低多层钢结构住宅体系对比分析

【摘要】随着时代的发展，钢结构在住宅建筑中开始得到广泛的运用，它不但施工周期短、抗震性强、工业化程度高，而且还有良好的经济效益，相对于其他建筑材料，优势非常明显，发展潜力巨大。钢结构住宅体系众多，在选择的时候要对住宅高度、地势环境等具体情况进行认真分析，进而选出合适的结构体系。本文主要是通过对各类低多层结构住宅体系分析，总结它的特点，突出它的优越性。

【关键词】低多层钢结构；住宅体系；对比分析

Abstract：With the development of steel in residential construction began to be widely used, it is not only short construction period, shock resistance, high degree of industrialization, but also good value for money, compared to other building materials, advantages very obvious and huge development potential. Many steel housing system, the choice of the time to the residential height, terrain and environmental careful analysis of the specific situation, and then select the appropriate architecture. This is mainly through the various types of low multilayer structure residential system analysis, summarized its characteristics, highlighting its superiority.Key words：low multilayer steel; residential system; comparative analysis

中图分类号：TU393 文章标识码：A 文章编号：

0.引言

钢结构在一些发达国家已经是主导结构，在大型工业、科教、商业、大空间建筑、生活社区、住宅等建筑中都已经得到了运用。改革开放以后，我国经济发展迅速，建筑业也得到了蓬勃发展，钢在产量和质量上都有一个很大的提升，国家的用钢政策也发生了转变，由最开始的限制用钢，到合理用钢，再到现在的积极用钢。在这样的时代背景下，钢结构住宅也开始不断出现，并因为其结构牢固、外形美观、功能全面、经济效益好等优点迅速得到消费者的认可。

1、低多层结构住宅体系

1.1钢框架—剪力墙体系

在框架结构中，布置数量相当的剪力墙，使钢框架和剪力墙结合起来，一起承担水平荷载，这就是钢框架—剪力墙结构的抗侧力体系[1]。剪力墙的种类较多，在薄壁钢板剪力墙两边添加混凝土板，防止钢板的平面外发生屈曲，从而提高剪力墙的耗能能力和强度，这种被称为组合剪力墙。为了防止出现生脆性破坏的现象，让剪力墙和钢框架进行铰接，这种被称为带缝剪力墙。钢框架承受的是竖向荷载，剪力墙承受的水平荷载。

1.2钢框架—墙板体系

所谓钢框架—墙板体系就是指在框架结构的基础上，沿着建筑的各主轴方向，安装适量的预制墙板。失去稳定性的钢筋混凝土墙板刚度较大，地震时应力较为集中，从而导致墙体出现斜向大裂纹，所以一般采用带竖缝的预制钢筋混凝土墙板，这种墙板在发生强震的时候，不但可以吸收掉大量的地震能，并且各壁柱的载荷能力不会下降。

1.3错列桁架体系

错列桁架体系是由美国麻省理工学院发明的，这种体系建筑布置优越，拉斯维加斯的阿拉汀酒店、美国的国际旅游酒店、加拿大的卡尔加里虹酒店、明尼苏达圣保罗的老人公寓等有名建筑都是由错列桁架体系建造的。我国最早的错列桁架钢结构住宅是在库尔勒。现在，教育部科学技术部已经把错列桁架结构体系列为重点研究项目。柱子、桁架、梁、板是错列桁架结构体系的基本组成部分，把房屋宽度作为桁架跨度，把房屋高度作为桁架高度，把柱作为桁架两端的支撑点，在相邻轴线上交错布置，这样在两个相邻桁架之间构造一个较大空间给每层楼面。无斜杆桁架、帕氏桁架、混合型桁架、受拉单斜腹杆桁架等是错列桁架的常见形式。矩形是错列桁架结构体系平面布置使用较多的形状，相对矩形，T形、半圆形、L形等比较复杂，使用较少。

1.4低层冷弯薄壁型结构体系

传统的木结构住宅体系和低层冷弯薄壁型钢结构体系在居住空间对人的亲和力、围护和装修所用的材料等方面没有太大差别，两者最大的区别在于：传统的木结构住宅采用的是木承力构件，而低层冷弯薄壁型钢结构体系采用的是钢承力构件[2]。钢承力构件承受能力更强，开间跨度更小，每个住宅单元的长度不超过19m，最长宽度为13米，因此，它受到了很多消费者的青睐，得到了迅速的推广。低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系优点颇多，比如：施工周期短、重量轻、抗震性强、开间跨度小、与普通钢的配合性强、回收利用率高、经济实惠等，在国外，它已经在低多层住宅结构中占据了主体地位，相信在不久的将来，也同样会是我国低多层住宅结构的主体。

1.5无比轻钢龙骨体系

由楼板、桁架梁、基础、墙体组成的无比轻钢龙骨体系是一种新型的钢结构体系，它具有许多优点，比如：隔热、维持温度、防火、施工周期短、抗震性强、荷载能力强、重量轻等[3]。小桁架是无比轻钢龙骨体系的最基本单元，它是由V型连接件和冷弯薄壁矩形钢管攻破螺丝相接而成，不仅可以作为墙体中的受力骨架，还可以作为桁架梁。

1.6钢框架体系

钢框架结构体系主要有以下优点：一，具有较高的构架强度，梁柱截面小，从而扩大建筑物的净空面积；二，容易操作，为用户预留较大空间；三，施工周期短，承力明确，传力迅速；四，抗震能力强，耗能能力强、自振时间长；五，与其它结构体系的结合性强，便于设计。相对于纯框架体系，它的优势明显，所以，在多层住宅中应用更为广泛。

2、低多层钢结构住宅体系与传统住宅体系的对比

2.1施工速度的对比

钢结构相对于砖混结构和钢筋混凝土结构更适合于工业生产，只需十天就可以完成钢框架的安装，从而在各层进行交叉运作。钢结构体系的建筑面积可以达到55337094平方米，而砖混结构体系只有9987平方米，钢结构体系的相对提前工期为0.017平方米，而砖混结构体系只有0.011平方米。由此可见，钢结构体系的施工速度远远快于混转结构体系，施工速度的加快，就使得资金周转速度加快，从而可以节省很多利息，提前还贷。比如，贷款3000万，年利率为10%，建筑面积都按钢结构的5000平方米计算，钢结构体系可以提前工期900天，砖混结构提前工期70天，那相对节省的利息也会大大不同，钢结构体系可以节省利息51万元，砖混结构体系可以节省利息33万元[4]。

2.2基础费用的对比

自身重量存在差异的主体结构，在地基基础的费用、形式上也会存在差异，即使在地质构造、工程高度、建筑层数等方面相差无几的情况下，钢结构体系和传统结构体系的工程造价也不会相同，钢结构体系基础成本为90元，砖混结构体系基础成本为130元，在工程面积相同的情况下，钢建构体系节约成本24元，砖混结构体系节约成本1元。

2.3面积使用率的对比

钢材的强度高，当要承受相同压力的时候，梁柱截面尺寸占用的面积更小，进而扩大了建筑的使用面积，假设房屋以面积出售，按照开发商每平方米的纯收入为1000元，相同面积的建筑，开发商获得的利益也会不同。详情见表一。

表一相同面积的利益对比

2.4综合经济效益的对比

把施工速度、基础费用、面积使用率三者结合起来进行综合对比，就会发现低多层钢结构住宅体系较之于传统结构住宅体系要优越得多，两者产生的经济效益也会有很大不同。详情见表二。

表二 综合经济效益对比 （万元）

3、结语

总而言之，低多层钢结构住宅体系优势明显，主要体现在以下几点：一，舒适美观，钢结构住宅使用的都是新材料，能够保温隔热、防水防火，并能起到很好的隔音作用；二，环保节能；三，节约用地；四，施工周期短；五，有利于促进住宅产业化；六，综合效益高；七，符合我国新农村建设的实情[6]。但是，它的发展也受到一些因素的限制，比如：防护成本高，材料难以配全，熟练掌握技术的人员少等，但这依然阻挡不了低多层钢结构住宅的优势，它在多层住宅中，应用前景广阔。

【参考文献】

[1]周绪红，石宇，周天华.低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系[J].建筑科学与工程学报，

2008,2(12)：45—47

[2]李登满.冷弯薄壁型无比钢建筑体系[J].建设科技，2010,3（18）：34—36

[3]王小平，刘峰，蒋沧如..新型轻钢龙骨体系水平位移有限元方法[J].工业建筑，2011，（7）：13—14

[4] 赵赤云，杨凤丽，张玉清.钢结构住宅的现状及其综合经济效益分析[J]. 北京建筑工程学院学报. 2009(02)

[5] 刘红玉，张家兴，岳美芬.轻型钢结构体系在我国住宅建筑中的应用前景[J]. 建筑技术开发. 2009(05)