輕鋼結(jié)構(gòu)住宅前景及現(xiàn)狀分析

郗茸

1 鋼結(jié)構(gòu)常識(shí)

鋼結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)形式，通過連接鋼板到熱彈簧、冷彎成型或焊接接頭，可用于承受和傳遞載荷。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，相結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如鋼結(jié)構(gòu)本身的重量就比較輕，對(duì)于某種規(guī)格的鋼材生產(chǎn)起來也比較方便，可以進(jìn)行工廠化機(jī)械生產(chǎn)，施工過程操作簡(jiǎn)便，周期短，具有良好的抗震性能，能夠重復(fù)多次利用，對(duì)環(huán)境造成的污染較少等。目前，鋼結(jié)構(gòu)形式的建筑在世界各國(guó)得到了廣泛的推廣，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于這類形式的建筑的應(yīng)用更為廣泛，掌握的技術(shù)也更為先進(jìn)。鋼結(jié)構(gòu)通常分為以下5種結(jié)構(gòu)，輕鋼結(jié)構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)。

具有較高承重強(qiáng)度，同時(shí)自身重量較輕的鋼結(jié)構(gòu)住宅最早起源于美國(guó)。與此同時(shí)，世界各國(guó)都在大力發(fā)展著這種鋼結(jié)構(gòu)，如身為日本的六大鋼鐵集團(tuán)之一的科比鋼鐵制造集團(tuán)，經(jīng)過多年的深入試驗(yàn)研究后，在這一方面也取得了進(jìn)一步的發(fā)展。

2 輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅相比于傳統(tǒng)住宅，有其突出的優(yōu)點(diǎn)：

輕鋼結(jié)構(gòu)的住宅選用了輕型的屋頂結(jié)構(gòu)和墻體類別，鋼結(jié)構(gòu)本身的重量就相對(duì)而言輕一點(diǎn)，同時(shí)具備較高的強(qiáng)度，在材料消耗與材料本身的體積方面都比較小。該結(jié)構(gòu)對(duì)于地基承載力的要求比較低，因此降低了對(duì)于地基處理的成本。正因?yàn)檩p鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕的特點(diǎn)，所以間接的降低了運(yùn)輸和吊裝等施工成本。由于鋼的強(qiáng)度高，房屋的重量輕，當(dāng)采用鋼框架作為支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，建筑物可以被建造和更深，所需構(gòu)件的截面較小，并且在同一建筑區(qū)域下的建筑空間利用率為：增加了5～7%。

鋼本身具有較好的延性，由此鋼結(jié)構(gòu)的延性也比較好，不僅如此，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能好，同時(shí)其硬度和強(qiáng)度都比較高，因此在結(jié)構(gòu)生命周期內(nèi)所受到的損傷輕，易災(zāi)后修復(fù)。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的全部材料都可以通過工廠化生產(chǎn)，通過這種機(jī)械化的生產(chǎn)方式有利于提高材料的質(zhì)量，從而進(jìn)一步的提高了建筑質(zhì)量，保證了施工和運(yùn)營(yíng)階段的安全性。通過工業(yè)化生產(chǎn)，相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要消耗大量的時(shí)間準(zhǔn)備建筑材料能夠大幅度降低時(shí)間，加快工程的施工速度，進(jìn)一步縮短工期。在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工時(shí)只需要將工廠加工的鋼材運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行吊裝，這樣能夠減少現(xiàn)場(chǎng)的揚(yáng)塵現(xiàn)象，提高文明施工，也能夠降低施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲污染。鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工，受氣溫影響較小，從而打破了鋼筋混凝土施工所有的局限性。

環(huán)境破壞和污染少，重建和拆除容易，材料的回收利用率高。

3 發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)住宅遇到的問題

（1）輕鋼具備自重小、延性好、工廠化生產(chǎn)程度高等特點(diǎn)，這也導(dǎo)致了輕鋼結(jié)構(gòu)具有抗震性號(hào)、施工速度快等特點(diǎn)。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家早在三十年前就已經(jīng)將目光放在了鋼結(jié)構(gòu)上，經(jīng)過三十多年的不斷探索與提升，終于在今天形成了一套非常成熟的技術(shù)。因此，我國(guó)對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)這方面研究的支持力度也達(dá)到了空前絕后的地步，同時(shí)，國(guó)外許多企業(yè)也將目光拋向了新生的中國(guó)市場(chǎng)。

（2）另一個(gè)問題是社會(huì)對(duì)于一項(xiàng)新事物的接納需要一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過程，因此對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的出現(xiàn)也需要時(shí)間將它融合進(jìn)整個(gè)社會(huì)。輕鋼結(jié)構(gòu)的思想來源于北美洲原有的木結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年的發(fā)展進(jìn)步而形成的新結(jié)構(gòu)形式。雖然在國(guó)外這兩種建筑技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟和完善了，但是在我國(guó)，這就是一項(xiàng)全新的技術(shù)，所以在發(fā)展的過程中層出不窮的問題將會(huì)源源不斷的出現(xiàn)。在建筑材料方面，項(xiàng)目建設(shè)所需要的許多材料在國(guó)內(nèi)尚不具備生產(chǎn)的能力，因此只能從國(guó)外進(jìn)口，甚至一些外商在中國(guó)大陸委托的零部件只能在國(guó)外購(gòu)買，導(dǎo)致了研究進(jìn)展受到了巨大的阻礙。。在人員方面，由于在中間或在中國(guó)高等職業(yè)學(xué)校教學(xué)內(nèi)容的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的缺乏，在中國(guó)工程技術(shù)人員很少意識(shí)到這一系統(tǒng)，缺乏熟練的技術(shù)工人，所以雖然這一體系是純粹的技術(shù)層面上，沒有太大的困難，但實(shí)際執(zhí)行往往缺乏有效的主干。

4 鋼結(jié)構(gòu)住宅相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式住宅的優(yōu)勢(shì)分析

4.1 鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)

4.1.1能合理布置功能區(qū)間

由于鋼具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，可以進(jìn)行大的空間設(shè)計(jì)，使建筑平面能夠合理地進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)更為方便靈活，設(shè)計(jì)出全新的住宅形式。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑如果布局過大，會(huì)造成樓板厚度劇增、梁高、柱徑變大現(xiàn)象，不僅影響美觀，而且增加自重，增加成本。

4.1.2 鋼結(jié)構(gòu)住宅空間利用率高

在空間利用方面，鋼結(jié)構(gòu)具有較小的截面，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以使建筑物的有效面積增加約8%。從建筑風(fēng)格上看，鋼結(jié)構(gòu)建筑更加生動(dòng)富麗。室內(nèi)空間可分為多種方案，以滿足不同用戶的需求。

4.1.3 自重輕、抗震性能好

在相同的建筑面積內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)的重量相對(duì)于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)形式的重要要小很多。鋼材具有較好的延性，有利于減緩地震帶來的能量，抗震性能好，結(jié)構(gòu)安全性高。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)

4.2.1 施工方便、工期短

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于種類較為簡(jiǎn)潔，因此更方便在工廠進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中造成的環(huán)境污染小，施工速度大幅提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)施工工期短于混凝土結(jié)構(gòu)，在同一區(qū)域可節(jié)省1/3。

4.2.2 綜合造價(jià)低

由于地基重量輕、造價(jià)低，降低了材料的整體消耗，降低了直接成本，縮短了施工周期，降低了間接成本，降低了綜合成本。

4.2.3 符合可持續(xù)發(fā)展的要求

鋼材具有較高的強(qiáng)度，因此鋼結(jié)構(gòu)的生命周期較長(zhǎng)，同時(shí)拆除過后的鋼材經(jīng)過一定的處理又可以用于工程的施工，降低了成本也有利于可持續(xù)發(fā)展。

5 鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展前景展望

5.1 適合建筑用的特種鋼將不斷涌現(xiàn)

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，在鋼鐵冶煉方面的技術(shù)也愈來愈成熟，這就為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，為了滿足市場(chǎng)對(duì)于特殊鋼的需求，我國(guó)的各大鋼鐵企業(yè)也在不斷的探索研究，成功的開發(fā)出了全新耐火耐候鋼，通過加入鉬使鋼材的表觀和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而具備了耐火和耐候性。

5.2 國(guó)家將重點(diǎn)支持輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)

中國(guó)現(xiàn)在是一個(gè)鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，年產(chǎn)量高達(dá)3億多噸，在發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅方面具有很大的潛力。在20世紀(jì)90年代，國(guó)家建設(shè)部、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)同意采用“輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開發(fā)和應(yīng)用”作為我國(guó)重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。利用鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)，具有吸引公眾眼球、刺激消費(fèi)、提高市場(chǎng)購(gòu)買力等方面的作用。

5.3 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)將不斷發(fā)展

隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的大力發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)住宅將會(huì)越來越多的呈現(xiàn)在我們面前，大量適用于鋼結(jié)構(gòu)住宅的新材料也將不斷涌現(xiàn)。與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)也將逐步完善。我相信，在不久的將來，鋼結(jié)構(gòu)住宅將給住宅產(chǎn)業(yè)和建筑業(yè)帶來深刻的變革。

5.4 發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅是我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化的必由之路

發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅是解決我國(guó)土地緊張行之有效的途徑。鋼結(jié)構(gòu)住宅更為容易實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼材進(jìn)行加工處理，能提高工程的質(zhì)量。同時(shí)鋼材的使用年限長(zhǎng)，可以對(duì)其進(jìn)行回爐重新冶煉，從而達(dá)到重復(fù)利用的效果，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。因此成熟的鋼結(jié)構(gòu)體系住宅技術(shù)將會(huì)緩解我國(guó)可建設(shè)土地面積緊張的局面，提高我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。

6 結(jié)論

鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)使我國(guó)的房屋建設(shè)步入現(xiàn)代化發(fā)展的行列，鋼結(jié)構(gòu)形式的住宅也將會(huì)成為現(xiàn)代建筑的重要標(biāo)志之一。鋼結(jié)構(gòu)是一種環(huán)保、節(jié)能、高效型住宅，遵循可持續(xù)發(fā)展的觀念。在我國(guó)大力推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化的有利時(shí)期，鋼結(jié)構(gòu)體系住宅結(jié)構(gòu)體系必將成為主流。