我國裝配式鋼結構住宅體系的現狀

(西安工業大學建筑工程學院 陜西 西安 710000)

我國裝配式鋼結構住宅體系的現狀

鄒超

(西安工業大學建筑工程學院 陜西 西安 710000)

新世紀以來，隨著國家經濟的快速發展，人均生活水平的顯著提升，人們對于居住環境和住房條件的要求也隨之提高。如今，傳統的鋼筋混凝土結構住宅形式已經逐步滿足不了人們的需求，為了解決這一矛盾，裝配式鋼結構住宅體系逐步進入國內市場，總體走向從成熟。裝配式鋼結構住宅具有模塊化、標準化的特點，適應工業化發展需求，且抗震性能優越、施工周期短、鋼材可回收等顯著特點。本文主要闡述了我國裝配式鋼結構住宅體系的現狀及發展前景。

裝配式；鋼結構住宅體系；發展與應用

一、鋼結構住宅體系概念及特點

(一)鋼結構住宅體系概述。我國鋼結構住宅起步較晚，大規模研究開發、設計制造、施工安裝結構住宅還是最近幾年發展起來的，觀望著多，需求量少，實施者少。近年來，隨著全球經濟的迅速發展，鋼結構住宅體系在發達國家和地區得到了深入發展，并逐步走向成熟。國外鋼結構住宅的快速發展，這對國內鋼結構住宅的發展和應用有很大的借鑒作用。通常所說的鋼結構住宅是指以鋼結構住宅為最終產品，通過社會化大生產，將鋼結構住宅的投資、開發、設計、施工、售后服務等過程集中統一成為一個整體的組織形式。

(二)鋼結構住宅體系的特點。與傳統的鋼筋混凝土住宅相比，裝配式鋼結構具有以下特點：

(1)空間布置靈活、工業化程度高，符合產業化要求。鋼結構住宅所有結構構件均可采用工業化生產方式，實現技術集成化，拆裝方便，適宜大批量生產，這改變了傳統的住宅建造方式，促進了住宅產業從粗放型到集約型的轉變，提高了房屋住宅的技術水平，同時促進了生產力的發展。

(2)施工周期短、產品質量高。由于鋼結構住宅體系具有工廠預制，現場拼裝，現場作業量小等特點，因此施工周期可以大大縮短，現場資源消耗和各項現場費用都相應減少。與鋼筋混凝土結構相比，裝配式結構能夠縮短建造周期，提前發揮投資效益，加快了資金周轉，降低建設成本。

(3)自重輕、承載力高、抗震性能好。裝配式鋼結構住宅的主要承重構件采用新型建筑材料薄壁鋼管和輕型熱壓型鋼，有效的減少了房屋自重。同時，圍護結構均采用輕質材料，質量是傳統鋼筋混凝土住宅的1/2左右。由于鋼材是彈性變形材料，因此能大大提高住宅的安全可靠性。鋼結構強度高、延性好、自重輕，可以大大改善結構的受力性能，尤其是抗震性能。

(4)綠色、環保、節能滿足可持續發展。裝配鋼結構住宅工廠加工生產、現場裝配，降低能耗的同時，減少施工中產生的噪音和揚塵。此外，鋼材可以回收再利用，建造和拆除時對環境污染小，屬于綠色環保建筑體系。

(5)經濟效益高。鋼結構住宅結構自重輕、構件截面小、節省能耗，這就大大降低了施工難度和節約了人工費用。因此，從長遠可考慮，我國裝配式鋼結構在不久的將來將會取得更顯著的經濟效益。

二、國內主要鋼結構住宅結構、圍護體系的形式

鋼結構住宅結構體系

目前國內能夠設計并已經實際應用的裝配式鋼結構住宅主體結構體系主要有四種：鋼管束柱組合結構、鋼框架-支撐結構、鋼框架-剪力墻結構。

(一)鋼管束柱組合結構。鋼管束柱由高頻焊接而成的空腔組成，內灌自密實混凝土，可以根據結構中不同的位置而設計成L型、T字形、一字形、工字型、十字形等，樣式靈活。其結構作用原理與混凝土剪力墻結構相似，由鋼管束柱體系代替傳統的混凝土剪力墻。該結構體系解決了鋼結構住宅中的“露柱”問題，提高了得房率；由于是剪力墻結構，建筑平面布置靈活；用鋼量省，基礎造價較低。

(二)鋼框架-支撐結構。方鋼管混凝土框架-H型鋼梁-支撐結構。這種結構是目前應用最多的結構類型。方鋼管混凝土框架-H型鋼梁-支撐結構的優點是：有成熟的設計規范可依；不需要增配專業的生產設備和生產人員，普通的鋼結構廠即可加工制作。缺點是：用鋼量相對較大；“露梁露柱”，戶型的設計受柱子的布置限制，建筑使用效果不佳；現場焊接工作量大，質量不易保證。

(三)鋼框架-剪力墻結構。這種結構體系，利用混凝土剪力墻作為結構的抗側力構件，大大提高了結構的抗側剛度，解決了框架-支撐結構中支撐構件很難布置的問題，并且降低了用鋼量。在國內已經實施的項目中，采用的鋼框架-剪力墻結構主要有兩種：鋼管混凝土框架-混凝土剪力墻結構，方鋼管混凝土組合異形柱-混凝土剪力墻結構。

三、 裝配式鋼結構住宅發展阻力

(一)市場接受度低。鋼結構住宅的發展面臨的首要問題是現階段社會對這種新的住宅體系還存有疑問。毋庸諱言，鋼結構住宅在防火、梁柱節點做法、樓板形式、配套墻體材料、經濟性上尚有許多不完善的地方。中國消費者由于長期居住在磚混或鋼筋混凝土結構的住宅中，習慣將混凝土住宅的優勢與鋼結構住宅的劣勢作比較。強大的慣性力量的轉變不是一朝一夕的事情，這需要一個逐步接受的過程。

(二)標準規范缺乏。預制裝配式住宅的相關設計、施工標準規范欠缺，與之相關的施工工藝、工法和安全規程也還未建立，甚至在某些方面和國內現行的建筑技術標準、規范在很多地方還不兼容，使得設計、審批、驗收無標準可依。這對工業化住宅的大規模推廣是一個障礙。

(三)工程造價偏高。造價偏高是阻礙鋼結構住宅發展的關鍵因素，特別是與傳統的鋼筋混凝土結構住宅相比，鋼結構造價明顯較高。采用預制裝配式的建造方式之后，構件作為工業產品進入施工單位，還增加了稅收環節，在房價日益高漲的背景下消費者更難以接受。

四、裝配式鋼結構住宅未來發展建議

鋼結構住宅設計有模塊化、標準化、系列化的特點，可以達到工廠化和裝配化的要求，并且抗震性能優越、工業化程度高、施工周期短、綜合技術經濟指標好。

(一)加強政府對預制裝配式鋼結構住宅產業化的推進作用。在推廣預制裝配式鋼結構住宅的道路上，政府的引導作用不可忽視。國家有關部門應制定相應的激勵和扶持政策，對已建成的示范工程應及時進行經驗總結和宣傳，使之成為今后的發展模式。此外，政府還應當投入一定的科研資金，鼓勵科研單位開展輕鋼結構住宅及相關技術的研究工作。加強政府在預制裝配式鋼結構住宅產業化進程中的作用，通過在政府主導項目中采用住宅產業化的建設，有助于推動住宅產業化生產產品為市場所接納，也通過政府的示范效應，帶動住宅產業化的發展。

(二)引入BIM技術。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型。BIM提供了一種交互式的預制裝配式住宅虛擬設計平臺，可針對每個預制構件，建立構件信息化系統。在構件制作、施工前對構件進行虛擬三維檢討，以期在制作和施工前發現存在的各種問題并予以解決。

五、結語

裝配式鋼結構住宅在我國處于起步階段，其發展面臨很多問題。但從社會綜合效益分析以及改善住宅品質、提高安全生產和文明施工水平、縮短施工周期、減少對熟練勞動力依賴等潛在價值來看，發展工業化預制裝配式建筑技術，是國家和地區社會經濟發展到一定水平的必然選擇，也是住宅產業化是我國住宅業發展的必由之路。

[1]吳京戎，劉文生.鋼結構住宅產業標準化推廣方式研究[J].中國水運。2013(3)

鄒超(1992-),男，漢族，安徽池州市人，研究生在讀，工學碩士，西安工業大學建筑工程學院結構工程專業，研究方向結構體系與優化設計。