试论轻钢结构住宅的发展前景

摘要：轻钢结构住宅是以经济型钢构件作为承重骨架,采用压型钢板或轻质板材料作为墙面围护结构,并以高强螺栓等连接件和密封材料将承重构件、围护结构构件等在现场组装起来的预制装配式居住类建筑。此类建筑自重轻,安装方便,施工周期短,工业化程度高,抗震性能好,可循环利用,因此在国外得到了广泛的应用。目前轻钢结构已成为发达国家的主要的建筑结构形式。

关键词：轻钢结构 住宅 前景

轻钢结构住宅是以经济型钢构件作为承重骨架，采用压型钢板或轻质板材料作为墙面围护结构，并以高强螺栓等连接件和密封材料将承重构件、围护结构构件等在现场组装起来的预制装配式居住类建筑。此类建筑自重轻，安装方便，施工周期短，工业化程度高，抗震性能好，可循环利用，因此在国外得到了广泛的应用。目前轻钢结构已成为发达国家的主要的建筑结构形式。

一、国内外轻型钢结构住宅的发展

在美国、日本、英国、澳大利亚等发达国家,钢结构应用于住宅已经有几十年的历史了,它们采用工业化程度较高的钢结构建筑体系,建造了大量的钢结构住宅,形成了一批完整的、标准的钢结构住宅体系。近年来,由于环保意识的增强和木材短缺等因素的影响,中低层轻型钢结构正在这些国家快速的应用与发展。在芬兰、瑞典、丹麦、法国等国家,各种钢结构建筑体系已经相当普及,其中瑞典的钢结构尤其是轻钢结构最为发达,轻钢结构预制构件达95%,同时也是当今世界上最大的轻钢结构住宅制造国生产供应欧洲各国。而在北美大陆,有95%以上的低层民用建筑均使用木结构或轻钢结构建造,北美的轻钢结构体系市场也以超过30%的速度快速增长,逐步被市场广泛接受。轻钢结构住宅起源于美国,同时在美国的发展也是最快的, 1965年轻钢结构在美国仅占建筑市场的15%,而到2000年已经上升到75%。住宅用构件和部件的标准化、系列化,以及专业化、商品化、社会化程度很高,几乎达到100%。目前澳大利亚钢结构住宅建造量大约占全部新建住宅的50%,其轻钢结构住宅建筑体系以镀锌冷弯薄壁型钢作为承重结构,镀锌冷弯型钢采用高强、防腐钢卷板,钢板厚度仅为0. 75mm;除基础施工外,其余均为干作业施工安装。由于保护环境,设计合理,竣工迅速,并且具有卓越的抗震性能,钢结构住宅在日本已日趋成熟。根据日本预制装配建筑协会的统计,到20世纪90年代末,日本预制装配住宅中木结构占18%,预制混凝土结构占11%,而钢结构系列的比例已经多达71%。

我国钢结构住宅起步很晚,而轻钢结构住宅在我国尚属实验阶段、起步阶段。目前,我国钢材的产量增长速度比较快, 20世纪80年代以后,我国钢产量逐年增加,达到5 000万t~9 000万t;2003年我国钢产量首次突破2亿t,连续8年居世界首位,而且钢材的品种、规格和产品质量均接近和达到国际先进水平,基本满足发展钢结构住宅建筑的需要,这为发展钢结构住宅提供了材料基础,且极大地促进了轻钢结构的推广和应用[2]。近年来,国内轻钢结构住宅的研发工作已经初步开展,有关部门倡导大力推广使用国产钢材,与国内钢铁生产企业形成互动,促进国内钢铁产业的良性发展。据报道,《轻型钢结构住宅技术规程》于2010年6月由住建部批准,它是我国建筑行业第一部关于钢结构住宅的技术规程,将为我国的轻型钢结构住宅行业提供标准及依据。该规程的出台,标志着我国轻型钢结构住宅产业进入了一个新的发展阶段,轻型钢结构住宅在我国的发展已经具备了较好的物质和技术基础。虽然钢结构住宅以其节能、环保、省地等特点在中国的关注程度日益增加,但推广程度与发达国家相比还存在很大的差距。据了解,中国目前钢结构住宅的比例不足5%,而发达国家一般都在40%以上。

二、钢结构住宅的结构体系

1、冷弯薄壁轻钢或小型热轧型钢龙骨结构体系

这种结构体系主要用于3层以下的低层和别墅住宅中，是由C型或U型或者方钢管组成的龙骨架结构体系，用钢量是普通钢结构的1/3～1/2。楼面梁传递的竖向力是通过柱子与上下龙骨和支撑组成的受力墙壁来承担，水平力则是由作为隔板的轻质楼板传至受力墙壁再传至基础的。

2、无比钢轻钢龙骨结构体系

无比钢轻钢龙骨结构体系是一种冷弯薄壁型钢结构体系，其上部结构由楼板、桁架梁和墙体构成，而结构体系中最基本的单元是小桁架，由冷弯薄壁方（矩）形钢管和V型连接件通过自攻螺丝连接而成，它既可直接作为楼层中的桁架梁，也可充当墙体中的受力骨架。墙体则是通过蒙皮、抗拉钢带和自攻螺丝把若干竖放的小桁架整体装配而形成的，可以建造6层住宅。

3、轻钢密肋柱+复合围护结构体系

这种结构体系是北新集团开发的轻钢住宅体系，是由轻钢密肋柱和复合围护构成，构件经过特殊防腐处理，节能采用先进的维护保温方式，有效避免钢结构中的冷桥和热桥问题。

4、轻钢框架+填充轻钢剪力墙结构体系

这种结构体系也是北新集团开发的，是在独立基础上采用轻钢框架与填充轻钢剪力墙相结合的体系，极大地提高了建筑抵抗地震破坏的能力，适用于6层以下的建筑。除此之外，常用于住宅的结构体系还有纯钢框架结构体系、钢框架―支撑体系、钢框架―筒体体系以及错列桁架结构体系。

三、钢结构住宅的优势分析

1、施工方面的优势

钢结构住宅的大部分构件梁、板、柱都是在工厂制造，在施工现场通过焊缝连接或螺栓连接进行整体组装，生产效率高，且可全天候作业。施工现场作业量小，可以减少施工的临时用地，与传统建筑材料相比，对环境污染小，建筑垃圾少，再加上钢结构本身还可以承担施工荷载，施工时可以节省支模、拆模的材料，加快施工速度，缩短工期，为降低造价、提高效益创造了条件。

2、结构空间功能布置的规划优势

传统的砖混住宅由于是砖墙承重，墙体多，限制了空间布置的灵活性，且家庭在二次装修时若改变墙体布置，既增加了经济负担，又破坏承重墙而增加了危险隐患。钢结构住宅由于材料强度高、重量轻的特点，可以采用大开间的柱网布置，使住宅空间的功能布置划分灵活，可以满足不同家庭的设计需要。同时，钢结构住宅在垂直方向比传统结构能更好地应用错层、跃层结构形式；还有钢结构住宅的构件截面尺寸小，还可以增加使用面积，提高建筑的使用率。

3、结构的承载力和抗震优势

钢结构住宅的材料强度高，与砖石、混凝土相比，在同样的受力条件下，钢结构的构件截面尺寸最小，自重轻，便于安装和运输，且承载能力也最高，适合建造多高层住宅。同时，钢结构住宅的材料还具有良好的塑性、韧性，抗冲击和抗震动能力强，其抗震性能也优越于传统住宅的结构形式。

轻钢结构住宅产业化作为一个新兴的朝阳产业，其结果必将改变我国现在居民的住房水平，满足人们对住宅舒适性的需求。同时，推广和发展轻钢结构住宅，可以带动建材、冶金、化工、机械等几十个相关产业的发展，对于快速拉动国民经济发展，提高建筑业的技术含量和整体水平，促进国民经济结构的调整，实现住宅业的产业化、标准化、规范化具有战略意义。

参考文献：

[1]蔡婷．展望钢结构住宅的发展趋势[J]．建筑技术开发，2003[12]．

[2]王元清等．现代轻钢结构建筑及其在我国的应用[J]．建筑结构学报，2002(1)．

[3]薛小川，崔艳秋．轻型钢结构住宅体系及其应用前景[J]．山西建筑，2007，33(7)．