鋼結構住宅的發展前景及優勢分析

董 爍

（河南工業大學土木建筑學院，河南 鄭州 45000150001）

鋼結構住宅在我國誕生得很早，但是發展確很緩慢，目前鋼結構建筑在工廠廠房、工地臨時性住宅、海洋工程裝備、大型的體育館（例如：國家體育館-鳥巢，國家游泳中心-水立方、合肥市工業大學新校區露天劇場等）、橋梁工程等領域有所發展[1]。據不完全統計，目前我國的鋼結構建筑占全部建筑的比例還不到5%，而發達國家（比如：美國、日本等）普遍在50%以上，由此可見，鋼結構住宅在我國未來的發展前景還是非常可觀的。

1 輕質高強、安全可靠

與木材、磚石、混凝土結構住宅相比，鋼結構住宅具有輕質高強的優點。鋼材雖然容重較大，但可以減輕建筑物本身自重的1/3。例如，鋼材中強度最低的鋼為Q235，其抗拉、抗壓強度設計值為215N/mm2，容重為7 850kg/m3；而混凝土中強度最高的C80，其抗拉、抗壓強度的設計值分別為 2.22N/mm2、35.9N/mm2，容重為 2 200kg/m3。由此可見，二者的強度之比約為6，容重之比約為3，也就是在相同質量的構件條件下，鋼材的承載力是混凝土的2倍，反過來，在相同承載力的條件下，鋼材構件的重量是混凝土的1/2。這樣一來，鋼結構住宅的自重就大大減輕了，因此其被冠以“輕質高強”的美名[2]。

鋼材具有良好的塑性，事先有較大的變形征兆，因此鋼構件一般不會因偶然或局部超載而發生突然斷裂，這為鋼結構住宅的安全性提供了可靠的保證，為住戶對受損部位進行修復或逃離危險現場提供了充足的時間。

2 良好的抗震性能

與傳統的住宅結構相比，鋼結構住宅具有非常好的抗震性能。鋼結構住宅屬于柔性結構，此外，鋼結構還具有良好的延展性，可以將地震產生的能量抵消掉。鋼材可以假設為各向同性材料，其抗拉、抗壓、抗剪強度都很高，然后憑借其特有的高延展性減輕了地震反應。鋼結構還可以作為理想的彈塑性結構，可以通過塑性變形吸收和消耗地震輸入的能量，從而具較高的抵抗地震的能力。

我國是地震多發國家，曾多次遭受大地震襲擊，因此采用鋼結構住宅，可以減少損害，帶來可觀的綜合效益。

3 自如的外形設計、靈活的空間布置

鋼材具有良好的冷彎性能、機械連接、螺栓連接及焊接等性能，因此可以進行組裝和拼接出各種商家喜歡的新異造型，這將會吸引更多的消費者前來圍觀，自然也便成為商家的最終選擇。

鋼結構具有較高的強度，這樣便可以擺脫傳統建筑在空間上受承重墻及構造柱的影響，室內便可以進行無梁無柱的大空間、大跨度的布置這也是鋼結構的最大優點。這也消除了住戶對傳統建筑房間進行隨意改造而造成的隱患。

在空間使用率上，鋼結構的斷面小，與鋼筋混凝土結構相比可增加建筑有效面積8%左右。在建筑風格上，鋼結構住宅寬敞的空間正好提供給住戶一個根據自己的需要及喜好對其進行任意的分隔與布置機會。迎合消費者的這一喜好，從而使鋼結構住宅有了更廣闊的銷售市場，在一定的程度上也可以降低住房銷售難的問題，擴大市場的內需。

4 裝配式施工、工廠化施工

鋼結構具有良好的焊接和螺栓連接功能，這使鋼結構住宅具有很強的靈活性，住戶便可以根據自己的需要靈活得對房間進行布置，滿足了現代居家的需要，更適應了市場的需求。

現在的型鋼和鋼板都在工廠進行加工，生產廠家可以根據商家的需要生產出各種尺寸的鋼結構構件，而且是可以大批量的、高精度的進行生產。與傳統的建筑鋼筋混凝土模式相比，其生產與施工完全不受季節性限制，而混凝土在澆筑過程確受到雨水及寒冷季節的影響而無法進行施工，這樣就可以大大縮短施工的工期（例如：10萬平方米的鋼結構廠房，從生產制作到施工安裝5個月左右即可完成，而鋼筋混凝土結構最少需要24個月）。

5 節能環保

根據統計測算，與傳統建筑的建造方式相比，鋼結構住宅可減少建造用水量80%以上，減少材料浪費20%以上，減少建筑垃圾約80%，綜合節能70%以上，減低建筑后續圍護費用95%左右，同時可減少施工場地占用，提高土地利用率。其次，鋼結構構件幾乎所有的都在工廠加工制造，這樣就大大減少了施工現場工作量，避免了鋼混結構房屋施工現場中眾多建材和建筑垃圾的堆放，有利于環境保護。另外，鋼結構住宅代替傳統的紅磚與鋼筋混凝土，避免用土燒磚帶來的資源浪費，減少了建筑垃圾，減輕了環境壓力。然后，鋼結構材料還可以做到100%的回收或降解，所以鋼結構建筑又被稱為“綠色建筑”，成為可持續發展戰略的新型建筑形式。

6 較低的綜合造價

鋼結構住宅的自重比較輕，因此基礎費用要比鋼筋混凝土建筑減少許多，總的材料用量減少，直接降低了成本費用；此外，鋼筋混凝土的基礎是其施工時間最長的部位，幾乎占到整個建設周期的三分之一，基礎工期的縮短也就意味著間接費用的減少；合理的墻體厚度使得用戶的得房率一般現行建筑要多出8%左右且因為施工快，縮短了資金的周轉期，加快了資金的流動速度，相應地降低了成本，從而降低了綜合造價降低。

除此之外，鋼結構住宅還具有管線線路布置方便、結構體系多元化、綜合成本較低等優勢，這些都足以讓其成為未來建筑的主流。鋼結構住宅的出現將會成為整個中國，乃至全世界建筑史上一次大的變革。

7 結語

鋼結構住宅是時代前進的產物，它的誕生勢必將引領我國建筑史走向新的高峰。鋼結構除了應用于住宅體系外，還廣泛應用于多層工業廠房、石油工程、路橋工程、大型體育場、大型管道容器、塔軌工程等領域，以及舊建筑的改造工程中。

我國一直比較重視鋼結構技術的發展，但我們應該根據實際國情出發，我國的鋼結構技術還不夠成熟，因此必須積極吸納國外的先進的、成熟的相關技術，促進鋼結構住宅的產業化發展，相信我國的鋼結構住宅發展前景勢必一片光明。

[1]高光虎.多高層輕型鋼結構住宅設計[J].建筑結構，2001，31（08）：16-20.

[2]張耀春.鋼結構設計原理[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]吳景松，周曉飛.高層鋼結構住宅設計[C].上海：上海鋼結構住宅研討會論文集，2002.