鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展前景及優(yōu)勢分析

董 爍

（河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 45000150001）

鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國誕生得很早，但是發(fā)展確很緩慢，目前鋼結(jié)構(gòu)建筑在工廠廠房、工地臨時(shí)性住宅、海洋工程裝備、大型的體育館（例如：國家體育館-鳥巢，國家游泳中心-水立方、合肥市工業(yè)大學(xué)新校區(qū)露天劇場等）、橋梁工程等領(lǐng)域有所發(fā)展[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑占全部建筑的比例還不到5%，而發(fā)達(dá)國家（比如：美國、日本等）普遍在50%以上，由此可見，鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國未來的發(fā)展前景還是非?？捎^的。

1 輕質(zhì)高強(qiáng)、安全可靠

與木材、磚石、混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比，鋼結(jié)構(gòu)住宅具有輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。鋼材雖然容重較大，但可以減輕建筑物本身自重的1/3。例如，鋼材中強(qiáng)度最低的鋼為Q235，其抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215N/mm2，容重為7 850kg/m3；而混凝土中強(qiáng)度最高的C80，其抗拉、抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值分別為 2.22N/mm2、35.9N/mm2，容重為 2 200kg/m3。由此可見，二者的強(qiáng)度之比約為6，容重之比約為3，也就是在相同質(zhì)量的構(gòu)件條件下，鋼材的承載力是混凝土的2倍，反過來，在相同承載力的條件下，鋼材構(gòu)件的重量是混凝土的1/2。這樣一來，鋼結(jié)構(gòu)住宅的自重就大大減輕了，因此其被冠以“輕質(zhì)高強(qiáng)”的美名[2]。

鋼材具有良好的塑性，事先有較大的變形征兆，因此鋼構(gòu)件一般不會(huì)因偶然或局部超載而發(fā)生突然斷裂，這為鋼結(jié)構(gòu)住宅的安全性提供了可靠的保證，為住戶對受損部位進(jìn)行修復(fù)或逃離危險(xiǎn)現(xiàn)場提供了充足的時(shí)間。

2 良好的抗震性能

與傳統(tǒng)的住宅結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)住宅具有非常好的抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)住宅屬于柔性結(jié)構(gòu)，此外，鋼結(jié)構(gòu)還具有良好的延展性，可以將地震產(chǎn)生的能量抵消掉。鋼材可以假設(shè)為各向同性材料，其抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度都很高，然后憑借其特有的高延展性減輕了地震反應(yīng)。鋼結(jié)構(gòu)還可以作為理想的彈塑性結(jié)構(gòu)，可以通過塑性變形吸收和消耗地震輸入的能量，從而具較高的抵抗地震的能力。

我國是地震多發(fā)國家，曾多次遭受大地震襲擊，因此采用鋼結(jié)構(gòu)住宅，可以減少損害，帶來可觀的綜合效益。

3 自如的外形設(shè)計(jì)、靈活的空間布置

鋼材具有良好的冷彎性能、機(jī)械連接、螺栓連接及焊接等性能，因此可以進(jìn)行組裝和拼接出各種商家喜歡的新異造型，這將會(huì)吸引更多的消費(fèi)者前來圍觀，自然也便成為商家的最終選擇。

鋼結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，這樣便可以擺脫傳統(tǒng)建筑在空間上受承重墻及構(gòu)造柱的影響，室內(nèi)便可以進(jìn)行無梁無柱的大空間、大跨度的布置這也是鋼結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)。這也消除了住戶對傳統(tǒng)建筑房間進(jìn)行隨意改造而造成的隱患。

在空間使用率上，鋼結(jié)構(gòu)的斷面小，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比可增加建筑有效面積8%左右。在建筑風(fēng)格上，鋼結(jié)構(gòu)住宅寬敞的空間正好提供給住戶一個(gè)根據(jù)自己的需要及喜好對其進(jìn)行任意的分隔與布置機(jī)會(huì)。迎合消費(fèi)者的這一喜好，從而使鋼結(jié)構(gòu)住宅有了更廣闊的銷售市場，在一定的程度上也可以降低住房銷售難的問題，擴(kuò)大市場的內(nèi)需。

4 裝配式施工、工廠化施工

鋼結(jié)構(gòu)具有良好的焊接和螺栓連接功能，這使鋼結(jié)構(gòu)住宅具有很強(qiáng)的靈活性，住戶便可以根據(jù)自己的需要靈活得對房間進(jìn)行布置，滿足了現(xiàn)代居家的需要，更適應(yīng)了市場的需求。

現(xiàn)在的型鋼和鋼板都在工廠進(jìn)行加工，生產(chǎn)廠家可以根據(jù)商家的需要生產(chǎn)出各種尺寸的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而且是可以大批量的、高精度的進(jìn)行生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的建筑鋼筋混凝土模式相比，其生產(chǎn)與施工完全不受季節(jié)性限制，而混凝土在澆筑過程確受到雨水及寒冷季節(jié)的影響而無法進(jìn)行施工，這樣就可以大大縮短施工的工期（例如：10萬平方米的鋼結(jié)構(gòu)廠房，從生產(chǎn)制作到施工安裝5個(gè)月左右即可完成，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最少需要24個(gè)月）。

5 節(jié)能環(huán)保

根據(jù)統(tǒng)計(jì)測算，與傳統(tǒng)建筑的建造方式相比，鋼結(jié)構(gòu)住宅可減少建造用水量80%以上，減少材料浪費(fèi)20%以上，減少建筑垃圾約80%，綜合節(jié)能70%以上，減低建筑后續(xù)圍護(hù)費(fèi)用95%左右，同時(shí)可減少施工場地占用，提高土地利用率。其次，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾乎所有的都在工廠加工制造，這樣就大大減少了施工現(xiàn)場工作量，避免了鋼混結(jié)構(gòu)房屋施工現(xiàn)場中眾多建材和建筑垃圾的堆放，有利于環(huán)境保護(hù)。另外，鋼結(jié)構(gòu)住宅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紅磚與鋼筋混凝土，避免用土燒磚帶來的資源浪費(fèi)，減少了建筑垃圾，減輕了環(huán)境壓力。然后，鋼結(jié)構(gòu)材料還可以做到100%的回收或降解，所以鋼結(jié)構(gòu)建筑又被稱為“綠色建筑”，成為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的新型建筑形式。

6 較低的綜合造價(jià)

鋼結(jié)構(gòu)住宅的自重比較輕，因此基礎(chǔ)費(fèi)用要比鋼筋混凝土建筑減少許多，總的材料用量減少，直接降低了成本費(fèi)用；此外，鋼筋混凝土的基礎(chǔ)是其施工時(shí)間最長的部位，幾乎占到整個(gè)建設(shè)周期的三分之一，基礎(chǔ)工期的縮短也就意味著間接費(fèi)用的減少；合理的墻體厚度使得用戶的得房率一般現(xiàn)行建筑要多出8%左右且因?yàn)槭┕た?，縮短了資金的周轉(zhuǎn)期，加快了資金的流動(dòng)速度，相應(yīng)地降低了成本，從而降低了綜合造價(jià)降低。

除此之外，鋼結(jié)構(gòu)住宅還具有管線線路布置方便、結(jié)構(gòu)體系多元化、綜合成本較低等優(yōu)勢，這些都足以讓其成為未來建筑的主流。鋼結(jié)構(gòu)住宅的出現(xiàn)將會(huì)成為整個(gè)中國，乃至全世界建筑史上一次大的變革。

7 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)住宅是時(shí)代前進(jìn)的產(chǎn)物，它的誕生勢必將引領(lǐng)我國建筑史走向新的高峰。鋼結(jié)構(gòu)除了應(yīng)用于住宅體系外，還廣泛應(yīng)用于多層工業(yè)廠房、石油工程、路橋工程、大型體育場、大型管道容器、塔軌工程等領(lǐng)域，以及舊建筑的改造工程中。

我國一直比較重視鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，但我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際國情出發(fā)，我國的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)還不夠成熟，因此必須積極吸納國外的先進(jìn)的、成熟的相關(guān)技術(shù)，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，相信我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展前景勢必一片光明。

[1]高光虎.多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2001，31（08）：16-20.

[2]張耀春.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]吳景松，周曉飛.高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)[C].上海：上海鋼結(jié)構(gòu)住宅研討會(huì)論文集，2002.