淺談輕型鋼結構住宅的應用

許小玲

摘 要：輕鋼結構住宅是一種新型建筑體系，因其造型美觀、施工速度快、綠色環保等優勢而備受世界各國的青睞。輕型鋼結構住宅的設計與建造，必須要有材性穩定、耐候耐久、安全可靠、經濟實用的輕質圍護配套部品及其與鋼結構的配套技術，尤其是輕質外圍護墻體及其與鋼結構的配套技術。本文通過分析我國輕鋼住宅結構體系的材料、結構特點及要求，

對我國發展輕鋼結構住宅的發展、優勢以及面臨的問題進行了分析。

關鍵詞：輕型鋼結構 住宅 設計與建造 優勢

本文主要說明輕鋼結構建筑中的輕鋼結構住宅。鋼材的強度比混凝土、砌體和木材要高，荷載相同時，所需截面小。如今鋼結構住宅在很多國家開始普及，而我國仍然是以磚混和鋼混框架為主。目前我國提出發展鋼結構住宅己經不是一個簡單的對國際大趨勢的盲目追求，它是我國新一代住宅發展的必然趨勢。輕型鋼結構住宅是一種新的建筑體系，涉及的材料是新型建筑材料，設計方法是“建筑、結構、設備與施工和裝修一體化”的新方法，是一種專業性很強的綜合建筑體系，是房屋建造企業的專業技術和產品。

1、輕型鋼結構材料及要求

所謂“輕鋼結構建筑”，其主要輕型鋼框架結構體系，輕型圍護體系等組成。輕型鋼框架是指由小截面熱軋H型鋼、高頻焊接H型鋼、普通焊接H型或異型截面的型鋼、冷軋或熱軋成型的方（矩、圓）形鋼管組成的純框架或框架支撐結構體系。輕型圍護體系材料宜采用水泥基的復合型多功能輕質條形板材，也可以采用水泥加氣發泡類材料、輕質混凝土空心材料、輕鋼龍骨薄板組合材料等。

我國近幾年來的鋼結構住宅工程實踐表明，結構體系形式呈多樣化發展態勢，有從國外引進的冷彎薄壁型鋼低層住宅建筑，也有用普通熱軋H型鋼結構的多層和高層住宅建筑。但建筑材料和應用技術均滿足不了住宅功能的要求，表現在與鋼結構配套的圍護材料品種少、質量差及科技含量不高等方面，制約了鋼結構住宅的健康發展。輕型鋼結構住宅結構材料要求：輕鋼結構采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度以及硫、磷含量的合格保證。對焊接承重結構的鋼材尚應具有碳含量的合格保證和冷彎試驗的合格保證。對有抗震設防要求的承重結構鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85，伸長率不應小于20%。鋼材的強度設計值和物理性能指標應按現行國家標準《鋼結構設計規范》GB50017和《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》GB50018的有關規定采用。

2、輕型鋼結構的優勢

自重輕，抗震性能好，安全性高；建筑造型簡潔美觀，輕鋼結構房屋的室內水電管線布置一般暗埋在墻體中，因此內部可布置的空間靈活豐富；實現住宅產業化、建筑集成化輕鋼結構住宅構件在工廠大批量、標準化生產，其建筑部件可以現場拼裝，設計、生產、施工一體化，提高了住宅產業化水平；施工快捷、工期短，不受季節限制；綠色、環保，符合國家可持續性發展的要求；防腐耐久，舒適性好；宜于拆卸搬遷；先進的設計技術。利用先進的計算機輔助設計（CAD）例如下圖輕型鋼結構廠房CAD圖紙和計算機輔助制造（CAM）技術，能全面按用戶要求進行設計，且效率高、報價快、造價低、供貨迅速等優點。此外，輕鋼結構住宅是科技含量高的新型建筑，單以墻體保溫隔熱這一項就要比傳統的砌體建筑優越得多，例如100mm左右厚的R15保溫棉，熱阻值與1米左右的磚墻厚度相同。因此這種墻體有著更高的科技含量和節能效果。另外，外墻防水、防潮材料的應用也采用了當今最新的建材，房屋的內墻采用的是防火石膏板。石膏板除具有防火功能外，石膏板所具有的呼吸功能，可在梅雨季節吸收室內空氣中大量的水分，使室內的空氣保持干燥，而在秋冬比較干燥的季節就會把水分釋放出來調節室內的濕度。所以住在周圍是石膏板的房子里，要比磚石水泥砌筑的房子要舒適得多，例如澳大利亞輕鋼別墅。輕鋼結構房屋的窗一般是采用中空玻璃不僅有很好的保溫隔熱功能，而且有較高的隔音功能，隔音程度一般達40分貝以上。住宅中一般配備較高科技含量的設備，主要有中央空調系統、中央熱水系統、中央報警及防火報警系統、電動遙控四庫門等。廚房一般配有現代爐灶、排煙機、洗碗機、垃圾處理機、直飲水等設備應有盡有。

3、目前我國輕鋼結構住宅還面臨一些問題

由于輕鋼結構住宅是新興產業，所以我國現在在技術上還存在許多問題。缺乏有針對性的鋼結構住宅規范，輕鋼結構住宅體系此前在我國屬于技術空白，所以不能滿足我國現行強制性規范的某些條文。部分輕質鋼材材料尚需進口，輕鋼結構住宅體系是在國外尤其是北美地區木屋結構住宅的基礎上發展起來的，這兩種體系雖然在國外已經十分成熟和完善，但是對于我國來說卻完全是新東西，因而各種困難幾乎無處不在。在建材和部品方面，目前建造輕鋼結構試驗工程所需材料許多要從國外運來，甚至有些由外商在中國大陸委托加工的部件，往往也只能到國外去采購；實用性人才不多見，我國建筑類專業的工程技術人員對這一體系知道的很少，而更加缺乏的是熟練技術工人。管理模式不太適應，我國現行的建筑管理模式與輕鋼結構住宅這種工業化生產方式并不適應；建筑保溫和節能問題，由于鋼材傳熱系數大，熱量散失快，且易形成冷橋，因此保溫節能是輕鋼結構住宅要解決的主要問題之一；建筑防火題，鋼材不耐火，輕鋼結構住宅要加強抗火設計及防火措施保護。常用的防火措施有四種：防火涂料法；隔離法；實心包裹法；膨脹漆覆蓋法；建筑隔音問題，聲音傳播分為空氣傳播和固體傳播兩種形式。最重要的還有造價問題，輕鋼結構住宅成本偏高，國內消費者近期還難以接受。

4、關于多層高層鋼結構住宅發展的建議

從近年開始，我們已開始對多層高層輕鋼結構住宅進行研究，但我們初步的研究情況發現，由于多層住宅是定位于比較低的消費群體，所以建造成本一定要相對比低層住宅一定要更低一些。而我們目前做出的測算與目前我國廣泛采用的磚混及鋼筋砼框架體系的建造的住宅成本比有較大的差距。

我認為，在技術上多層輕鋼體系應是成熟的，但與市場所能接受的造價成本差距較大，因此作為輕鋼體系的承重體系，外維護墻、內隔墻及屋頂結構一般采用輕鋼龍骨，整個建筑物的科技含量隨著墻體及屋頂的改進而大大提高，同時建筑物的自重也會大大降低。加上使用面積的增大、建設速度的快捷等的優點，那么輕鋼體系的綜合成本會非常接近普通的磚混框架體系，甚至可能會做到更經濟。它的綜合的經濟、社會效益以及居住質素的優化，是我國傳統建筑住宅所以倫比的。此外應加強門式剛架輕型鋼結構的試驗研究，盡快組織《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102：2002，《壓型金屬板設計施工規程》的修訂工作。結合國內在門式剛架輕型鋼結構設計施工使用中的經驗和出現的問題修改完善規程內容，例如對于我們的門式剛架房屋承載力儲備比美國小的問題；對于廠房高低跨、女兒墻、屋面高差處以及我國多雪地區、強風地區給出特殊的規定要求等等。

5、結束語

現在，我國鋼結構研究已進人一個新的階段，有關規范和標準已經出臺，國內鋼材產量充足，鋼結構住宅的發展已具備了較好的物質和技術基礎。輕鋼結構住宅體系符合國家發展輕鋼結構住宅，建設“百年住宅”，實現小康社會的住宅的目標要求，具有良好的發展前景。我們可以相信，21世紀將是鋼結構快速發展時期，傳統的混凝土結構、砌體結構將會被淘汰，而鋼結構制造、施工企業的前景將非常寬闊。

參考文獻

[1]建設部科技發展促進中心.鋼結構住宅設計與施工技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]陶忠，何保康.發展我國新型輕鋼結構建筑體系[J].中國工程科學，2000（3）.

[3]舒贛平，孟憲德.輕鋼住宅結構體系及其應用[J].工業建筑，2001（8）.

[4]張子陶.輕型鋼結構與其住宅的特點及發展[J].河北工業大學學報2005（1）.