輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅簡述

李亞楠 王茹

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)作為天然的裝配式建筑，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、公共建筑中，但鋼結(jié)構(gòu)在住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍不夠充分。隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)的提出，輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種年輕而富有生命力的住宅結(jié)構(gòu)形式正在嶄露頭角。本文主要介紹了輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢以及在我國推廣發(fā)展的瓶頸。

關(guān)鍵詞：輕型鋼結(jié)構(gòu)；優(yōu)勢；瓶頸

1 概述

建筑業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時也產(chǎn)生了新的需求變化，節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源成了建筑業(yè)的新的內(nèi)在需求，由此我國提出推動新型建筑工業(yè)化發(fā)展這一要求。

依建筑物主體結(jié)構(gòu)組成材料不同建筑物可以分為：木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 、混合結(jié)構(gòu) （鋼筋混凝土+型鋼）。本文所述輕鋼結(jié)構(gòu)住宅主要是一種以小截面的熱軋 H型鋼、 高頻焊接H型鋼、普通焊接H型鋼或異形截面型鋼、冷軋或熱軋成型的鋼管等構(gòu)件構(gòu)成的純框架或框架一支撐結(jié)構(gòu)體系并大量采用輕質(zhì)圍護(hù)隔離材料的單層或多層建筑結(jié)構(gòu)。

我國早已經(jīng)開始推廣輕鋼結(jié)構(gòu)了，1999年國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)將“輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開發(fā)和應(yīng)用”作為我國建筑業(yè)用鋼的突破點(diǎn)，并且正式列入國家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目。

上世紀(jì)九十年代中期在新疆庫爾勒就建造了一個輕鋼結(jié)構(gòu)的多層住宅小區(qū)。大規(guī)模研究開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅是近幾年才發(fā)展起來的。目前在北京、天津、山東萊蕪、安徽馬鞍山、上海、廣州等地開展低層、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)工程。北新建材聯(lián)合日本新日鐵成立了北新房屋公司，在連云港大量推廣輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅。住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心、國內(nèi)的企業(yè)，以及民間建筑事務(wù)所，都在積極推廣輕鋼住宅。

2 輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅優(yōu)勢

2.1 結(jié)構(gòu)性能好，輕質(zhì)高強(qiáng)，抗震性能佳

鋼材強(qiáng)度較高，彈性模量也高。與混凝土和木材相比，其密度與屈服強(qiáng)度的比值相對較低，因而在同樣受力條件下鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面小，自重輕，便于運(yùn)輸和安裝，適于跨度大，高度高，承載重的結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延展性，當(dāng)結(jié)構(gòu)在動力沖擊荷載作用下破壞時吸收較多的能量，可降低脆性破壞的危險程度。參照相關(guān)規(guī)范對于各類結(jié)構(gòu)型式的限高規(guī)定。例如對于8度抗震設(shè)防烈度，混凝土框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度為45米，混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度為100米，鋼框架最大適用高度為90米，帶支撐鋼框架最大適用高度為200米，鋼筒體為260米，配筋砌塊砌體為30米，普通無筋磚砌體為18米。由此可以粗略的認(rèn)為同等抗震設(shè)防烈度下抗震性能排序如下：鋼筒體>帶支撐鋼框架>混凝土剪力墻≈鋼框架>混凝土框架>配筋砌塊砌體>普通無筋磚砌體。

2.2 鋼材可回收，比砌體、混凝土更節(jié)能環(huán)保

鋼材屬于可循環(huán)使用的材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)美國每年產(chǎn)鋼量的68%來源于回收的舊鋼材。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅中使用的大部分材料為鋼材，均可以回收再利用，因此輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅可以有效的節(jié)省材料。

鋼結(jié)構(gòu)建筑施工現(xiàn)場中除了基礎(chǔ)施工時用到水之外基本沒有濕作業(yè)，相較于混凝土、砌體建筑不會產(chǎn)生粉塵、污水等污染，并且能夠起到節(jié)約用水的作用。

2.3 工廠加工，質(zhì)量有保證

輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均為工廠規(guī)模化機(jī)械加工，能夠做到精度保證、質(zhì)量保證。

2.4 自重輕，基礎(chǔ)造價低

鋼材的抗拉、抗壓、抗剪性能較好，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面相對較小、自重輕。一般情況下高層鋼筋混凝土建筑物的自重在1.5-2.0噸/平方米，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑物的自重在1噸/平方米以下，大大降低了結(jié)構(gòu)自重，從而降低了基礎(chǔ)造價。

2.5 施工工期短

輕型鋼結(jié)構(gòu)體系可以為施工提供較大的空間及施工作業(yè)面，柱子的吊裝、鋼框架梁的安裝、鋼筋混凝土樓板的澆筑等，可以實(shí)行立體交叉作業(yè)。可以在上部鋼結(jié)構(gòu)部分施工的同時進(jìn)行下部內(nèi)部裝飾裝修，大大縮短工期。

2.6 建筑使用面積大，空間功能布置靈活

輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面小，復(fù)合墻面薄，從而增大建筑使用面積。而采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系改變了傳統(tǒng)的砌體或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中以墻承重的形式，可以根據(jù)設(shè)計(jì)和使用靈活的分隔空間。

3 輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的瓶頸

3.1 技術(shù)人員短缺

在技術(shù)人員方面，由于國內(nèi)無論中等或是高等專業(yè)學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容中均少涉及輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，因此我國建筑類專業(yè)的工程技術(shù)人員對這一體系知之甚少，而更加缺乏的是熟練技術(shù)工人，所以雖然這一體系單純從技術(shù)層面上講并無多少難度，但真正推行起來卻往往缺乏技術(shù)人才。

3.2 輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅造價高

目前輕鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的報(bào)價大約是同條件傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)住宅的1.5倍左右，國內(nèi)消費(fèi)者近期還難以接受。然而這種價格在國外比起其它結(jié)構(gòu)形式住宅的造價來說，卻具有很強(qiáng)的競爭力，這也就是為什么輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在國外能夠蓬勃發(fā)展的原因。在我國由于科技和生產(chǎn)力發(fā)展水平不高，勞動力價格便宜，但人均收入偏低，導(dǎo)致了造價偏高的鋼結(jié)構(gòu)住宅對于傳統(tǒng)建筑形式住宅的競爭優(yōu)勢反倒不夠明顯。

3.3 輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅嚴(yán)重依賴配套產(chǎn)業(yè)

輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅主體結(jié)構(gòu)除了鋼結(jié)構(gòu)骨架外還需要各種復(fù)合圍墻及預(yù)制板，這些預(yù)制墻板、屋面板、墻體內(nèi)填保溫材料、防火材料的生產(chǎn)并沒有形成完備的產(chǎn)業(yè)體系。國內(nèi)現(xiàn)在流行的混凝土、砌體結(jié)構(gòu)建筑形式，墻體基本為現(xiàn)場濕法砌筑，而輕鋼結(jié)構(gòu)需要配套預(yù)制墻板。并且輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅內(nèi)裝修材料、裝置方法的配套也存在欠缺，比如把熱水器、空調(diào)安裝到鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制墻板上的方法和現(xiàn)在安裝在砌體墻上的方法還是有很大差別的。

3.4 定期檢修維護(hù)成本高

鋼材由于其自身的耐腐蝕性差的特點(diǎn)其耐久性還是不如混凝土。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)每年因腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失在400億元人民幣以上，每年9000萬噸鋼產(chǎn)量中，約30%被各種形式的腐蝕消耗掉。這就需要鋼結(jié)構(gòu)建筑在使用過程中要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期的除銹防銹。

鋼材具有耐溫性差的特點(diǎn)，鋼材的許多性能都受溫度影響很大。例如：屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和彈性磨具等，隨溫度的升高而下降。一旦發(fā)生火災(zāi)，溫度急劇升高，鋼結(jié)構(gòu)就將因溫度過高而失去相應(yīng)的承載能力。所以做好鋼結(jié)構(gòu)的防火處理相當(dāng)關(guān)鍵。這也要求鋼結(jié)構(gòu)建筑在使用過程中要定期對防火涂層進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

4 結(jié)束語

建筑工業(yè)化是我國建筑發(fā)展的必由之路，而住宅產(chǎn)業(yè)化是建筑工業(yè)化的重點(diǎn)。輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系依托于鋼結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化的制作，符合綠色環(huán)保節(jié)能的新理念，符合我國住宅產(chǎn)業(yè)化的核心要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于春剛. 住宅產(chǎn)業(yè)化—鋼結(jié)構(gòu)住宅圍護(hù)體系及發(fā)展策略研究[D]. 同濟(jì)大學(xué)， 2006.

作者簡介：

李亞楠（1990— ）性別：女 ，民族：漢 籍貫：山東省濟(jì)寧人 學(xué)歷：本科，畢業(yè)于石家莊鐵道大學(xué)，現(xiàn)有職稱：助理工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。