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摘要: 钢结构住宅是目前我国重点推广的建设项目,是我国住宅工业化的发展方向。因其材料和结构形式的特点,钢结构住宅具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和综合经济效益好等优点。但推广和应用钢结构住宅还需解决一系列的问题。
关键词: 钢结构; 住宅; 工业化; 推广和应用
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
随着国民经济的持续稳定发展,我国城镇住宅的供求总量呈现出多元化不断增长的态势。市场的多元化需求带来了住宅产业的变革,目前我国住宅建设的工业化程度还很低,施工仍以现场操作业为主,施工周期长，生产效率低。减少现场的湿作业,简化建造程序,改善工作条件和环境,提高住宅质量和性能,降低劳动强度,提高劳动生产率的工业化过程是住宅建设技术与管理水平的综合体现,工业化程度的高低体现了住宅产业现代化的水平,是住宅产业现代化的根本性标志。
建国60多年来,我国的钢材产量有了很大的发展,特别是近10年钢产量和现代化建设用钢量的矛盾得到很大缓解,呈现出供大于求的明显态势。但是我国用钢结构并不合理,大都用于钢筋混凝土结构和砖混结构,真正钢结构的用钢量只占建筑用钢的4.8% 。而且目前钢结构体系在我国的应用也主要在高层、超高层建筑和工业厂房等，钢结构技术在住宅中的运用,对钢结构住宅技术的推广和发展、完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。
一、钢结构的特点：
钢结构和其它材料的结构相比，有如下一些特点。
1、材料的强度高,塑性和韧性好。钢材和其它建筑材料如砼、砖石和木材相比，强度要高得多。因此特别适用于跨度大或超高、超重的建筑构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。
2、材质均匀,与力学计算的基本假定比较符合。因钢材的冶炼和轧制过程中质量可以得到严格的控制，材质波动的范围小，钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体的力学基本假定，所以在一定的应力幅度范围内是理想弹性体。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算比较符合，结果准却可靠。
3、钢结构工业化程度高,拆迁方便。钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械化操作，因些大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精度较高。构件在工地拼接，可以采用安设简便的普通螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短工期。小量的钢结构和轻钢屋架，也可在现场就地制造，随即用简便机械吊装。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
4、钢结构的质量轻。钢材的密度虽比砼等建筑材料大，但鋼结构却比钢筋砼结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比钢筋砼大得多。以同样的跨度承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不超过钢筋砼屋架的1/4～1/3，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，屋盖结构质量轻，对抵抗地震作用有利，且可减轻下部结构和基础的负担。
二、钢结构住宅工业化发展的优势及其推广价值：
1、建筑功能分区的可变性强。在居住建筑中，建筑师和居民一直希望能够有大跨度的灵活空间，这样，可以根据需要进行任意分隔，平面布局更加灵活多样。传统住宅由于所用材料的性质，限制了空间布置的自由。如果开间过大，就会造成楼板的厚度大，梁柱截面过大，不但影响室内的美观，而且加大结构的重量，增加了土建的投资。居民在二次装修时经常自行改变墙体布置，既增加了经济负担，又因破坏承重墙体而增加了危险隐患。钢结构住宅可以利用钢材的强度高的特点，采用大开间柱网的布置，使建筑平面根据用户需要分隔灵活，利用非承重墙体灵活分隔室内空间，形成开放式住宅。这样一来又带来了住宅建筑设计的一次变革，告别了一个楼道乃至一幢楼的居民只能选择建筑师设计一套户型的历史。再辅之以预制化装修，使得建筑施工和室内装修形成一体的工业化过程，大大缩短了施工周期，节约了人力物力财力，又能使装修质量得以保证。
2、房屋自重轻,抗震性能优越。承受相同荷载的构件，钢结构截面最小；而各种相同的构件截面，钢结构承载力最大。钢结构住宅由于自身的材料特点，使得其自重远小于同类型砖混结构或钢筋砼结构住宅，一般只有后者的1/3～1/2，这样基础费用可大量减少，自身所承受的地震作用也小得多。而且，钢材具有较好的塑性和延性，有较好的吸能能力。因此，抗震性能好，结构安全度高。据测试钢结构建筑可以抵抗8度以上地震，特别适合我国东南沿海及多震地区建造。在日本因其优越的抗震性能而深受欢迎，钢结构住宅占总住宅量的70%以上。
3、生产自动化、施工装配化程度高。由于钢结构住宅的大部分构件（包括梁柱和墙体）可以由电脑控制生产线操作，工厂化生产。可以与各种建筑材料、装饰材料配套使用，其材质坚固轻便、运输方便、集成度高，使施工操作简便，减少施工现场湿作业，通过焊接或螺栓进行整体组装实现在现场快速安装，可以全天候工作。施工现场作业量小，减少施工临时用地，与传统建筑材料相比，对周围环境污染小，提高施工的机械化水平。由于钢结构本身可作为刚性结构承担结构荷载和施工荷载，施工时可节省支模、拆模材料，从而降低成本、节省工时，大大加快施工速度，一般房屋的建造只需三个月即可完成。同时，施工不受气候和季节影响，做到保质保量快速交房。
4、综合经济效益好,具有可持续发展性。由于钢结构住宅构件截面小，与钢筋砼结构和砖混结构相比，自重大大减轻，地基处理就比较容易，使用一般条基即可，而基础在传统工程的造价中所占的比例较大，从而有效减少项目投资。钢结构承载力高，可以建成跨度和开间较大的结构平面，省去承重墙和部分柱。新型材料的预制墙体代替了传统的机制粘土砖，减少或避免侵占耕地，保护有限的土地资源和环境。
三、我国推广钢结构住宅需解决的问题和处理方法：
虽然我国目前的钢结构住宅的研究和推广已进入一个新的阶段,有关规范和标准也相继出台,并且有能力生产高标准建筑钢材,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质技术基础。但是在推广和应用的实际操作中还面临一些问题。
1、完善钢结构住宅设计施工的规范和标准。 一是从小范围试点中建立行业标准,总结经验，形成一批完整的、标准化、系列化的建筑体系，再大力推广应用；二是借鉴国外规范标准,做好移植和国产化的工作。
2、国家应在产业政策上加强引导和宣传。除了特殊怀念砖木结构的人外，几乎没有人怀疑钢结构的优点。但是，开发商在一次性投入相对较高，而现在面临激烈的市场竞争，开发商不愿面对这样的投入。因此，国家要广泛宣传轻钢结构的益处，让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。同时,还应进一步结合建设部出台的限制粘土砖的政策,对钢结构住宅的开发给予鼓励和支持。
3、钢结构住宅的区域化。如经济基础较好、劳动力相对缺乏、用户对户型的个性化要求较高和地震多发地区等，可大力推广钢结构住宅。
总之，随着我国劳动力成本的不断增加和对环境要求的不断提高,钢结构住宅将成为我国住宅工业化的发展方向和趋势。面对经济的发展、抗震要求的提高、设计人性化、人口逐步老龄化和可持续性发展的要求，我国现阶段的这种住宅生产模式将面临诸多问题。因此，我们可以使住宅走向以标准化、系列化、通用化建筑构配件、建筑部品为中心，组织专业化、社会化生产和商品化供应，形成住宅产业现代化。
参考文献：
[1]金鹏。轻钢结构住宅发展[J]。油气田地面工程，2002，21（1）：32-33。
[2]刘声扬。钢结构[M]。第2版。武汉：武汉工业大学出版社。1992。
[3]刘声扬。钢结构凝难释义[M]。第2版。武汉：中国建筑工业出版社。1998。
关键词: 钢结构; 住宅; 工业化; 推广和应用
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
随着国民经济的持续稳定发展,我国城镇住宅的供求总量呈现出多元化不断增长的态势。市场的多元化需求带来了住宅产业的变革,目前我国住宅建设的工业化程度还很低,施工仍以现场操作业为主,施工周期长，生产效率低。减少现场的湿作业,简化建造程序,改善工作条件和环境,提高住宅质量和性能,降低劳动强度,提高劳动生产率的工业化过程是住宅建设技术与管理水平的综合体现,工业化程度的高低体现了住宅产业现代化的水平,是住宅产业现代化的根本性标志。
建国60多年来,我国的钢材产量有了很大的发展,特别是近10年钢产量和现代化建设用钢量的矛盾得到很大缓解,呈现出供大于求的明显态势。但是我国用钢结构并不合理,大都用于钢筋混凝土结构和砖混结构,真正钢结构的用钢量只占建筑用钢的4.8% 。而且目前钢结构体系在我国的应用也主要在高层、超高层建筑和工业厂房等，钢结构技术在住宅中的运用,对钢结构住宅技术的推广和发展、完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。
一、钢结构的特点：
钢结构和其它材料的结构相比，有如下一些特点。
1、材料的强度高,塑性和韧性好。钢材和其它建筑材料如砼、砖石和木材相比，强度要高得多。因此特别适用于跨度大或超高、超重的建筑构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。
2、材质均匀,与力学计算的基本假定比较符合。因钢材的冶炼和轧制过程中质量可以得到严格的控制，材质波动的范围小，钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体的力学基本假定，所以在一定的应力幅度范围内是理想弹性体。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算比较符合，结果准却可靠。
3、钢结构工业化程度高,拆迁方便。钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械化操作，因些大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精度较高。构件在工地拼接，可以采用安设简便的普通螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短工期。小量的钢结构和轻钢屋架，也可在现场就地制造，随即用简便机械吊装。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
4、钢结构的质量轻。钢材的密度虽比砼等建筑材料大，但鋼结构却比钢筋砼结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比钢筋砼大得多。以同样的跨度承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不超过钢筋砼屋架的1/4～1/3，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，屋盖结构质量轻，对抵抗地震作用有利，且可减轻下部结构和基础的负担。
二、钢结构住宅工业化发展的优势及其推广价值：
1、建筑功能分区的可变性强。在居住建筑中，建筑师和居民一直希望能够有大跨度的灵活空间，这样，可以根据需要进行任意分隔，平面布局更加灵活多样。传统住宅由于所用材料的性质，限制了空间布置的自由。如果开间过大，就会造成楼板的厚度大，梁柱截面过大，不但影响室内的美观，而且加大结构的重量，增加了土建的投资。居民在二次装修时经常自行改变墙体布置，既增加了经济负担，又因破坏承重墙体而增加了危险隐患。钢结构住宅可以利用钢材的强度高的特点，采用大开间柱网的布置，使建筑平面根据用户需要分隔灵活，利用非承重墙体灵活分隔室内空间，形成开放式住宅。这样一来又带来了住宅建筑设计的一次变革，告别了一个楼道乃至一幢楼的居民只能选择建筑师设计一套户型的历史。再辅之以预制化装修，使得建筑施工和室内装修形成一体的工业化过程，大大缩短了施工周期，节约了人力物力财力，又能使装修质量得以保证。
2、房屋自重轻,抗震性能优越。承受相同荷载的构件，钢结构截面最小；而各种相同的构件截面，钢结构承载力最大。钢结构住宅由于自身的材料特点，使得其自重远小于同类型砖混结构或钢筋砼结构住宅，一般只有后者的1/3～1/2，这样基础费用可大量减少，自身所承受的地震作用也小得多。而且，钢材具有较好的塑性和延性，有较好的吸能能力。因此，抗震性能好，结构安全度高。据测试钢结构建筑可以抵抗8度以上地震，特别适合我国东南沿海及多震地区建造。在日本因其优越的抗震性能而深受欢迎，钢结构住宅占总住宅量的70%以上。
3、生产自动化、施工装配化程度高。由于钢结构住宅的大部分构件（包括梁柱和墙体）可以由电脑控制生产线操作，工厂化生产。可以与各种建筑材料、装饰材料配套使用，其材质坚固轻便、运输方便、集成度高，使施工操作简便，减少施工现场湿作业，通过焊接或螺栓进行整体组装实现在现场快速安装，可以全天候工作。施工现场作业量小，减少施工临时用地，与传统建筑材料相比，对周围环境污染小，提高施工的机械化水平。由于钢结构本身可作为刚性结构承担结构荷载和施工荷载，施工时可节省支模、拆模材料，从而降低成本、节省工时，大大加快施工速度，一般房屋的建造只需三个月即可完成。同时，施工不受气候和季节影响，做到保质保量快速交房。
4、综合经济效益好,具有可持续发展性。由于钢结构住宅构件截面小，与钢筋砼结构和砖混结构相比，自重大大减轻，地基处理就比较容易，使用一般条基即可，而基础在传统工程的造价中所占的比例较大，从而有效减少项目投资。钢结构承载力高，可以建成跨度和开间较大的结构平面，省去承重墙和部分柱。新型材料的预制墙体代替了传统的机制粘土砖，减少或避免侵占耕地，保护有限的土地资源和环境。
三、我国推广钢结构住宅需解决的问题和处理方法：
虽然我国目前的钢结构住宅的研究和推广已进入一个新的阶段,有关规范和标准也相继出台,并且有能力生产高标准建筑钢材,钢结构住宅的发展已具备了较好的物质技术基础。但是在推广和应用的实际操作中还面临一些问题。
1、完善钢结构住宅设计施工的规范和标准。 一是从小范围试点中建立行业标准,总结经验，形成一批完整的、标准化、系列化的建筑体系，再大力推广应用；二是借鉴国外规范标准,做好移植和国产化的工作。
2、国家应在产业政策上加强引导和宣传。除了特殊怀念砖木结构的人外，几乎没有人怀疑钢结构的优点。但是，开发商在一次性投入相对较高，而现在面临激烈的市场竞争，开发商不愿面对这样的投入。因此，国家要广泛宣传轻钢结构的益处，让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。同时,还应进一步结合建设部出台的限制粘土砖的政策,对钢结构住宅的开发给予鼓励和支持。
3、钢结构住宅的区域化。如经济基础较好、劳动力相对缺乏、用户对户型的个性化要求较高和地震多发地区等，可大力推广钢结构住宅。
总之，随着我国劳动力成本的不断增加和对环境要求的不断提高,钢结构住宅将成为我国住宅工业化的发展方向和趋势。面对经济的发展、抗震要求的提高、设计人性化、人口逐步老龄化和可持续性发展的要求，我国现阶段的这种住宅生产模式将面临诸多问题。因此，我们可以使住宅走向以标准化、系列化、通用化建筑构配件、建筑部品为中心，组织专业化、社会化生产和商品化供应，形成住宅产业现代化。
参考文献：
[1]金鹏。轻钢结构住宅发展[J]。油气田地面工程，2002，21（1）：32-33。
[2]刘声扬。钢结构[M]。第2版。武汉：武汉工业大学出版社。1992。
[3]刘声扬。钢结构凝难释义[M]。第2版。武汉：中国建筑工业出版社。1998。