鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢

任　麗　劉媛媛 / 山東協(xié)和學(xué)院建筑工程學(xué)院

鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢

任麗劉媛媛 / 山東協(xié)和學(xué)院建筑工程學(xué)院

鋼結(jié)構(gòu)住宅是環(huán)保型住宅，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，發(fā)展前景廣闊。本文從國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的發(fā)展出發(fā)，論述了國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。國內(nèi)由于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量的限制及施工技術(shù)的不成熟，要落后于國外國家。最后又在住宅部品框架體系、建筑材料、電子計算機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)用三個方面提出了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展方向。

鋼結(jié)構(gòu)住宅；綠色建筑；住宅部品體系；建筑節(jié)能材料

近年來，我國住宅建設(shè)處于增量型發(fā)展時期，每年竣工的建筑面積都超過10億平方米。但是也造成了嚴(yán)重的后果，比如高能耗、高污染等。因此，實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化、提高住宅質(zhì)量是目前最需解決的問題。目前正處于住宅產(chǎn)業(yè)化和綠色建筑發(fā)展的時期，鋼結(jié)構(gòu)住宅由于是環(huán)保型的住宅，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，便于組織工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，現(xiàn)場施工濕作業(yè)少，污染小，建設(shè)速度快，自重輕等優(yōu)點，成為住宅產(chǎn)業(yè)化中較理想的建筑體系。

1.國外鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的發(fā)展

現(xiàn)代輕鋼房屋建筑體系起源于20世紀(jì)初，發(fā)展于20世紀(jì)中期。20世紀(jì)50年代，由于二戰(zhàn)的嚴(yán)重影響，歐洲一些國家為了解決房荒問題掀起了住宅建筑產(chǎn)業(yè)化的高潮，建造了大量的鋼結(jié)構(gòu)住宅，并形成了一套標(biāo)準(zhǔn)的、完整的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。60年代開始，鋼結(jié)構(gòu)住宅遍及歐洲各個國家，并逐步發(fā)展到美國、澳大利亞、日本等國家。

歐洲各個國家中，法國是最早實行建筑工業(yè)化的國家之一，首創(chuàng)全裝配大板工具式模板現(xiàn)澆工藝，并形成了許多專用體系，也就是通用構(gòu)配件制品和設(shè)備得以發(fā)展的基礎(chǔ)；瑞典是住宅產(chǎn)業(yè)化最發(fā)達(dá)的國家之一，大約80％的住宅都是采用通用部件；丹麥的居民住宅多數(shù)采用多樣化的裝配式墻板體系；意大利住宅的特點是采用BASIS工業(yè)化體系，生產(chǎn)過程采用CAD軟件輔助設(shè)計和CAM軟件輔助制造，這種結(jié)構(gòu)體系具有受力合理、施工速度快、抗震性能好、居住舒適方便等特點。

美國是最早采用鋼框架結(jié)構(gòu)的國家。美國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅源于鋼產(chǎn)量的提高，1965年輕鋼結(jié)構(gòu)僅占15％，到2000年市場占有率高達(dá)75％。在此基礎(chǔ)上建筑構(gòu)件的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化及工業(yè)化以及住宅建筑市場化也得到了完善。住宅建筑以低層鋼結(jié)構(gòu)為主，多層鋼結(jié)構(gòu)住宅也有一定的發(fā)展。美國的鋼結(jié)構(gòu)住宅注重個性化和多樣化，用戶可以自己設(shè)計，按照產(chǎn)品目錄選購材料、構(gòu)件，然后委托承包商進(jìn)行施工。

日本是一個多震的國家，鋼結(jié)構(gòu)由于其抗震性能好，所以其住宅數(shù)量較多。日本的住宅產(chǎn)業(yè)化開始于60年代初期，目的是解決人們對住宅需求的增加；70年代后期日本國內(nèi)各大企業(yè)聯(lián)合組建了住宅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)生了盒子住宅、單元住宅等多種住宅形式。近年來，日本鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展迅速，各種新的工業(yè)施工技術(shù)被廣泛采用。

當(dāng)前世界發(fā)達(dá)國家已從工業(yè)化體系走向大規(guī)模通用體系，即發(fā)展以標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化建筑構(gòu)配件為中心，以專業(yè)化、社會化生產(chǎn)和商品化供應(yīng)為基本方向的住宅產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)代化模式。

2.國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的發(fā)展

目前國內(nèi)鋼材市場是供過于求的局面。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國鋼結(jié)構(gòu)用鋼量占總產(chǎn)量的2％。而鋼結(jié)構(gòu)用鋼量中，建筑用鋼量僅占20％。鋼在建筑中主要是鋼筋混凝土用鋼、鋼絲、鋼絞線等，而鋼結(jié)構(gòu)用鋼僅占其中的10％，而發(fā)達(dá)國家占30％以上，例如美國和日本都超過50％。

國內(nèi)最早的鋼結(jié)構(gòu)住宅位于上海浦東北蔡，8層的鋼結(jié)構(gòu)住宅，采用冷彎成型的矩形鋼管混凝土柱和U型冷彎薄壁組合梁組成的框架；1999年，新疆和上海分別建造了8層和5層的框架輕鋼住宅，并采用了錯列桁架體系的結(jié)構(gòu)形式；長沙遠(yuǎn)大的集成住宅，是采用壓型鋼板組合結(jié)構(gòu)，配合整體浴室、中央空調(diào)等的8層鋼框架住宅。近年來蘇州、廣州從美國、澳洲引進(jìn)了二、三層別墅，其骨架和圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備等全套從國外引進(jìn)，中方只負(fù)責(zé)基礎(chǔ)及房屋部件組裝。此外在全國陸續(xù)出現(xiàn)了一批鋼結(jié)構(gòu)多層和高層住宅試點項目，如山東萊鋼的住宅小區(qū)、北京的鋼框架多層住宅、天津的鋼框架-剪力墻高層住宅和馬鋼的18層示范住宅實驗樓等等。2001年，北京賽博思金屬結(jié)構(gòu)工程公司在海淀區(qū)中關(guān)村科技園為北京市水利處建設(shè)了兩幢鋼結(jié)構(gòu)住宅，該項目還獲得了建設(shè)部科技進(jìn)步獎。

目前，隨著國家鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)政策的實施及鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材和配套建材的增多，鋼結(jié)構(gòu)住宅以其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能和經(jīng)濟(jì)性正被市場接受。全國準(zhǔn)備采用鋼結(jié)構(gòu)住宅的項目也在增加。

3.鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展趨勢

發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅符合我國產(chǎn)業(yè)政策的要求，建設(shè)部在《中國建筑技術(shù)政策》中，明確提出了積極發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的方針，把鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)列為重點推廣技術(shù)。在建設(shè)部技術(shù)綱要--住宅與房地產(chǎn)技術(shù)政策要點中提出：積極研究開發(fā)工廠化、現(xiàn)場裝配的鋼結(jié)構(gòu)住宅，重點突破多層、小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅，逐步向高層住宅發(fā)展；與此同時，還要研究開發(fā)與鋼結(jié)構(gòu)配套的維護(hù)結(jié)構(gòu)、樓板結(jié)構(gòu)及其配套構(gòu)件與部品，形成鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系。

首先需要政府的大力支持。因為鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化涉及眾多行業(yè)，前期需要大量科技投入。結(jié)合國外的發(fā)展經(jīng)驗，政府可以給予資金、稅收等方面的支持。還要加緊培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計、施工技術(shù)人員。鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，需要大量的設(shè)計人員和施工技術(shù)人員，培養(yǎng)人才是鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵部分之一。其次目前國外已有較完善的住宅部品審定認(rèn)證制度，我國許多企業(yè)雖然也在做這項工作，但是在產(chǎn)品質(zhì)量、通用性能和協(xié)調(diào)性上還需相關(guān)部門進(jìn)行引導(dǎo)，從而盡快完善我國的住宅部品框架體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)化的方向是通用體系化，也就是要發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的配套產(chǎn)品。鋼結(jié)構(gòu)住宅是一個復(fù)雜的技術(shù)體系，涉及到鋼材、墻體材料、屋面材料、廚衛(wèi)系統(tǒng)、管線系統(tǒng)。目前各企業(yè)沒有形成統(tǒng)一體系，所以相關(guān)部門應(yīng)聯(lián)合各企業(yè)做大量的工作，以保證結(jié)構(gòu)體系的通用化發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展還要注重建筑材料的環(huán)保節(jié)能。建筑材料正在實現(xiàn)從天然材料向合成材料，從傳統(tǒng)材料向功能材料，從單一材料向復(fù)合材料發(fā)展、多功能節(jié)能材料的發(fā)展為住宅產(chǎn)業(yè)化提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于電子計算機(jī)的應(yīng)用，可以將施工現(xiàn)場和工廠生產(chǎn)聯(lián)系起來，使住宅建設(shè)過程中的各階段協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而提高快速推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。最后要實行行業(yè)準(zhǔn)入制度。鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，從設(shè)計、構(gòu)件加工、現(xiàn)場施工等都要較高要求。否則，住宅質(zhì)量得不到保證，會給鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展帶來不利。只有住宅體系或部品體系擁有技術(shù)優(yōu)勢、能實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、有資金實力、擁有良好信譽(yù)的企業(yè)才能允許進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)。

總之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，對住宅的質(zhì)量和功能提出了更高的要求。鋼結(jié)構(gòu)住宅市場前景廣闊，要推動它的健康發(fā)展，需要政府相關(guān)部門、設(shè)計單位和相關(guān)企業(yè)進(jìn)行組織、協(xié)調(diào)及宣傳。目前制約鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的瓶頸就是鋼結(jié)構(gòu)住宅在模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化還欠缺。現(xiàn)在急需建立一套基本模數(shù)體系，使鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑平面、立面布置、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸、構(gòu)件連接以及墻體系統(tǒng)等遵循統(tǒng)一的尺寸，最大化的實現(xiàn)住宅工業(yè)化生產(chǎn)模式，以促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展。

[1]蔡玉春.鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].鋼結(jié)構(gòu)，2005（1）：79-83.

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山東協(xié)和學(xué)院2015年度人文社科研究計劃項目（編號：XHXY201530）。

任 麗（1985—），女，碩士研究生，講師，研究方向：力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究。