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摘要：钢结构具有许多优点，钢结构体系选型灵活，钢结构住宅存在的问题和发展新动向。
关键词：钢结构住宅；钢框架；模块化
中图分类号：TU391文献标识码： A
Some Discussion of The Steel Structure Houses
Lu Hui Jun
( Shan Xi Tai Yuan Steel Group Engineering Technique Limited Company )
Abstract: Steel structures have many advantages, the selection of the system structure is flexible ,The steel structure houses have many problems and development of new trends。
Key words：steel structure housessteel frame workstandardize
2008年的中国汶川大地震，2011年的日本福岛大地震，在残垣断壁和深切悲痛之后，我们也应该深深地反省一下：为我们遮风避雨的居所，如何能在提供日常的基本功能之外，在遇到天灾之时，不至于成为杀人的恶魔。钢结构住宅在这些方面无疑具有得天独厚的优势，但目前也存在一些制约的因素，现就一些问题做以下探讨：
一、钢结构住宅较混凝土住宅的优点
1.钢结构具有许多优点：首先，重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1／2左右；可满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4％左右。
2.抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看，钢结构住宅建筑倒塌数量是最少的。
3.钢结构构件大多在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求。能按照模数协调的原则实现构配件标准化，设备产品定型化。
4.钢材可以回收利用，建造和拆除时对环境污染较少，能够节约和降低成本。
二、钢结构住宅结构设计概述
1.结构体系选型
对低、多层住宅，目前常用的结构体系有：
（1）冷弯薄壁型钢体系
构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。
（2）框架
目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。
（3）框架支撑体系
在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。
（4）框架剪力墙体系
在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。
2. 主要构件设计
（1）柱前已述及，钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧型钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因 此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的，但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。
（2）楼盖
在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板，轻质楼板与密肋钢梁组合的楼板结构体系， 而以第二种最为常用。
（3）支撑体系
支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件。
（4）节点抗震设计
框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据
"常用设计法"，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足"强节点弱杆件"的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定。钢框架梁柱连接节点形式宜采用高强度螺栓连接，高强度螺栓宜采用扭剪型。
三、钢结构住宅现存在的几方面不足
1.一些钢结构住宅的设计不注重建筑布局，没有建筑功能区域的合理划分，一栋钢结构住宅能否有市场竞争力，最终取决于钢结构住宅是否技术先进、适用美观、经济合理。设计要以人为本。因此，钢结构住宅的开发设计要遵循建筑、结构、设备和装修一体化的设计原则，并应按配套的建筑体系和产品为基础进行综合设计，更多地关注其使用功能、建筑效果以及节能环保等。有条件的地区在建筑节能设计中应采用太阳能或风能等可再生能源。
2.钢结构住宅的配套设施和围护结构的材料不完善。钢结构住宅体系是一个综合的、复杂的技术体系，它涉及墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系。现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在隔热、保温、通气、防渗以及耐久性等方面的要求。
3.钢结构住宅要求应用大量的新技术，我国现在还缺乏这方面的人才。我国专门研究钢结构住宅的人员较少。由于我国钢结构住宅尚处于开发阶段，施工技术工人奇缺。培训技术人员是发展钢结构住宅的重要环节。
4.全国没有统一、系统的推广钢结构住宅的方式方法，各单位的研究工作均是从头开始，经验不能很好地借鉴、传承，经验推广工作做得不够理想。
5.宣传力度还不够，与地产商的联系还不够，许多地产商认为钢结构住宅要贵得多，因此不敢做。其实，这是一个误解。钢结构住宅和其他住宅比较起来，一般情况下造价并不高，与混凝土结构基本持平，但是它的使用面积会增加不少，一般达到5%，综合造价还是比较低的。
四、钢结构住宅建筑需认真研究的几个问题
1.钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导，其他专业紧密互动配合。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外、要注重解决：
（1）如何发挥钢结构的优势，梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间。但又如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。
（2）要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。
2.选择和開发外墙板，是钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一。除满足外墙板的各项技术要求外，还要做到墙板原材料因地制宜、工厂化生产、运输、安装连接方便。
3.轻型钢结构住宅的建筑设计应充分考虑构、配件的模数化和标准化，应以通用化的构配件和设备进行模数协调。
4.建筑设备与钢结构住宅配合，是住户首先遇到的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项设备，采用先进的技术和设备用于钢结构住宅。
关键词：钢结构住宅；钢框架；模块化
中图分类号：TU391文献标识码： A
Some Discussion of The Steel Structure Houses
Lu Hui Jun
( Shan Xi Tai Yuan Steel Group Engineering Technique Limited Company )
Abstract: Steel structures have many advantages, the selection of the system structure is flexible ,The steel structure houses have many problems and development of new trends。
Key words：steel structure housessteel frame workstandardize
2008年的中国汶川大地震，2011年的日本福岛大地震，在残垣断壁和深切悲痛之后，我们也应该深深地反省一下：为我们遮风避雨的居所，如何能在提供日常的基本功能之外，在遇到天灾之时，不至于成为杀人的恶魔。钢结构住宅在这些方面无疑具有得天独厚的优势，但目前也存在一些制约的因素，现就一些问题做以下探讨：
一、钢结构住宅较混凝土住宅的优点
1.钢结构具有许多优点：首先，重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1／2左右；可满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4％左右。
2.抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看，钢结构住宅建筑倒塌数量是最少的。
3.钢结构构件大多在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求。能按照模数协调的原则实现构配件标准化，设备产品定型化。
4.钢材可以回收利用，建造和拆除时对环境污染较少，能够节约和降低成本。
二、钢结构住宅结构设计概述
1.结构体系选型
对低、多层住宅，目前常用的结构体系有：
（1）冷弯薄壁型钢体系
构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。
（2）框架
目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。
（3）框架支撑体系
在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。
（4）框架剪力墙体系
在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。
2. 主要构件设计
（1）柱前已述及，钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧型钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因 此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的，但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。
（2）楼盖
在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板，轻质楼板与密肋钢梁组合的楼板结构体系， 而以第二种最为常用。
（3）支撑体系
支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件。
（4）节点抗震设计
框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据
"常用设计法"，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足"强节点弱杆件"的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定。钢框架梁柱连接节点形式宜采用高强度螺栓连接，高强度螺栓宜采用扭剪型。
三、钢结构住宅现存在的几方面不足
1.一些钢结构住宅的设计不注重建筑布局，没有建筑功能区域的合理划分，一栋钢结构住宅能否有市场竞争力，最终取决于钢结构住宅是否技术先进、适用美观、经济合理。设计要以人为本。因此，钢结构住宅的开发设计要遵循建筑、结构、设备和装修一体化的设计原则，并应按配套的建筑体系和产品为基础进行综合设计，更多地关注其使用功能、建筑效果以及节能环保等。有条件的地区在建筑节能设计中应采用太阳能或风能等可再生能源。
2.钢结构住宅的配套设施和围护结构的材料不完善。钢结构住宅体系是一个综合的、复杂的技术体系，它涉及墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系。现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在隔热、保温、通气、防渗以及耐久性等方面的要求。
3.钢结构住宅要求应用大量的新技术，我国现在还缺乏这方面的人才。我国专门研究钢结构住宅的人员较少。由于我国钢结构住宅尚处于开发阶段，施工技术工人奇缺。培训技术人员是发展钢结构住宅的重要环节。
4.全国没有统一、系统的推广钢结构住宅的方式方法，各单位的研究工作均是从头开始，经验不能很好地借鉴、传承，经验推广工作做得不够理想。
5.宣传力度还不够，与地产商的联系还不够，许多地产商认为钢结构住宅要贵得多，因此不敢做。其实，这是一个误解。钢结构住宅和其他住宅比较起来，一般情况下造价并不高，与混凝土结构基本持平，但是它的使用面积会增加不少，一般达到5%，综合造价还是比较低的。
四、钢结构住宅建筑需认真研究的几个问题
1.钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导，其他专业紧密互动配合。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外、要注重解决：
（1）如何发挥钢结构的优势，梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间。但又如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。
（2）要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。
2.选择和開发外墙板，是钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一。除满足外墙板的各项技术要求外，还要做到墙板原材料因地制宜、工厂化生产、运输、安装连接方便。
3.轻型钢结构住宅的建筑设计应充分考虑构、配件的模数化和标准化，应以通用化的构配件和设备进行模数协调。
4.建筑设备与钢结构住宅配合，是住户首先遇到的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项设备，采用先进的技术和设备用于钢结构住宅。