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综述钢结构住宅的特点和结构形态

2021-07-24 175 上传者：管理员

摘要：本文主要研究钢结构住宅的发展情况,简要介绍了钢结构住宅的特点和结构形态。分析钢结构住宅存在的技术问题,并对我国钢铁结构住宅产业化发展前景发表了自己的意见。

关键词：
住宅产业化
可持续发展
建筑结构
结构体系
钢结构住宅
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1、引言

随着中国钢铁产量的增加，经济不断发展，对可持续发展战略的实施就要求环保建筑的提高。而目前环保建筑改变的大趋势就是将钢材作为主体材料结构应用于住宅。2003年11月18日～19日，建设部在北京发表举行了“钢结构住宅建筑技术发展研讨会”开发研讨会。全国各地建设系统领导、专家、学者会聚一堂，总结了近几年钢铁结构住宅发展阶段的经验，探讨了中国钢铁结构住宅建筑技术的发展方向和措施。借助建设系统的努力，中国钢铁结构住宅从研发到工程期间的发展速度比较快，步伐比较大。超过100万平方米的核心技术研究取得了阶段性的成果。符合中国实际情况的钢铁结构住宅体系已经形成，钢铁结构住宅呈现出新的面貌。

2、什么是“钢结构住宅”

钢结构的住宅建筑是住宅建筑的分支，砖结构、钢筋混凝土结构、木造样式是住宅建筑的重要组成部分，以工厂化的钢筋、铁柱为骨架，以新型的轻量、保温、绝热、强度高的墙体材料作为整个住宅结构的保护结构，由混凝土构成。

它在美国、英国等国家的发展应用具有百年以上的历史，具有与其他结构无法相比的优势，钢筋住宅对住宅产业和建筑产业有着深厚的渊源，带来了革命性的影响。

3、钢结构住宅国内外发展现状

3.1 钢结构住宅国外发展状况

钢铁结构住宅区在美国、日本、英国、澳大利亚等地的钢结构住宅在海外发展已经有了数十年的历史，其开发和应用的美国钢铁结构住宅区的比例从1990年代的5%增加到了25%以上。而日本和澳大利亚的钢铁结构建筑从建筑整体来看已经达到了占比百分之五十以上。

3.1.1 日本钢结构

木结构、钢筋混凝土结构、钢铁结构是日本的普通住宅类型，近几年来，结构体系的发展主要着眼于钢铁结构的形式，日本的产业化钢铁结构住宅建筑几乎都是从高水平企业独立出来的。建筑的工程保证了质量和安全。

目前，日本的钢铁住宅业界提倡新的钢筋结构住宅体系。

(1）长14.4m，可容纳200m的大空间，1到3户可使用。（2）主体结构和设备实现空间分离，便于设备检查。（3）柱子使用钢管混凝土柱子，使用耐火钢。（4）地面结合预制混凝土板和现有钢筋混凝土板进行施工，同时容易安装设备管道。（5）外墙采用轻薄的ALC板和轻巧的PC板，这堵墙的施工可以避免现场的湿气，内堰使用有防声音、防渗出功能的轻巧墙壁进行干式工程。

3.1.2 法国钢结构住宅

法国钢结构的建筑层数一般为2层或多层，型钢的断面多种多样，其中I型钢适合梁，宽翼H型钢适合柱，L型钢和U型钢适合变量和变形。铁柱使用开口部分的断面是节点。在连接处理中，地板通常采用建筑板或混凝土的组合板来满足规范的负荷能力和整体性等要求。

(1）大楼的面板主要为地板，现在分为地板和复合地板。面板使用了轻量的板，具有一定的自负能力。（2）内、外壁体外壁采用中部轻钢结构，是内外安装石膏板的结构形式。内墙板是中部轻钢结构，内外安装石膏板的构造。

3.1.3 意大利钢构

根据调查研究得到的资料，从意大利1到8楼的大部分建筑都采用了基础产业化建筑系统。意大利这种方式建造的住宅的优点是外形独特，传递路径稳定，安装效率比较高。这种建筑方式在欧洲和相关地区得到广泛认可。

3.2 钢结构住宅国内发展状况

近几年来，中国钢铁结构的发展取得了显著的成就，成功地建设了世界一流钢铁结构标志性项目，研发、设计、制造、安装、出现了很多具有综合运营能力的大企业，钢铁结构规范体系基本上建立了钢铁结构的工程技术体系。目前中国钢铁结构以板材为主，中国钢铁结构以住宅建筑为中心。2019年以后，在政策支持下，多层钢结构发展明显，比例明显增加，腿部钢结构近几年发展不顺利，腿部钢结构较低，变化迹象不明显，且在大桥梁上应用了，要突破桥的铁骨结构发展的瓶颈，必须大力推广中小型铁桥和结合桥。

3.2.1 钢结构行业市场格局

经过几十年的发展，中国钢铁结构的发展取得了巨大的成就。钢铁结构建筑广泛应用于工业工厂、平房、多层工厂、仓库、大型公共设施等领域。我国这两年钢结构发展在道路、桥梁两个方面取得了很大的发展。2018年，中国粗钢产量9亿28万吨，比2017年大幅增加。近几年因为可持续发展战略的影响已经来到了钢铁行业史上最高利润时期，我国作为一个资源大国，2017年钢铁结构产量已经突破了6400万吨。

而据不完全的统计在2018年我国钢铁结构产量已经超过7000万吨，近10年来，我国钢铁结构产量一直以年平均增长率超过13%的速度保持持续的高速增长，目前我国钢铁产量根据世界钢铁产量统计，2018年我国钢铁结构产量为世界钢铁钢产量近5位，或超过韩国（约7100万吨）成为世界钢铁结构第一大国，组装式钢铁结构是国家重点支撑产业，是全国钢铁结构第一大国。各城市制定装配式钢铁结构建筑产业的发展目标，提高装配式钢铁结构建筑的比例。

部分城市20年前提出重点地区，装配式建筑在新建建筑中所占比例在20%到30%以上，2025年达到50%以上，部分特大城市达到100%。随着雄安新区的建设，北京地区的组装式建筑实现了新的突破，成为组装式建筑的主战场之一。在良好发展的新形势下，加快宣传钢铁结构建筑、钢铁结构本身的质量。不仅能充分发挥低强度、抗震性、施工周期短、利用率高的优点，还能实现从建筑现场向工厂的转换，促进建筑行业的更新换代。另外，提高内需，刺激经济，解决国民钢铁生产能力的过剩矛盾。

3.2.2 钢结构行业发展趋势预测

工厂制造零部件和现场的装配化工程实现了建筑技术的集成化和产业化，提高了住宅产业化水平，提高了建筑技术含量。从合理化、环保的角度来看，受到中国环境保护政策的影响，今后我国城市建设发展空间面临的压力将越来越大，有限城市的发展空间可以满足日益加速的城镇化社会建设的速度，在建筑施工范围越来越小的同时，由于能源不足，可再生资源的存量逐渐减少，这些因素将使钢铁结构的发展面临同样的巨大挑战。

因此，钢铁结构的发展应朝着合理的规划、节能、环保的大方向进行发展，钢铁结构产业具有加工制作简单、施工方便、周期短、结构灵活、造型自由、使用效果好等优点。此外，这种情况也将推动冶金行业、房地产行业和建筑行业等三个行业，促进资源优化分配，根据需求进行分配，同时实现数量计划，带来有限的资源效应，最大化处理将减少对周边建筑工程环境的损害实现余留资源的最大效率，不断净化周边生活的空气环境，更好地实现可持续发展战略，达到文明城市、文明生活环境的目的。

4、钢结构住宅的优点

钢铁结构住宅是目前最具发展潜力的环保节能住宅，突破了我国一直传承的传统建筑风格，取代了古老的红砖混凝土，使用产业化生产的建筑材料，将各种优势汇聚在一起，是21世纪人类居住环境的理想建筑。

(1）钢结构重量轻，强度高，抗震性高，钢结构材料强度高，塑性好，结构柔软，钢结构住宅的重量约占混凝土住宅重量的三分之一到二分之一。由于自重的减少，地震效果下降，自重的一半减少，防震设施的热量下降，地震效果降低很多。

(2）产业化水平高，住宅产业化容易，钢铁结构的住宅设计通过专业设计软件大幅缩短设计周期，实现设计标准化，所有结构的工厂化加工精度高，保证品质、简单、机械化组装简单，施工速度快，施工时间短，比以前住宅的施工时间减短40%以上。

(3）空间利用率高，功能区间合理配置，钢材重量轻，便于形成柱街、大间开放式住宅。另一方面，传统的构造（砖的混合构造、混凝土构造等）根据材料的特性，空间的自由布局受到限制，宽度大，网格太大，会出现板的厚度、高度、柱的大小、“粗柱”现象，不仅影响美观，还增加了自身的重量和价格，在空间使用率上，钢铁住宅的使用钢量和铁柱的断面是传统的住宅方式。比之前的结构减少，孔的宽度也减少。因此，房间的使用面积变大，与以往的构造相比有效面积增加了10%左右。

(4）钢结构住宅在环境保护、节能减排方面也发挥了很大的作用，目前我国的住房体系主要还是采用传统的砖混结构，不可避免地产生建筑垃圾，使环境遭到破坏。大量使用泥砖，浪费土地资源。钢铁结构住宅使用的材料主要是环保再利用的材料，在拆毁建筑物时，钢材可以100%再循环利用。

5、钢结构住宅发展中需要解决的问题

钢铁结构的住宅配套技术以前由于技术不足，市场需求未达到产业化水平，我国相关产品的功能性单一，产业化水平不高，产品质量不符合住宅产业化标准。这项技术是分散的，不是系统的，而是技术水平和标准的分散，所以不需要组合，而是需要研究和综合创新，从结构设计的角度解决了很多问题，钢筋结构应用于大幅度的工业工厂和公共建筑，钢材的机械充分发挥了性能。用于住宅，同样的负荷，单面小的话，就会减少，不安感和地板、支架等的要求也会提高。而新老住宅建筑方式的转变也会导致一定环境垃圾的产生，即使缓慢改变也会出现一定问题，这也是在钢结构住宅发展中不得不考虑的问题。

6、结束语

钢结构住宅是一个技术高效的产业，对整个人类社会的可持续发展战略具有战略意义。了解了一定程度上的钢结构住宅的结构体系，在国外钢结构住宅发展不错的情况下，我国未来的发展道路方向还是比较明确的，当然这其中也存在一些技术问题或现实因素，不过钢结构住宅代替传统住宅方式的趋势已经明了，未来钢结构住宅在我国的发展也会越来越好。

参考文献:

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[2]韩叙,武振,冯仕章.日本钢结构住宅发展现状与经验借鉴[J].住宅产业,2020(3):21~27.

[3]刘钊,王喆,邱林波,郁银泉,刘毅.国外钢结构住宅发展历程及现状[J].住宅产业,2020(Z1):61~65.

[4]郭俊.钢结构住宅的发展现状与前景[J].四川水泥,2019(10):309.

文章来源：魏富敏.钢结构住宅的发展研究[J].绿色环保建材,2021(07):167-168.