鋼結構住宅建筑發(fā)展問(wèn)題與國外經(jīng)驗借鑒

     一、概述
　　鋼結構住宅在國外推廣較早且發(fā)展迅速，例如美國、瑞典、加拿大、日本等發(fā)達國家，特別是第二次世界大戰之后，為解決住宅短缺問(wèn)題，歐美等國家走向了住宅產(chǎn)業(yè)化道路，加速了鋼結構住宅在西方國家的發(fā)展以及工業(yè)化進(jìn)程。我國鋼結構住宅建筑起步晚，近年來(lái)，鋼結構住宅才逐漸在我國發(fā)展起來(lái)，但由于國內整個(gè)社會(huì )對鋼結構住宅建筑體系了解較少以及固有觀(guān)念，使得鋼結構住宅在我國的發(fā)展速度較國外相對緩慢，我國現有住宅中，鋼結構住宅所占比例不足1%,而發(fā)達國家基本建筑用鋼量遠高于我國。
　　我國發(fā)展鋼結構住宅建筑，實(shí)現住宅產(chǎn)業(yè)化是十分有利的，同時(shí)也是促進(jìn)我國工業(yè)化進(jìn)程的必要條件。目前，我國城市人口數量增加，城市化進(jìn)程加快，2000年我國城鎮化率為36.2%,之后的10年里年均提高約1個(gè)百分點(diǎn)，到2020年預計將達到56%,從居住環(huán)境及住宅數量來(lái)看，人們對住宅的潛在需求逐漸提高。在環(huán)境保護方面，建筑業(yè)是個(gè)高能耗的行業(yè)，國家制定了嚴格的土地政策，要求節約土地，節能減排，集約化發(fā)展，降低住宅建設對資源和能源的浪費。此外，震害的發(fā)生更凸顯了推廣鋼結構住宅建筑的必要性，例如，我國“5.12”8級汶川大地震死亡11.8萬(wàn)人，而“3.11”日本9級大地震加海嘯死亡不到3萬(wàn)人，死亡率相差如此懸殊，除了人口密度因素，專(zhuān)家分析日本鋼結構住宅對減輕震害、降低人員傷亡起到了關(guān)鍵作用，日本住宅71%以上是鋼結構住宅，一般都可抵抗7級以上地震。因此，大力發(fā)展鋼結構住宅建筑，加快住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，改變傳統住宅設計建造方式，提高住宅防災減災性能，對我國走可持續發(fā)展道路具有重要意義。
　　二、鋼結構住宅建筑體系概念與優(yōu)勢分析
　　1鋼結構住宅建筑體系概念
　　鋼結構住宅建筑體系與傳統住宅有較大區別，它是以鋼骨架作為主體支撐受力構件，以復合墻體材料、門(mén)窗為圍護結構，再配合樓蓋結構體系拼裝而成，體現了住宅的現代化。主體結構體系分類(lèi)方法主要有三種，分別按層數、結構體系和截面形式劃分，詳細分類(lèi)見(jiàn)表1.現階段行業(yè)領(lǐng)域內一般按照層數的分類(lèi)方法劃分，這樣有利于制定規范和具體工作的開(kāi)展。起圍護作用的墻體材料主要包括磚、板材和砌塊，其中，建筑板材的發(fā)展是未來(lái)墻體材料的主要發(fā)展方向，目前新型綠色墻板的開(kāi)發(fā)與研究是國內建筑領(lǐng)域較為關(guān)注的問(wèn)題。樓板結構主要有預制預應力混凝土疊合樓板和壓型鋼板與混凝土組合樓板等形式。
　　2鋼結構住宅建筑體系優(yōu)勢分析
　　鋼結構住宅與傳統住宅相比，在結構性能、使用功能、設計施工及綜合造價(jià)等方面具有很強的優(yōu)勢。主要表現在：
　　(1)抗震優(yōu)勢。鋼結構住宅自重輕但承載力高，抗震性能強，具有較強的抵抗地震力破壞的能力，受震害影響小，災后容易修復或重建。據有關(guān)資料調查顯示，國內外發(fā)生大地震后受損的房屋中，鋼結構住宅破壞和倒塌的數量遠遠低于混凝土結構住宅。
　　(2)環(huán)保優(yōu)勢。鋼結構住宅施工現場(chǎng)濕作業(yè)少，避免了水泥制品的燒制，建筑材料可回收再利用，構件通過(guò)工廠(chǎng)預制加工，現場(chǎng)拼接，占用土地資源少，對環(huán)境影響小，施工過(guò)程較混凝土結構更節約能源，屬于綠色建筑。
　　(3)布局優(yōu)勢。鋼結構住宅功能區間布局比較靈活，在梁高相同時(shí)，混凝土結構的開(kāi)間僅可做到鋼結構開(kāi)間的一半?；炷两Y構住宅若要獲得大開(kāi)間，則需要較大的梁柱截面，影響室內整體美觀(guān)及功能使用，而鋼結構住宅可以實(shí)現大跨度或大開(kāi)間，室內功能分區布局更加靈活自由。此外，鋼結構住宅還具有施工速度快、施工周期短、工業(yè)化程度高、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)
　　三、國內外鋼結構住宅建筑研究發(fā)展對比
　　1國外鋼結構住宅建筑的發(fā)展
　　國外鋼結構住宅建筑的發(fā)展可追溯到18世紀末期，英國在建造房屋中應用了鋼結構。西方資本主義的發(fā)展使得鋼結構生產(chǎn)和加工技術(shù)得以改進(jìn)，為鋼結構住宅建筑的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎?！岸稹焙?，美國、英國、日本、法國等國家城市化進(jìn)程加快，城市人口劇增，需要大量建設民用住宅，這段時(shí)期鋼結構住宅建筑得到推廣，同時(shí)也涌現了一批出色的建筑設計師，例如，英國的約瑟夫。帕克斯頓(JosephPaxton)，美國的路德維?！っ芩埂し病さ隆ち_(LudwigMiesvanderRohe)等。到了20世紀60年代，國外已有較為完善的鋼結構住宅建筑體系，在結構體系上也呈現多元化趨勢，主要包括桁架體系、框架體系和框架支撐體系等。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，國外發(fā)達國家工業(yè)化水平以及鋼結構住宅建筑體系已十分成熟，鋼結構住宅建筑已成為發(fā)達國家主要應用的住宅建筑體系，如圖1、2是國外常見(jiàn)鋼結構住宅建筑形式。目前，世界上應用鋼結構住宅建筑體系較多的國家有美國、英國、日本、瑞典、法國、加拿大、澳大利亞、丹麥、意大利等，而瑞典是世界上最大的鋼結構住宅制造國，歐洲很多國家都到瑞典定制住宅再由集裝箱運回國內。
　　2國內鋼結構住宅建筑的發(fā)展
　　鋼結構建筑在我國還是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，鋼結構主要應用于工業(yè)廠(chǎng)房、大型公共建筑，但用于住宅的建造仍處于起步階段。近些年，由于鋼結構具有抗震性能強、施工周期短、工業(yè)化程度高、節約土地等優(yōu)點(diǎn)，逐漸引起國內建筑行業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注，國家政策也進(jìn)行了大力扶持。1999年8月，國務(wù)院辦公廳轉發(fā)了建設部第72號文件，內容是關(guān)于推進(jìn)住宅業(yè)現代化，提高住宅質(zhì)量，指出將鋼結構住宅建筑體系的開(kāi)發(fā)和應用正式列為國家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng )新項目。2001年12月，建設部印發(fā)第一部對鋼結構住宅建筑體系發(fā)展具有指導作用的文件《鋼結構住宅建筑技術(shù)導則》。2005年9月，《萊鋼鋼結構綠色節能住宅建筑體系技術(shù)導則》在青島通過(guò)，是我國鋼結構住宅領(lǐng)域較完整的企業(yè)技術(shù)導則。
　　在建設部的推動(dòng)和政策的扶持下，全國各地正積極試驗建造鋼結構住宅。有代表性的有天津麗苑小區試點(diǎn)工程、上海北蔡試點(diǎn)工程、山東萊鋼櫻花園小區H型鋼鋼結構節能住宅試點(diǎn)工程等。近年來(lái)，鋼結構住宅逐漸得到了應用，例如北京市郭莊子住宅小區、四川都江堰幸福家園等。此外，湖南、安徽、新疆等地區也相繼建造了低層、多層及高層鋼結構住宅試點(diǎn)工程，大量企業(yè)和科研單位進(jìn)行了鋼結構住宅體系的開(kāi)發(fā)和研究工作，走在行業(yè)前列的代表企業(yè)如萊鋼建設、寶鋼、杭蕭鋼構、賽博斯等，科研單位如清華大學(xué)、同濟大學(xué)等都在積極進(jìn)行鋼結構住宅建筑體系的研究工作。
　　四、國內發(fā)展鋼結構住宅建筑存在問(wèn)題及影響因素分析
　　1國內發(fā)展鋼結構住宅建筑存在的問(wèn)題分析
　　目前我國發(fā)展鋼結構住宅建筑有許多問(wèn)題需要探討和解決。首先，國內缺乏對鋼結構住宅設計、施工和驗收的建筑規范和體系的建立，缺乏對建筑體系和結構體系的系統化研究，雖然我國已經(jīng)發(fā)布了很多鋼結構設計規范和標準，但在深度、專(zhuān)業(yè)和系統化程度上較國外仍有很大差距，且不能完全滿(mǎn)足鋼結構設計的需要。第二，研究人員主要集中于企業(yè)內部和高校，而缺乏企業(yè)與企業(yè)、高校與高校以及企業(yè)與高校之間的聯(lián)系，研究成果實(shí)用性不強，不能滿(mǎn)足建筑市場(chǎng)發(fā)展的需要。同時(shí)，企業(yè)研究人員主要以結構師為主，建筑師參與設計比較少，十分不利于我國鋼結構住宅建筑未來(lái)的發(fā)展。第三，鋼結構住宅標準化程度低，因此我國住宅產(chǎn)業(yè)化基本沒(méi)有形成，如何加快構件標準化和設計模塊化進(jìn)程，提高預制裝配式構件加工技術(shù)，是實(shí)現住宅產(chǎn)業(yè)化必須解決的問(wèn)題。最后，鋼結構住宅經(jīng)濟技術(shù)評價(jià)標準和評價(jià)系統的不統一，使得預估鋼結構住宅項目造價(jià)困難，無(wú)法合理對比評估綜合造價(jià)。
　　2影響我國鋼結構住宅建筑發(fā)展因素分析
　　從目前來(lái)看，影響和制約我國鋼結構住宅建筑發(fā)展的因素很多。首先是人們的意識問(wèn)題，大多數人對鋼結構住宅建筑概念是模糊的，不了解鋼結構住宅的特點(diǎn)及優(yōu)勢，比如認為鋼結構住宅造價(jià)昂貴、鋼結構住宅結構不安全等誤區，導致鋼結構住宅在國內的接受率不高。其次，鋼結構住宅防火技術(shù)問(wèn)題需得到合理解決，因鋼材防火性能較差，在高溫情況下承載力和穩定性大幅度下降，合理經(jīng)濟地解決防火問(wèn)題是發(fā)展鋼結構住宅的關(guān)鍵。最后是工程造價(jià)問(wèn)題，也是影響我國鋼結構住宅發(fā)展的主要原因，因國內對鋼結構住宅設計和施工的標準單一，配套體系不完善，經(jīng)驗不足，直接導致目前鋼結構住宅造價(jià)較混凝土結構高，影響鋼結構住宅市場(chǎng)占有率。