā)展的要求。

鋼結(jié)構(gòu)，住宅，發(fā)展，優(yōu)勢

0 引言

隨著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技水平的不斷進(jìn)步，磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土、木結(jié)構(gòu)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建筑市場的需求，以鋼結(jié)構(gòu)為主的建筑已經(jīng)進(jìn)入建筑市場。國務(wù)院明確指出要大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑，擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)住宅在市場的占有率，讓鋼結(jié)構(gòu)能迅速的發(fā)展起來。

1 低層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

在我國鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑正處在起步階段，為了促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展，建設(shè)部于2001年發(fā)布了《鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》，明確了鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)發(fā)展的基本原則，是我國鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的指導(dǎo)性文件。并且評審?fù)ㄟ^了三批共36項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)住宅科研項(xiàng)目立項(xiàng)和北京賽博思金屬結(jié)構(gòu)工程管理公司的第一個建設(shè)部鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化科技示范工程。由于鋼產(chǎn)量的增加，鼓勵建筑用鋼，原冶金局和建設(shè)部成立了“用鋼協(xié)調(diào)小組”，制定了國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要，并且提出了鋼結(jié)構(gòu)住宅的概念?！笆濉逼陂g計(jì)劃每年建筑用鋼量將占全國鋼材總產(chǎn)量的3%，到2015年將達(dá)到6%，這是《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確規(guī)定的發(fā)展目標(biāo)。

鋼結(jié)構(gòu)在國外技術(shù)比較成熟，具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、施工標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，各種類型的住宅都有建設(shè)。在中低層住宅方面有較多的完善的體系，基本上都是輕鋼架，采用嚴(yán)格的設(shè)計(jì)模數(shù)，施工裝配化程度很高。隨著鋼材產(chǎn)量不斷的提升，各國的建筑用鋼量在鋼材總耗量中的比例均明顯提高，一般在30%左右，日本在 50%左右，美國、瑞典、英國等在35%左右，而鋼結(jié)構(gòu)面積約占總建筑面積的40%左右，而我國目前用鋼量只達(dá)到25%左右。

2 鋼結(jié)構(gòu)體系及其優(yōu)勢

用于鋼結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾個：冷彎薄壁型鋼體系，構(gòu)件常用薄鋼板經(jīng)冷彎形成C形、Z形構(gòu)件，既可以單獨(dú)使用也可以組合使用，組合使用時，桿件之間連接采用自攻螺絲，但此種連接剛性不能保證，抗側(cè)能力較差，一般只用于1層～2層住宅或別墅；純鋼框架體系，這種體系多用于高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)，也用于低層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縱橫向都設(shè)計(jì)成鋼框架，門窗布置靈活，可提供較大的開間，便于用戶二次設(shè)計(jì)，滿足各種生活要求；框架—混凝土剪力墻體系，這種體系多用于小高層，用混凝土剪力墻部分或全部代替鋼支撐，形成框架—混凝土剪力墻體系；框架—支撐體系,這種體系適用于在風(fēng)載或地震作用較大的區(qū)域，為橫向承重，周圍抗側(cè)體系，這種建筑多用于歐美國家的商業(yè)和民用建筑，此體系的特點(diǎn)：鋼架柱的強(qiáng)軸與其相交的建筑軸線垂直，形成外筒，抵抗水平荷載，將之傳至基礎(chǔ)。

鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的特點(diǎn)：1)材料的強(qiáng)度高，塑性韌性好。鋼材和其他建筑材料相比，強(qiáng)度要高得多。因此特別適用于跨度很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)，做成的構(gòu)件截面小而壁薄，因此，在承受的荷載和條件相同時，鋼結(jié)構(gòu)比其他結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕；此外，鋼材的塑性和韌性還很好，具有良好的加工性能，結(jié)構(gòu)一般不會因超載而突然斷裂；2)材質(zhì)均勻，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合，鋼材內(nèi)部組織比較接近勻質(zhì)和各項(xiàng)同性體，而且在一定的應(yīng)力幅度范圍內(nèi)幾乎是完全彈性的，因此，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算的結(jié)果比較符合；3)鋼結(jié)構(gòu)制造簡單，施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)所選用的材料單純而且是成材，加工比較簡便，并能用機(jī)械操作。大量的鋼結(jié)構(gòu)都在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)廠做成構(gòu)件，精確度高。構(gòu)件在工地進(jìn)行拼裝，再進(jìn)行吊裝，以縮短周期。有時對于小型構(gòu)件，常常采用現(xiàn)場就地制造，隨即用簡便機(jī)具吊裝。此外，對于已建成的鋼結(jié)構(gòu)也比較容易進(jìn)行改建和加固；4)鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕。鋼材的容重雖然較大，但它的強(qiáng)度和密度比其他建筑材料大得多，因此，在相同的條件下，承受相同的荷載，鋼屋架的質(zhì)量差不多是混凝土屋架的1/4～1/3，冷彎薄壁型屋架幾乎接近1/10，為吊裝提供了方便條件；5)節(jié)約結(jié)構(gòu)占有面積，增加使用面積，空間利用率高，比同類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑可以節(jié)約結(jié)構(gòu)占有面積28%，從而增加使用面積4%；6)抗風(fēng)、抗震性能好，鋼材具有良好的吸能能力和延性，使鋼材具有優(yōu)越的抗震性能；7)鋼材的密閉性好，即鋼材的氣密性和水密性好；8)鋼結(jié)構(gòu)是環(huán)保型的，鋼材的回收利用率高，對環(huán)境污染較小，符合可持續(xù)發(fā)展理念，屬于真正意義上的綠色環(huán)保建筑；9)施工條件要求低，現(xiàn)場施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。

3 對鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展不利的特點(diǎn)及處理措施

1)鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差，必須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。尤其是暴露在大氣中的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)特別注意。這使鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)費(fèi)用較其他建筑材料高，因此，在一般廠房中，鋼構(gòu)件經(jīng)過徹底除銹后并涂上合格的油漆，銹蝕問題并不是很嚴(yán)重。近年來出現(xiàn)的耐候鋼具有較好的抗銹蝕能力，已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用。

2)鋼材耐熱但不耐火。隨溫度的上升，鋼材強(qiáng)度就會降低。當(dāng)溫度超過150 ℃以上時，就必須用隔離層加以保護(hù)。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石噴涂層、石膏板等加以防護(hù)。

3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時缺乏完整的、配套的、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。鋼結(jié)構(gòu)施工時技術(shù)要求高，養(yǎng)護(hù)保護(hù)要求高，缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范。因此，國家應(yīng)該完善鋼結(jié)構(gòu)住宅在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，一方面可以借鑒國外規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際，取其精華，制定出我國的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；另一方面在國內(nèi)小范圍內(nèi)建立規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對建造出的樣品房進(jìn)行各種力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)和建筑物理指標(biāo)檢驗(yàn)，并以此作為推廣，讓鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國快速的發(fā)展起來。

4)鋼材造價高，約是混凝土設(shè)計(jì)的1.2倍～1.6倍。由于我國目前能夠生產(chǎn)輕鋼骨架構(gòu)件的廠家很少，產(chǎn)量的嚴(yán)重不足導(dǎo)致造價過高，在這方面，政府應(yīng)該加以引導(dǎo)和約束，加大對鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的投資與宣傳，提高鋼材產(chǎn)量，降低鋼材價格，并開發(fā)新型輕質(zhì)高強(qiáng)，造價低廉的材料，提高品牌意識，提高鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的競爭力，使鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國能盡快得到普及。

5)人才較少，鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)人員少。為推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展，一方面國家應(yīng)提高技術(shù)引進(jìn)力度，比如從鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)相對成熟的國家和地區(qū)引進(jìn)技術(shù)指導(dǎo)人員。參照國外對鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量和鋼材加工質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)，考察和引進(jìn)國外加工生產(chǎn)設(shè)備和相關(guān)技術(shù)。另一方面，國家應(yīng)該大力培養(yǎng)有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)技術(shù)的相關(guān)型人才，培養(yǎng)全面發(fā)展的復(fù)合型人才。

6)對鋼結(jié)構(gòu)住宅方面的技術(shù)規(guī)范較少，缺乏市場檢驗(yàn)，缺乏正規(guī)的驗(yàn)收鑒定等。處理措施：國家應(yīng)該在政策上加強(qiáng)指導(dǎo)，加大科技投入力度，將科研院所、高等院校、企業(yè)、建設(shè)單位等聯(lián)系起來，制定相關(guān)政策，頒布標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確立鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，并加強(qiáng)市場管理和監(jiān)督，形成專門的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系協(xié)會，加強(qiáng)技術(shù)的推廣和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，形成自己的檢驗(yàn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4 低層鋼結(jié)構(gòu)住宅國內(nèi)的發(fā)展前景

由于鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、延性好、可塑性好、制作簡單、能減少工作量、鋼材回收利用率高、對環(huán)境污染較少、施工條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，故鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國有很大發(fā)展?jié)摿Γ环矫娣峡沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對環(huán)境沒有污染，材料可回收利用；另一方面，強(qiáng)度高，自重輕，材料利用率高，節(jié)省材料。由此可見，鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展前景廣闊，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1)在物質(zhì)基礎(chǔ)上，我國鋼產(chǎn)量連續(xù)幾年居世界第一，鋼材的產(chǎn)量和質(zhì)量顯著提高，鋼結(jié)構(gòu)的造價也相應(yīng)降低。目前，我國鋼材品種多樣，價格合理，這為我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅體系打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2)在技術(shù)條件上，我國的科技不斷取得成就，科技人員在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作、安裝等方面做了大量的研究工作，取得了卓越的成就。我國專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)人才的素質(zhì)在實(shí)踐中得到不斷提高，一批有特色有實(shí)力的專業(yè)研究所、設(shè)計(jì)院、建筑建設(shè)單位都在日趨成熟，專業(yè)性、技術(shù)性、規(guī)模化更加完美。

3)在政策方面，從2001年起，我國就推出了眾多政策指導(dǎo)，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等等方面已經(jīng)發(fā)行20余本相關(guān)規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)，為鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展提供了法律基礎(chǔ)。

4)在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面，我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑正從高層重型和空間大跨度工業(yè)結(jié)構(gòu)和公共建筑向低層鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展。近年來，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展十分迅速，低層鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)作為一種綠色環(huán)保建筑，已被列入國家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。

5)在綠色節(jié)能方面，與傳統(tǒng)建筑相比，使用鋼結(jié)構(gòu)一方面符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，符合國家政策導(dǎo)向，對環(huán)境沒有污染，材料可回收利用；另一方面，強(qiáng)度高，自重輕，材料利用率高，節(jié)省材料。屬于綠色節(jié)能建筑。

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系有著不可替代的優(yōu)勢，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅體系既符合國際發(fā)展的潮流，又符合我國的基本國情(可持續(xù)發(fā)展)。隨著世界科技水平的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，法律的完善，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢日益顯而易見。隨著鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的不斷完善和發(fā)展，以及人們對住宅功能齊全、使用方便、居住舒適、節(jié)能安全、環(huán)保等方面的要求，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國的發(fā)展前景將不可估量。

[1] 張慶風(fēng)，張小玲.鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和施工技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2] 陳祿如.中國鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與展望[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2001(3)：25.

[3] 尹志明.推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅日趨成熟[J].建筑房財(cái)與作用，2001(4)：62-67.

[4] 趙西安.現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[5] 崔文杰.鋼結(jié)構(gòu)住宅體系及性能研究[J].山西建筑，2013，39(25)：44-45.

Developing prospect of low-rise steel-structure residential in China★

YAN Zhu-ling WU Gai-ge ZHAO Jian

(CollegeofBuildingEngineering,Yan’anUniversity,Yan’an716000,China)

The paper introduces the development status and major structural styles of low-rise steel-structure residential at home and abroad, analyzes its merits, studies its defects, and puts forward countermeasures, and finally points out that: developing steel-structure residential not only meets international development trend but also meets domestic sustainable development demand.

steel structure, residential, development, advantage

1009-6825(2014)30-0051-03

2014-08-11★:陜西省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：201310719039)

閆竹玲(1976- ),女，碩士，講師； 吳改革(1990- ),男，在讀本科生； 趙 建(1992- )，女，在讀本科生

TU391

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