钢结构在高层住宅中的有效运用

【摘要】20世纪90年代以后，我国在钢的品种、规格、质量和产量得到大幅度的上升，这为我国建筑用钢提供了充足的物质保障，新型的钢结构住宅建筑体系以其独特的优势在我国也得到了越来越广泛的应用和推广。杭州市西湖区转塘单元G-R21-22地块公共租赁住房作为杭州市钢结构住宅产业化推广的试点项目，采用的就是较为先进的钢结构建筑体系。为此，本文着重把转塘单元G-R21-22地块公共租赁住房的钢结构建筑体系（注：由本院2014年设计）作为研究对象，对钢结构在高层住宅中的有效运用进行分析研究。

【关键词】转塘单元；钢结构；高层住宅；有效运用

作为住宅建筑的一个不可缺少的分支，钢结构的住宅有着传统住宅无法比拟的优点，虽说它在我国的起步较晚，但在美国等西方发达国家的发展和应用已经有了上百年的历史，它的出现也极大的带动了当时住宅产业和建筑行业的发展。随着近几年我国钢铁工业的不断发展，钢的品种、规格、质量以及数量都接近或者已经达到了国际领先水平，这为我国发展钢结构提供了重要的物质基础，再加上近年来，我国新型建筑材料、建筑技术的开发和应用，为钢结构的广泛应用提供了宝贵的技术支撑。特别是国家还把钢结构技术作为新的重点技术进行推广，因此，杭州市西湖区转塘公共租赁住房小区作为杭州市钢结构试点项目值得进行研究。

一、相比传统结构，钢结构住宅优势所在

转塘单元公共租赁住房作为杭州市钢结构建筑体系的试点项目，该区域内的高层住房在工程结构上全部都采用了钢结构体系，除此之外，通过技术设计人员进一步设计，使其成为新型钢结构住宅产业化体系的亮点。相比传统钢筋混凝土结构，钢结构住宅的独特优势如下：

（一）大跨度、大开间，方便功能区间灵活分割

转塘公租房单元所采用的钢结构体系属于全框架式结构，它完全改变了传统建筑把墙体作为承重主体的结构模式，并且在进行设计时采用的是大开间布置，从而对建筑空间能够进行更加合理的分割和布置，创造了开放式的住宅环境，让住宅有了更灵活、自由的再分配。极大地便利了住户的二次装修。相比之下，传统建筑体系由于受材料限制，很难进行大开间的布置设计，使得建筑空间开间一般受限于3.5米左右，如果空间过大必须加大梁柱，这不但会影响格局的美观还会增加建筑自身的重量，在挤占有效空间、增加工程造价的同时还会带来一些安全上的隐患。

（二）缩短工期

钢结构建筑本身的形式是结构部件工厂化生产，现场装配的施工模式，这就会使现场用工量大为降低，一般仅为传统结构施工人数的30%～40%，同时还能够极大缩短施工周期，与混凝土施工周期相比足足可以缩短了1/3以上。轻钢结构住宅工业化程度高，现场湿作业少，污染小，符合环保建筑施工的要求，，冬季现浇混凝土施工受到气候影响较大，钢结构住宅由于大部分构件在工厂制作，运往现场进行焊接或用螺栓整体组装，可全天候作业，这样大大加快了施工速度，可以减少开发商的资金成本；另外，钢材回收利用率高也是极具竞争力的优点。

假设该项目施工工程为三年，那么至少可以提前一年竣工，如果按公租房每户每月的租金1000元计算，总户数为800户的话，就足足可以减少900多万元的支出。

（三）出色的抗震性能

钢材本身除其具有很好的刚性和韧性外还具有很强的延展性，根据其材质的不同又具有特殊的抗变形性，且部件与部件之间采用高强度的螺栓连接和焊接，所以当地震发生时，它能够比较好的消抵和吸收地震所带来的能量，从而减轻地震冲击波对房屋结构的破坏，这是其他很难达到的，这在一些地震多发区的高层住宅建设中其意义尤为显著。地震中钢结构建筑的破坏率很小，而钢筋混凝土和砖结构的破坏率极大，占75%以上。对于软弱地基区域，钢结构住宅可以降低基础成本，并减少不均匀沉降发生的概率。

（四）提高住房使用率

钢结构由于本身强度好，因此它自身占用的空间是非常小的，相应的就增加了住房的有效使用面积。据测算，在转塘公租房单元高层建筑结构中钢结构体系所占用的面积仅为钢筋混凝土结构所占面的1/3不到。也就是说，通过使用钢结构能够增加住宅可用面积5%以上，从而增加了建筑物的利用价值，也就等于提升了综合经济效益。本案施工项目所采用的除框架全部采用钢结构以外，其墙体是装配式轻质复合节能墙板，它比一般的建筑结构要薄很多，此次转塘公租房项目的主力户型为69方，采用7.7mm的复合墙板就能够达到120mm传统墙板所能够达到的目的，与抹灰后的墙体厚度相比会足足减少85mm，如果按照每户增加1.5平方米来讲，按该地区周边平均价格1.2万进行计算，其创造的经济效益至少在1500万以上。

（五）使高层建筑施工变得更简单

钢结构在中国最早被普遍接受是从标准工业厂房的施工设计开始，接着被应用在公共设施的设计，如北京的鸟巢，中央电视台新址，杭州的奥体中心，随着这种结构的优势日益显现，它被广泛应用于高层住宅的趋势也势不可挡。因为，它能使棘手变得容易，复杂变的简单，使不可能变为可能。钢结构构件及其配套技术相应部件， 绝大部分可以实现工厂化制作形成产品系列化， 可以实现住宅建筑技术集成的产业化新思路。轻钢结构构件全部模数化，可全部在专门的工厂里加工制作，质量容易保证，而钢筋混凝土结构则需要在现场施工，施工质量易受气候及人为因素的影响。在轻钢结构住宅建造时实行现场安装，易于工厂规模生产和标准化、系列化，降低建设成本，特别是在当下中国人工成本大幅度增长的现状下。

综上所述，通过对钢结构进行分析和研究我们可以了解到钢结构具有施工速度快、抗震性能好、工业化程度高以及轻质高强等方面的特点，在住宅中有着越来越广泛的应用。我国钢结构住宅当前正处在重要的发展阶段，很多技术都存在瑕疵需要进一步的改进和完善，对钢结构这种新型的建筑体系还有待研究。

结束语：

住宅产业化发展将是住宅业发展的必由之路，而住宅产业化的前提是具备与产业化相配套的新技术、新材料和新体系。钢结构住宅建筑的产方式是构件及部件在工厂加工制作后运到现场进行组装，钢结构住宅也被称为从流水线上走下来的住宅。钢结构住宅实现住宅完全工厂化生产，在施工现场组合安装，既减轻现场施工强度，又提高施工效率和工程质量。在对转塘公共租赁住房小区进行设计时我们充分考虑住宅周围的环境和地区特点，所做的设计要能够充分体现时代特征和城市未来建设风貌，力争把该小区打造成为一个充满生机被住户认可的小区。施工时，可以先建小区环境再建住宅，使整个建设过程的自由度大大增加。

由于钢结构住宅易于实现工业化生产、标准化制作，且与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料， 最容易做到设计标准化、模数化和构配件的工厂化、装配化， 施工也便于机械化，国家大力推行住宅产业化，其中主要思路就是在住宅业中使用钢结构。因此研究钢结构体系住宅成套技术，将大大促进住宅产业的快速发展。

参考文献：

[1]范鹏飞. 钢结构住宅的特点、结构体系与发展应用[D].浙江工业大学，2011.

[2]詹瑜. 钢结构住宅发展现状及效益分析[D].华南理工大学，2012.

[3]杨煦. 钢结构住宅结构体系应用研究[D].北京交通大学，2014.