轻钢结构住宅前景及现状分析

2018-02-16郗茸

建材与装饰 2018年24期

郗茸

1 钢结构常识

钢结构是一种结构形式，通过连接钢板到热弹簧、冷弯成型或焊接接头，可用于承受和传递载荷。与传统的钢筋混凝土结构相比，相结构具有很多优点，例如钢结构本身的重量就比较轻，对于某种规格的钢材生产起来也比较方便，可以进行工厂化机械生产，施工过程操作简便，周期短，具有良好的抗震性能，能够重复多次利用，对环境造成的污染较少等。目前，钢结构形式的建筑在世界各国得到了广泛的推广，尤其是发达国家，对于这类形式的建筑的应用更为广泛，掌握的技术也更为先进。钢结构通常分为以下5种结构，轻钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构。

具有较高承重强度，同时自身重量较轻的钢结构住宅最早起源于美国。与此同时，世界各国都在大力发展着这种钢结构，如身为日本的六大钢铁集团之一的科比钢铁制造集团，经过多年的深入试验研究后，在这一方面也取得了进一步的发展。

2 轻钢结构的优点

轻钢结构住宅相比于传统住宅，有其突出的优点：

轻钢结构的住宅选用了轻型的屋顶结构和墙体类别，钢结构本身的重量就相对而言轻一点，同时具备较高的强度，在材料消耗与材料本身的体积方面都比较小。该结构对于地基承载力的要求比较低，因此降低了对于地基处理的成本。正因为轻钢结构具有自重轻的特点，所以间接的降低了运输和吊装等施工成本。由于钢的强度高，房屋的重量轻，当采用钢框架作为支撑结构时，建筑物可以被建造和更深，所需构件的截面较小，并且在同一建筑区域下的建筑空间利用率为：增加了5～7%。

钢本身具有较好的延性，由此钢结构的延性也比较好，不仅如此，钢结构的抗震性能好，同时其硬度和强度都比较高，因此在结构生命周期内所受到的损伤轻，易灾后修复。

钢结构建筑的全部材料都可以通过工厂化生产，通过这种机械化的生产方式有利于提高材料的质量，从而进一步的提高了建筑质量，保证了施工和运营阶段的安全性。通过工业化生产，相对于钢筋混凝土结构需要消耗大量的时间准备建筑材料能够大幅度降低时间，加快工程的施工速度，进一步缩短工期。在施工现场进行施工时只需要将工厂加工的钢材运送至现场，进行吊装，这样能够减少现场的扬尘现象，提高文明施工，也能够降低施工现场的噪声污染。钢结构建筑的施工，受气温影响较小，从而打破了钢筋混凝土施工所有的局限性。

环境破坏和污染少，重建和拆除容易，材料的回收利用率高。

3 发展轻钢结构住宅遇到的问题

（1）轻钢具备自重小、延性好、工厂化生产程度高等特点，这也导致了轻钢结构具有抗震性号、施工速度快等特点。欧美一些发达国家早在三十年前就已经将目光放在了钢结构上，经过三十多年的不断探索与提升，终于在今天形成了一套非常成熟的技术。因此，我国对于轻钢结构这方面研究的支持力度也达到了空前绝后的地步，同时，国外许多企业也将目光抛向了新生的中国市场。

（2）另一个问题是社会对于一项新事物的接纳需要一个较为漫长的过程，因此对于钢结构技术的出现也需要时间将它融合进整个社会。轻钢结构的思想来源于北美洲原有的木结构，经过多年的发展进步而形成的新结构形式。虽然在国外这两种建筑技术已经相当成熟和完善了，但是在我国，这就是一项全新的技术，所以在发展的过程中层出不穷的问题将会源源不断的出现。在建筑材料方面，项目建设所需要的许多材料在国内尚不具备生产的能力，因此只能从国外进口，甚至一些外商在中国大陆委托的零部件只能在国外购买，导致了研究进展受到了巨大的阻碍。。在人员方面，由于在中间或在中国高等职业学校教学内容的轻钢结构住宅体系的缺乏，在中国工程技术人员很少意识到这一系统，缺乏熟练的技术工人，所以虽然这一体系是纯粹的技术层面上，没有太大的困难，但实际执行往往缺乏有效的主干。

4 钢结构住宅相比传统结构形式住宅的优势分析

4.1 钢结构住宅结构上的优势

4.1.1能合理布置功能区间

由于钢具有高强度的特点，可以进行大的空间设计，使建筑平面能够合理地进行规划、设计更为方便灵活，设计出全新的住宅形式。传统的混凝土结构建筑如果布局过大，会造成楼板厚度剧增、梁高、柱径变大现象，不仅影响美观，而且增加自重，增加成本。

4.1.2 钢结构住宅空间利用率高

在空间利用方面，钢结构具有较小的截面，与钢筋混凝土结构相比，可以使建筑物的有效面积增加约8%。从建筑风格上看，钢结构建筑更加生动富丽。室内空间可分为多种方案，以满足不同用户的需求。

4.1.3 自重轻、抗震性能好

在相同的建筑面积内，钢结构的重量相对于传统的混凝土结构形式的重要要小很多。钢材具有较好的延性，有利于减缓地震带来的能量，抗震性能好，结构安全性高。

4.2 钢结构住宅经济性优势

4.2.1 施工方便、工期短

钢结构构件由于种类较为简洁，因此更方便在工厂进行机械化生产。同时现场安装过程中造成的环境污染小，施工速度大幅提升。据统计，钢结构施工工期短于混凝土结构，在同一区域可节省1/3。

4.2.2 综合造价低

由于地基重量轻、造价低，降低了材料的整体消耗，降低了直接成本，缩短了施工周期，降低了间接成本，降低了综合成本。

4.2.3 符合可持续发展的要求

钢材具有较高的强度，因此钢结构的生命周期较长，同时拆除过后的钢材经过一定的处理又可以用于工程的施工，降低了成本也有利于可持续发展。

5 钢结构住宅发展前景展望

5.1 适合建筑用的特种钢将不断涌现

随着我国综合国力的不断提升，在钢铁冶炼方面的技术也愈来愈成熟，这就为发展钢结构技术奠定了扎实的基础，为了满足市场对于特殊钢的需求，我国的各大钢铁企业也在不断的探索研究，成功的开发出了全新耐火耐候钢，通过加入钼使钢材的表观和组织结构发生变化，从而具备了耐火和耐候性。

5.2 国家将重点支持轻钢结构住宅的建设

中国现在是一个钢铁生产大国，年产量高达3亿多吨，在发展钢结构住宅方面具有很大的潜力。在20世纪90年代，国家建设部、国家经济贸易委员会同意采用“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为我国重点技术创新项目，为发展钢结构技术奠定了基础。利用钢结构住宅的优点，具有吸引公众眼球、刺激消费、提高市场购买力等方面的作用。

5.3 钢结构住宅建筑技术将不断发展

随着钢结构技术的大力发展，钢结构住宅将会越来越多的呈现在我们面前，大量适用于钢结构住宅的新材料也将不断涌现。与此同时，钢结构行业的建设标准和标准也将逐步完善。我相信，在不久的将来，钢结构住宅将给住宅产业和建筑业带来深刻的变革。

5.4 发展钢结构住宅是我国住宅产业化的必由之路

发展钢结构住宅是解决我国土地紧张行之有效的途径。钢结构住宅更为容易实现工厂化生产，以统一的标准对钢材进行加工处理，能提高工程的质量。同时钢材的使用年限长，可以对其进行回炉重新冶炼，从而达到重复利用的效果，实现可持续发展的战略目标。因此成熟的钢结构体系住宅技术将会缓解我国可建设土地面积紧张的局面，提高我国住宅产业的发展水平。