钢结构住宅发展及应用前景

钢结构住宅发展及应用前景摘要：钢结构是建筑工程中很重要的结构形式之一，文章对我国钢结构住宅的特点和优势进行了简要分析，并就其发展现状和尚需解决的问题进行了阐述和总结。钢结构住宅是目前我国住宅工业化的发展方向,因其材料和结构形式的特点,钢结构住宅有非常广泛的应用前景,应该大力推广运用此技术。关键词：钢结构住宅发展一、国内外钢结构住宅发展状况现代轻钢结构房屋建筑体系诞生于20世纪初，在二战期间得到快速发展。其间多用于对施工速度要求很高的战地机库、军营等；40年代出现了门式刚架结构；60年代开始大量应用由彩色压型板及冷弯薄壁型钢檩条组成的轻质围护体系。目前轻钢结构已成为发达国家的主要建筑结构形式。近2年来，世界钢铁总量的增加和国际军需用钢量的下降，促使各国拓展钢结构使用范围，各国建筑用钢量在钢材总耗量中的比例明显提高，一般在30%左右，日本在50%左右。美国、瑞典、日本等国家钢结构用钢量已占钢材产量的30%以上，钢结构面积约占到总建筑面积40%以上。我国钢结构住宅正处在起步阶段，为促进我国钢结构住宅产业化发展，建设部于2002年发布了《钢结构住宅产业化技术导则》，并评审通过了三批共36项钢结构住宅科研项目立项和北京赛博思金属结构工程管理公司的第一个建设部钢结构住宅产业化科技示范工程。我国“十五”期间计划每年建筑用钢量将占全国钢材总产量的3%,；到2015年将达到钢材总产量的6%，这是已经公布的《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》明确提出的发展目标。在这些措施有力的推动下，日前我国钢结构住宅的开发应用已呈现出更为活跃的趋势。二、钢结构住宅的自身优势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，砖混结构的1/4~1/6比起传统的结构，可以更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求，并可以提高使用面积率5%~8%。2抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。钢结构属于柔性结构、自重轻,因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度,有利于抗震。我国是一个多地震区国家,在地震区建筑中应推广应用钢结构住宅,可以大大减少地震灾害和人员伤亡。3钢结构构件在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求。钢结构工厂制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部门配合。4钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。我国地域范围广，气候条件差别大，经济发展也不一样，住宅建筑应多元化、个性化发展，不能搞一刀切，盲目上马不对，否定优势更不对。我们提倡使用钢结构住宅.，并不是混凝土或其他材料不好，而是应该把材料应用在最合理的地方。钢结构住宅是住宅建筑的一个分支，但不是，也永远不会是全部。比如在经济发达的城区，又处于地震烈度较高地区，现场施工条件差，但要求工期很短，就适合使用钢结构住宅。在沿海一带，地下淤泥深，上部荷载又大用，用钢筋混凝土不如用钢结构合适。钢结构住宅的合理性更多的是从综合经济效益出发考虑。比如宝钢工程建设，土建部分投资占总投资不到10%，主体投资在工艺设备上，工程早一天投产，将产生重大经济效益，所以工程速度和质量更重要，这样使用钢结构就很实际，很合理。搞钢结构住宅要脚踏实地做工作，要因地制宜，不能一哄而上，不能为钢结构而搞钢结构。三、我国已经完全具备了发展钢结构住宅的条件1我国经济正以7％以上的速度持续发展，住宅建设逐步成为国民经济的支柱产业。预计10年内将新建住宅56亿平米，如按年竣工面积1％-5％采用钢结构计算，每年钢结构住宅的建筑面积将达到560万-2800万平米。需用钢材28万吨~140万吨/年。21996年我国钢产量达到1亿吨后，到2002年底已经上升到1.9218亿吨,今年预计将达到2.16亿吨。2002年中国钢材消费超过美国和日本的总和。2002年中国钢材市场销售旺盛。建筑钢材数量、品种、质量基本满足钢结构住宅建筑的需要。中国加入WTO后，建筑钢材品种更丰富，价格更合理。品种结构出现新变化，新产品开发力度加大。热轧H型钢从零开始到2002年底达到100多万吨。其他钢结构用的中厚板、型钢、钢管、冷弯型钢及涂镀层钢板等都有明显增长。宝钢、武钢、马钢的耐火耐候钢在工程中得到了使用。浦钢、鞍钢厚板在工程中广泛使用，马钢H型钢供不应求，宝钢彩色板成为抢手货。3政府加强了钢结构的政策引导和支持。建筑钢结构设计、制造、施工的有关国家标准、规范己基本编制修订完成。建设部于2001年底发布了《钢结构住宅建筑产业化技术导则》。建设部科技司组织30项钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题，开展试点工程。并筹备编制《钢结构住宅技术规程》。建设部住宅产业化促进中心正在组织编制低层钢结构住宅技术规程。这些条件都极大地促进了我国钢结构住宅建筑产业的快速发展。众多开发投资商、企业家都看好钢结构住宅建筑市场，在扩大市场领域、开拓新产品、新技术等方面投入了大量人力和物力，重视和发展钢结构住宅得到广泛的认同。住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路,这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产,标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,它属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略。若是在城市中采用钢结构住宅,因为其工厂化程度高、施工周期短的优势,将能很好地解决城市市区,尤其是中心市区人口稠密交通繁忙、施工生产不便的问题。因此钢结构住宅应该是城市住宅设计的主要方案之一,同时钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展,直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。四、攻克关键技术、抓好试点工程建设部科技司组织的30项钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题，正在深入开展攻克关键技术、总结试点工程经验进一步推广阶段。目前北京、天津、山东、安徽、上海、广东、浙江等地建了近100万平方米低层、多层和高层钢结构住宅试点示范工程，各有关设计、制作、施工单位、钢厂、材料设备供应商、房地产公司等克服了各种困难，做了大量工作，取得了显著的成绩。全国各地相继建成一批钢结构住宅试点工程，如上海中启集团建设的上海中福城项目，上海现代集团在新疆库尔勒建造的8层钢结构住宅，河北唐山的几幢3层~5层钢结构住宅，天津建筑设计院和天津建工集团分别开发的11层钢管混凝土住宅，长沙远大的集成住宅，马鞍山钢铁公司建造的18层钢结构住宅楼，莱钢建造的一批住宅楼，北京埃姆思特开发的冷弯超薄型钢住宅体系以及北京赛博思公司开发和承建的西三旗钢结构住宅楼，福建师大学生公寓，建设部钢结构示范工程北京水利基础总队住宅楼和12万平方米的北京亦庄经济开发区青年公寓等。其中：1北京亦庄经济技术开发区青年公寓建筑面积：12万㎡。由6栋单身公寓（10万㎡）和公共建筑（锅炉房食堂等）（2万㎡）组成。地点：北京亦庄经济技术开发区。用途：开发区单身职工居住。结构型式：混凝土核心筒+钢框架。梁柱：热轧H型钢，楼板：组合混凝土压型钢板，外墙：粉煤灰砌块+加气混凝土板，内墙：防火石膏板+轻钢龙骨。防火措施：加气混凝土板+石膏板+薄型防火涂料。现场用工：2.52工日/㎡、而砖混结构为7~8工日/㎡。是砖混结构的1/3。工程造价（达到粗装饰）：1150元/㎡。和砖混结构造价持平。用钢量：37㎏/㎡（仅为200元/㎡，是总造价的17.4%）。仅有三种规格钢材。钢结构吊装：一栋住宅楼仅用20天（670吨）。施工工期：相比砖混结构缩短一半。2天津市丽苑小区试点工程：工程面积约8180平方米+11000平方米，开间7.5米，层高2.8米，总高33米，主体为11层。柱距为7.5米，开间分别3.9米和3.6米，进深方向5.7米和5.1米。钢管（方）混凝土框架—钢骨混凝土核心筒体系。柱为350×350毫米、方钢管混凝土柱、内灌C40混凝土。梁为350毫米H型钢。梁柱连接双向均采用柱焊刚性连接。楼板采用预应力混凝土叠合板、厚度80+60毫米，宽5.1米。外墙为预制CS墙板，尺寸为2800×3900×150毫米管道采用集中管井布置。采暖及供水系统采用分户计量和控制。电气采用智能化设计。每节柱为三层高一次吊装构成三层框架工程价格基本与同类中高层钢筋混凝土结构持平。造价为1200元/㎡~1260元/㎡左右。高出同类中高层钢筋混凝土结构5%左右。天津市建设管理委员会组织编制了（1）天津市钢结构住宅设计规程；（2）天津市钢结构住宅工程施工质量验收规范；（3）天津市建筑工程钢结构住宅预算定额。为下一步推广创造了良好的条件。“9·11”事件使得人们对钢结构的防火心存疑虑。而建筑行业对钢结构建筑普遍关心的除防火外，还有防腐问题。随着设计能力的不断提高和新型防火、防腐材料的出现，钢结构防火防腐问题已经得到较好的解决，试点工程的实践证明：只要精心设计、精心施工所增加的费用并不多，可以控制在成本之内。实际上混凝土建筑和其他建筑都存在此类问题，问题的解决应该靠新材料研究开发、设计、施工管理等方面的共同努力，而不只是钢结构的问题。五、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。做到成本增加不多而效果较好，足使建筑师、结构工程师大动一番脑筋。2选择和开发外墙板，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钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。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。5钢结构住宅的造价是房地产开发商最关心的问题。作者认为钢结构住宅应定位于中、高档住宅，钢结构住宅建筑是一项系统工程，应从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手加强管理和协调，以降低成本，提高综合经济效益而不仅仅着眼于多用或少用几公斤钢材。住宅建筑的造价是诸多因素影响的结果。钢结构住宅使用面积比钢筋混凝土住宅增加4%左右，工期大幅度缩减，满足了大跨度建筑需求，特别是优越的抗震性、可回收性，体现了钢结构的综合造价优势。相比较而言，砖石和混凝土工艺经过长时间的发展已经成熟，造价比较合理。而钢结构住宅在我国还处于开始阶段。随着建筑用钢的大批量生产和使用，设计和施工方法的完善，企业管理的加强，另配件和部件的改进，劳动生产力提高，钢结构住宅造价将会得到进一步降低，趋于合理。总之，发展钢结构住宅，进一步形成钢结构住宅产业化，是住宅产业发展的目标。所以我们必须处理好钢结构住宅的产业政策、规范标准不齐全；技术水平的不成熟与不配套；资金、人才缺乏；住宅市场发育不完善；组织管理协调不利；住宅产业化综合效益不明显；价格较高；土地资源利用不合理；地域发展不平衡；缺乏符合要求的装配式外墙系统和经过模数化协调的其他部品；钢结构住宅建筑防火、防腐等问题促进钢结构住宅产业化的快速发展。六、结束语轻钢结构住宅建设对我国而言尚属摸索试点阶段,在符合我国住宅建筑市场发展趋势及民众住房消费心理的基础上,结合我国建筑钢结构技术的现状及发展预测,从建筑设计、结构分析、材料供应等多角度综合考虑,重点解决结构体系中的定性、定量问题,从而确立适合我国国情的若干种轻钢住宅结构体系,并将之进行工程试点推广应用。总体上讲，钢结构住宅具有环保、易于产业化、可持续发展的特点,发展钢结构住宅不仅可加快国家和城市的发展速度,还可提高住宅质量和人们的居住水准,钢结构住宅必将成为我国建筑业发展的一个发展趋势。参考文献:[1]张运田,郁银泉.《钢结构住宅建筑体系研究进展》[J].钢结构住宅建筑,2002(6):64265.[2]苑东晖,张大海.《发展钢结构住宅的重要意义》[J].辽宁建材,2004,(4):4-5.[3]颜宏亮,马林.《墙体改革与轻钢结构住宅体系的发展》[J]