試論輕鋼結構住宅的發展前景

摘要：輕鋼結構住宅是以經濟型鋼構件作為承重骨架，采用壓型鋼板或輕質板材料作為墻面圍護結構，并以高強螺栓等連接件和密封材料將承重構件、圍護結構構件等在現場組裝起來的預制裝配式居住類建筑。此類建筑自重輕，安裝方便，施工周期短，工業化程度高，抗震性能好，可循環利用，因此在國外得到了廣泛的應用。目前輕鋼結構已成為發達國家的主要的建筑結構形式。

關鍵詞：輕鋼結構 住宅 前景

輕鋼結構住宅是以經濟型鋼構件作為承重骨架，采用壓型鋼板或輕質板材料作為墻面圍護結構，并以高強螺栓等連接件和密封材料將承重構件、圍護結構構件等在現場組裝起來的預制裝配式居住類建筑。此類建筑自重輕，安裝方便，施工周期短，工業化程度高，抗震性能好，可循環利用，因此在國外得到了廣泛的應用。目前輕鋼結構已成為發達國家的主要的建筑結構形式。

一、國內外輕型鋼結構住宅的發展

在美國、日本、英國、澳大利亞等發達國家，鋼結構應用于住宅已經有幾十年的歷史了，它們采用工業化程度較高的鋼結構建筑體系，建造了大量的鋼結構住宅，形成了一批完整的、標準的鋼結構住宅體系。近年來，由于環保意識的增強和木材短缺等因素的影響，中低層輕型鋼結構正在這些國家快速的應用與發展。在芬蘭、瑞典、丹麥、法國等國家，各種鋼結構建筑體系已經相當普及，其中瑞典的鋼結構尤其是輕鋼結構最為發達，輕鋼結構預制構件達95%，同時也是當今世界上最大的輕鋼結構住宅制造國生產供應歐洲各國。而在北美大陸，有95%以上的低層民用建筑均使用木結構或輕鋼結構建造，北美的輕鋼結構體系市場也以超過30%的速度快速增長，逐步被市場廣泛接受。輕鋼結構住宅起源于美國，同時在美國的發展也是最快的， 1965年輕鋼結構在美國僅占建筑市場的15%，而到2000年已經上升到75%。住宅用構件和部件的標準化、系列化，以及專業化、商品化、社會化程度很高，幾乎達到100%。目前澳大利亞鋼結構住宅建造量大約占全部新建住宅的50%，其輕鋼結構住宅建筑體系以鍍鋅冷彎薄壁型鋼作為承重結構，鍍鋅冷彎型鋼采用高強、防腐鋼卷板，鋼板厚度僅為0. 75mm;除基礎施工外，其余均為干作業施工安裝。由于保護環境，設計合理，竣工迅速，并且具有卓越的抗震性能，鋼結構住宅在日本已日趨成熟。根據日本預制裝配建筑協會的統計，到20世紀90年代末，日本預制裝配住宅中木結構占18%，預制混凝土結構占11%，而鋼結構系列的比例已經多達71%。

我國鋼結構住宅起步很晚，而輕鋼結構住宅在我國尚屬實驗階段、起步階段。目前，我國鋼材的產量增長速度比較快， 20世紀80年代以后，我國鋼產量逐年增加，達到5 000萬t~9 000萬t;2003年我國鋼產量首次突破2億t，連續8年居世界首位，而且鋼材的品種、規格和產品質量均接近和達到國際先進水平，基本滿足發展鋼結構住宅建筑的需要，這為發展鋼結構住宅提供了材料基礎，且極大地促進了輕鋼結構的推廣和應用[2]。近年來，國內輕鋼結構住宅的研發工作已經初步開展，有關部門倡導大力推廣使用國產鋼材，與國內鋼鐵生產企業形成互動，促進國內鋼鐵產業的良性發展。據報道，《輕型鋼結構住宅技術規程》于2010年6月由住建部批準發布，它是我國建筑行業第一部關于鋼結構住宅的技術規程，將為我國的輕型鋼結構住宅行業提供標準及依據。該規程的出臺，標志著我國輕型鋼結構住宅產業進入了一個新的發展階段，輕型鋼結構住宅在我國的發展已經具備了較好的物質和技術基礎。雖然鋼結構住宅以其節能、環保、省地等特點在中國的關注程度日益增加，但推廣程度與發達國家相比還存在很大的差距。據了解，中國目前鋼結構住宅的比例不足5%，而發達國家一般都在40%以上。

二、鋼結構住宅的結構體系

1、冷彎薄壁輕鋼或小型熱軋型鋼龍骨結構體系

這種結構體系主要用于3層以下的低層和別墅住宅中，是由C型或U型或者方鋼管組成的龍骨架結構體系，用鋼量是普通鋼結構的1/3～1/2。樓面梁傳遞的豎向力是通過柱子與上下龍骨和支撐組成的受力墻壁來承擔，水平力則是由作為隔板的輕質樓板傳至受力墻壁再傳至基礎的。

2、無比鋼輕鋼龍骨結構體系

無比鋼輕鋼龍骨結構體系是一種冷彎薄壁型鋼結構體系，其上部結構由樓板、桁架梁和墻體構成，而結構體系中最基本的單元是小桁架，由冷彎薄壁方（矩）形鋼管和V型連接件通過自攻螺絲連接而成，它既可直接作為樓層中的桁架梁，也可充當墻體中的受力骨架。墻體則是通過蒙皮、抗拉鋼帶和自攻螺絲把若干豎放的小桁架整體裝配而形成的，可以建造6層住宅。

3、輕鋼密肋柱+復合圍護結構體系

這種結構體系是北新集團開發的輕鋼住宅體系，是由輕鋼密肋柱和復合圍護構成，構件經過特殊防腐處理，節能采用先進的維護保溫方式，有效避免鋼結構中的冷橋和熱橋問題。

4、輕鋼框架+填充輕鋼剪力墻結構體系

這種結構體系也是北新集團開發的，是在獨立基礎上采用輕鋼框架與填充輕鋼剪力墻相結合的體系，極大地提高了建筑抵抗地震破壞的能力，適用于6層以下的建筑。除此之外，常用于住宅的結構體系還有純鋼框架結構體系、鋼框架—支撐體系、鋼框架—筒體體系以及錯列桁架結構體系。

三、鋼結構住宅的優勢分析

1、施工方面的優勢

鋼結構住宅的大部分構件梁、板、柱都是在工廠制造，在施工現場通過焊縫連接或螺栓連接進行整體組裝，生產效率高，且可全天候作業。施工現場作業量小，可以減少施工的臨時用地，與傳統建筑材料相比，對環境污染小，建筑垃圾少，再加上鋼結構本身還可以承擔施工荷載，施工時可以節省支模、拆模的材料，加快施工速度，縮短工期，為降低造價、提高效益創造了條件。

2、結構空間功能布置的規劃優勢

傳統的磚混住宅由于是磚墻承重，墻體多，限制了空間布置的靈活性，且家庭在二次裝修時若改變墻體布置，既增加了經濟負擔，又破壞承重墻而增加了危險隱患。鋼結構住宅由于材料強度高、重量輕的特點，可以采用大開間的柱網布置，使住宅空間的功能布置劃分靈活，可以滿足不同家庭的設計需要。同時，鋼結構住宅在垂直方向比傳統結構能更好地應用錯層、躍層結構形式；還有鋼結構住宅的構件截面尺寸小，還可以增加使用面積，提高建筑的使用率。

3、結構的承載力和抗震優勢

鋼結構住宅的材料強度高，與磚石、混凝土相比，在同樣的受力條件下，鋼結構的構件截面尺寸最小，自重輕，便于安裝和運輸，且承載能力也最高，適合建造多高層住宅。同時，鋼結構住宅的材料還具有良好的塑性、韌性，抗沖擊和抗震動能力強，其抗震性能也優越于傳統住宅的結構形式。

輕鋼結構住宅產業化作為一個新興的朝陽產業，其結果必將改變我國現在居民的住房水平，滿足人們對住宅舒適性的需求。同時，推廣和發展輕鋼結構住宅，可以帶動建材、冶金、化工、機械等幾十個相關產業的發展，對于快速拉動國民經濟發展，提高建筑業的技術含量和整體水平，促進國民經濟結構的調整，實現住宅業的產業化、標準化、規范化具有戰略意義。

參考文獻：

[1]蔡婷．展望鋼結構住宅的發展趨勢[J]．建筑技術開發，2003[12]．

[2]王元清等．現代輕鋼結構建筑及其在我國的應用[J]．建筑結構學報，2002(1)．

[3]薛小川，崔艷秋．輕型鋼結構住宅體系及其應用前景[J]．山西建筑，2007，33(7)．