安徽工业大学
新型建筑材料结业小论文
论文题目：新型轻钢结构住宅研究现状和前景
学院： 专业： 姓名： 学号： 班级： 老师：
2012年 5 月 25 日
新型轻钢结构住宅研究现状和前景
宋飞杨
(安徽工业大学 材料科学与工程学院 马鞍山)
摘 要：本文对新型轻钢结构住宅的概念进行了简介，介绍了其研究现状；综述了新型轻钢住宅结构的特点和建筑体系，并指出了发展轻钢结构存在的主要问题及解决方法。 关键词：住宅；轻钢结构；建筑体系
The research status and Prospect of the new type of light steel structure house
Song Feiyang
(Anhui University of Technology School of materials science and Engineering Maanshan) Abstract: In this paper, the model of light steel structure residential concept is introduced briefly, introduces the current research; reviews the model of light steel structure residential characteristics and architecture, and points out the development of light steel structure of the main problems and solutions
Keywords:residential; light steel structure; building system
1. 前言
轻钢住宅在国内是一个全新的概念，它属于轻钢建筑范畴，指采用轻型钢结构布局、以国民长期居住为目的，适宜于长期日常居住的房屋建筑。轻型钢结构骨架构成主要包括冷弯型钢、热轧或焊接H 型钢、T 型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件等。轻型板材如石膏板、OSB 板、PC 板、蒸压轻质加气混凝土板工（ALC 板）、彩钢板等作为维护结构。采用钢结构骨架使室内使用空间增大，房间隔断更加灵活，屋面造型丰富多彩。轻质板材的使用，使室外装饰材料的类型和色彩有更多的选择余地，可以充分发挥建筑师的想象力，设计出美观、适用、健康环保的“绿色建筑”，该种房屋体系一般为低层或多层的轻钢别墅或住宅公寓。轻钢结构住宅的结构体系与传统砖混结构或混凝土结构住宅的结构体系有很大的不同，它主要由轻钢结构体系、楼面结构体系和维护结构体系等组成。
2. 新型轻钢住宅结构的国内外研究现状
轻钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基赞用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等优点，与混凝土结构相比，它是环保型的和可再次利用的，也是易于产业化的结构，发达国家在房屋建筑中已广泛采用轻钢结构。轻钢结构体系早已应用于我国的建筑业，但用于住宅建造在我国还属于空白。美国、日本、澳大利亚等国家，早已采用轻钢结构特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重体系应用于住宅建造。在美国普通的低层民用住宅中，钢结构住宅所占的比例从20世纪90年代初的5％已发展到现在的25％左右，而且应用技术更加成熟、完善。
轻钢结构是一个新兴产业，我国每年总体增长近200万m 2，相当于20世纪80年代我国轻钢结构的全部建筑工程量。网架结构工程总量已达到8000多项，建筑面积约800万m 2，年增长量约50~60m2。轻型钢板拱型结构工程的建筑总面积约100万m 2，年增长的幅度也很大。然而与世界上一些发达国家相比．还存在一定的距离。据统计，目前我国钢结构建筑所用的钢材还不到全国钢材总产量的2％，远不如美国、日本等国家。在美国、加拿大、澳大利亚、日本、瑞典等国家，钢结构住宅占住宅总建筑面积的40%以上，采用轻钢结构体系建设建造的单层和多层建筑物占50%以上。这些国家在钢结构住宅的抗震性能、防火、防渗、建筑材料、结构形式等方面的研究处于世界领先水平。美国在轻钢结构体系的分析、设计计算的理论和方法及制造工艺上已经非常完善，开发了多种专利产品，其专用的设计软件可在短时间内完成
设计、绘图、工程量统计及工程报价，在制作上也实现了高度的标准化及工厂化，现有34家专门生产单元式建筑的公司。瑞典是当今世界上最大的轻钢结构住宅制造国，它们的轻钢结构住宅预制构件达95％，欧洲各国都到瑞典去定制住宅，通过集装箱发运。可见在工业化住宅时代，工地已不再重要。目前在钢结构住宅体系上，国外已开发了钢结构工业化生产体系，并不断提升住宅产品的性能指标。而且国外的研究已进人对住宅体系灵活性、多样性研究，进而扩大适应面和产生规模效应。例如，日本的三泽住宅以“百年住宅”的概念，英国的以“建筑生产反思”的观念等使住宅产业化的实现体现出：以模数化构建标准化，以标准化推动工业化，以工业化促进产业化。自1979年我国从澳大利亚引进轻型钢架结构以来，轻钢结构有较大发展。我国把轻钢结构在住宅建筑上推广应用作为建筑业的一场产业革命。1999年，经国家经贸委批准，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为建筑业用钢的突破点。井正式列入国家重点技术创新项目，轻钢结构住宅由此引起各界广泛关注。根据最新消息2003年1~11月统计我国钢产量是世界上首次突破2亿吨的国家。目前中国建筑钢材品种丰富，价格合理，新产品开发力度大，其中热轧H 型钢2002年底达到100多万吨，其他钢结构用的中厚板、型钢、钢管、高频焊接H 型钢、冷弯型钢及涂镀层钢板等都有显著增长。宝钢、武钢、马钢的耐火耐候钢在工程中得到使用，武钢、浦钢、鞍钢厚板在工程中广泛使用，马钢、莱钢H 型钢供不应求，为钢结构住宅提供了各种规格的钢材。另外为促进我国钢结构住宅产业发展，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确定了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，建筑钢结构的钢材、设计、制造、施工、行业标准、规范约60本已基本编制修订完成。《钢结构住宅设计规程》正在编制。国内钢结构住宅从研究开发到工程试点，发展速度非常快，现在已经建成100多万m 2。已经建立试点工程的有：北京、上海、天津、湖南、安徽、江阴、南京、山东等地。
3. 新型轻钢住宅结构的特点
轻钢结构一般指承受相对较小的外加荷载，采用较小的构件截面尺寸，结构自重较轻的钢结构。轻钢住宅结构是以经济型材构件，包括冷弯型钢、热轧或焊接H 型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件作为住宅承重骨架，轻型墙体材料作为围护结构所构成。与传统的住宅结构相比，轻钢结构住宅有许多优点。
3.1良好的空间感，空间利用率高。
由于钢材强度高，可以采用大开间布置，钢结构开间可以比传统的砖混结构和砼结构的开间大50％，创造开放式住宅，为住宅空间的组合提供最大的自由度，设计时可以不拘泥于承重墙位置。根据设计需要自由布置各功能空间，更好的满足建筑上大开间、分隔灵活的要求。而传统的砖混结构和砼结构由于材料性质限制了空间布置的自由，如果开间过大，就会造成板厚、粱高、柱大，不但影响美观，而且自重增大，增加造价。钢结构的空间利用率比传统的砖混结构和砼结构的利用率提高5%~8％。如今。越来越多的投资者开始意识到开放的空间比有承重墙占据的宅间更有价值，为了确保投资住宅楼的100％入住率，就必须考虑到住宅楼空间利用的灵活性，因此除尽最大可能减少占地面积以外，楼内空间的灵活性以及自由发挥度也是今天和未来理性投资者必求目标。
3.2自重轻。
钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石，钢结构采用轻质的各种材料。组成高强度、防火、防水、绝热、隔音、节能的复合墙体。经测试相同建筑面积的建筑楼层，钢结构自重轻。根据比较，六层轻钢结构住宅的重量，仅相当于四层砖混结构住宅的重量。
3.3抗震、抗风性能好、可靠性高。
近年来地震和台风等自然灾害的频发，触动了人们敏感的神经，人们对房屋的抗震、抗风性能日益重视。钢结构建筑具有良好的抗震、抗风性能，在地震和台风等自然灾害下的表现远远优于其它结构形式的住宅。钢结构住宅具有整体刚度大、构件强度高等优点，钢柱的抗压、抗侧弯强度，均比混凝土柱高1.5倍。
3.4施工不受气候和季节影响、施工周期短，尤其在北方地区更适用。
钢结构构件实行工厂化生产，现场安装，加工和现场安装可以同步进行。钢结构施工不受气候和季节的影响，现场不需要绑扎钢筋、不需要制作模板，楼板浇筑混凝土时也不需要设临时支撑，现场作业量减小且施工机械化程度高。大大加快了施工速度。例如上海现代房产实业有限公司建造的500m 2，的二层别墅仅用了45个工日，并且包括内外装修。
3.5对周围环境污染少。
钢结构建筑现场作业量小，对周围环境无噪声污染和粉尘污染。传统建筑用的实心粘上砖，因大量浪费土地资源、污染环境已被限时禁止使用。
3.6综合造价低。
由于钢结构自重轻，钢结构建筑基础造价上可节约30％，且总体用料鼋少。虽然轻型房屋钢结构采用的合会钢的价格要比普通钢高，复合墙体的价格要比砌体墙高得多，但这些造价与降价的费用相抵，直接成本还是比传统钢筋混凝土体系下降5％～15％。另外，施工周期缩短，人工费用下降，又可减少间接费用，且投资周期短，收效快，所以综合造价低。
3.7具有可再生利用性、可改造性。
符合国家环保和可持续性发展的要求轻钢住宅所用材料都是节约土地、能源和资源的永久性材料。而且大部分材料可回收和再生，施工现场湿作业少，建造和拆除时对环境污染较小，利国利民。钢材报废后可实现l00％废品再回收利用，符合我们人类可持续发展战略。
3.8建筑寿命长。钢结构住宅的钢骨薄板具有不怕腐蚀，不怕白蚁的优点，建筑寿命可达90年以上。
3.9设计技术先进利用先进的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术，能全面按用户要求进行设计，且效率高、报价快、造价低、供货迅速。实现住宅建设的工业化和产业化轻钢结构在工厂制作，现场安装，易于工厂规模生产和标准化、系列化，可采用工业化生产方式，实现技术集成化，提高住宅的科技含量和使用功能。
4. 新型轻钢住宅结构的建筑体系
4.1结构体系
4.1.1 冷弯薄壁型钢体系。构件用薄钢板冷弯成C 形、Z 形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1~2层住宅或别墅。
4.1.2 框架体系。目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广，纯框架体系常用于4~8层住宅。纵横向都设成钢框架门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。它主要由宽翼缘的H 型或箱形柱和工字型梁组成，亦可采用热轧H 型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局，但侧向刚度较弱。相对于框架一支撑体系，用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减少抗侧移构件内力，加强耗能机制，提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求，端板连接不宜用于多层轻钢住宅。
4.1.3 框架支撑体系。主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下，这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上，为刚接; 纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度很低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。支撑可用槽钢，角钢或圆钢杆，具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X 型、K 型或偏心支撑。在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。
4.1.4框架剪力墙体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑，就形成了框架一钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙(筒) 。这样既有效地加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大，出现扭转的问题，可在适当部位设置钢支撑。
4.1.5 周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直，形成外筒，抵抗水平荷载，将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方形的结构。可以将这种思路应用到框架一支撑体系中。把纵向的支撑去掉，将原有位置的刚架柱扭转卿，梁柱由铰接变为刚接。这样，刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。对于多层轻钢住宅体系的选择，不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求，灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。
4.2主要构件设计
4.2.1 柱。钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H 型钢或1字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3~10，势必造成材料浪费。因此，对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H 型钢或1字钢在受力上还是合理的。但是总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管混凝土梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。
4.2.2楼盖。在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板一现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢一混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样既增加了材料用量和结构自重，又造成了强梁弱柱的不利情况。为了提供更大的住房空间，组合扁梁楼盖将成为一种趋势。
4.2.3 支撑体系。支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。
4.2.4 墙体结构。各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的欢迎。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于外围护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料，需设置墙梁用以悬挂外围护结构。门窗洞口上下要布置墙梁。多采用C 或2型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度(刚架间距) 和墙(板跨) 。
4.2.5 节点抗震设计。框架梁柱节点一般采用刚性连接方法，根据“常用设计法”，即翼缘连接承受全部弯矩，梁板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区隐患很大。
5. 发展轻钢结构存在的主要问题及解决方法
5.1发展轻钢结构存在的主要问题
5.1.1 缺乏对轻钢结构的教育和普及工作。多年来，各大高校相关专业的《钢结构》教学内容主要由材料、连接、基本构件及桁架诸章节构成，课时安排仅60学时左右，远不及50年代的300多个学时，教学内容偏窄，不够系统，理论计算不够连续，衔接不够好，工作后又没有这方面的后继教育，因而难以开展这方面的工作。
5.1.2 设计计算理论、施工规程和规范跟不上轻钢结构实际发展的需要。至今我国对减少用钢量指标的一些主要因素，如结构的蒙皮效应、空间工作和宽腹工形截面的屈曲后强度以及薄板局部屈曲后的塑性设计还研究得不够深入；专用于轻型钢结构的设计、施工及验收规范尚不健全，这些因素严重地阻碍了轻型钢结建筑体系在我国的发展和推广。
5.1.3 轻钢结构在工业建筑领域有一定市场，但在民用建筑领域的市场有待开发。
5.1.4 设计、制造质量不高，构、配件，功能材料搞的还是分散的单体构件，未形成一个体系，不能适应房屋建筑商品化体系的发展。不可否认的现实是，我国绝大多数设计员对钢构设计是生疏的，甚至不知从何着手，因而缺乏设计的积极性，设计质量可想而知；对轻钢结构建筑在制作、安装过程中产生的一些问题如屋面系统温度变化率的影响等，由于缺乏实际经验往往处理不当，导致一些安全隐患；轻型钢结构建筑，结构和非结构附件较多，如胶条、带橡皮垫圈的螺钉、隔热材料、天沟、采光带等等，这些附件的制作加工部分还是利用冶金建设公司的设备进行加工，没有专门的工厂和生产线，因而质量、工期难以保证。5.2 解决问题的对策
针对上述情况，建议今后我国在发展轻钢结构房屋体系时应尽快采取以下措施：
5.2.1 开展课题研究，适时组织国内外开展学术、技术交流，形成有关轻钢结构房屋体系的各类学术、行业协会，以便推动新材料、新技术、新体系在轻钢建筑领域内的应用，保进轻钢结构技术发展。
5.2.2 加强轻钢结构的教育和普及工作。高校应增加有关轻钢结构的专业教学选修课，编撰有关轻钢结构的统编教材，培养更多钢结构专业毕业生；在社会上开办有关轻钢结构的各类讲座，出版轻钢结构方面普及型及专业型的书刊，普及轻钢结构的基本知识，通过培训，考试上岗，提高在职专业人员的技术水平。
5.2.3 建立推广轻钢结构房屋体系的机制，有组织地开展引进、消化、吸收和改造的工作，发展符合我国国情的轻钢结构房屋体系，在消化吸收的基础上，大力开展相关研究项目，制定前导性、指导性、应用性具佳的轻钢结构设计、施工规程和规范，完善学科体系。
5.2.4 在巩固并扩大工业建筑领域应用的同时，开发民用建筑系列，尤其是轻钢住宅房屋建筑。建设部叶如棠副部长最近指出，要研究发适用于不同建筑类型的钢结构建筑体系，尤其要重视轻钢结构住宅体系的研究开发。发展钢结构建筑，尤其是对国民经济有重大推动作用的住宅钢结构，有利于迅速提升住宅产业化程度，推进我国建筑用钢的技术创新和产业结构调整。目前要解决住宅钢结构造价的合理定位，建筑设计完善创新，优化钢结构体系和相应节点构造，发展配套建材和设备，特别是外墙材料，开展试点工程、进行技术交流，特别要解决钢材防火、防腐、保温、隔声、抗震等性能。
5.2.5 提高钢材质量，扩大钢材品种。目前结构用钢主要是Q235，还应增加高品质钢材，积极研制开发与轻钢结构配套使用的高效功能材料，包括保温隔热、吸声隔声、防火以及连接材料等；积极研制开发与轻钢有关的各种组合结构，扩大轻钢的使用范围，以取得较好的经济技术效益，满足用户的不同要求。
5.2.6 加强生态循环评估理论的研究和应用，树立环保意识，努力创造可持续发展的生态环境轻钢房屋建筑，为子孙后代留下一个可发展的空间。
6 . 结语
目前，国内的建筑业生产效率较低，尚属劳动密集型产业，而轻钢结构住宅属于高技术高效率的产业，加快对钢结构住宅的研究，将促进建筑业向技术密集型产业转化，并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。轻钢结构住宅的发展将带动住宅施工行业的革新。如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工业进入了机械化，那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化。“钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念”。轻钢结构住宅正显示出它环保型建筑可持续发展的优势，体现出经济、高效，快速、工厂化生产的特点。轻钢结构住宅体系将大大促进住宅产业化的发展。可以预测，轻钢结构住宅在我国将拥有更广泛的应用和更光明的发展前景。
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2. 新型轻钢住宅结构的国内外研究现状
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轻钢结构是一个新兴产业，我国每年总体增长近200万m 2，相当于20世纪80年代我国轻钢结构的全部建筑工程量。网架结构工程总量已达到8000多项，建筑面积约800万m 2，年增长量约50~60m2。轻型钢板拱型结构工程的建筑总面积约100万m 2，年增长的幅度也很大。然而与世界上一些发达国家相比．还存在一定的距离。据统计，目前我国钢结构建筑所用的钢材还不到全国钢材总产量的2％，远不如美国、日本等国家。在美国、加拿大、澳大利亚、日本、瑞典等国家，钢结构住宅占住宅总建筑面积的40%以上，采用轻钢结构体系建设建造的单层和多层建筑物占50%以上。这些国家在钢结构住宅的抗震性能、防火、防渗、建筑材料、结构形式等方面的研究处于世界领先水平。美国在轻钢结构体系的分析、设计计算的理论和方法及制造工艺上已经非常完善，开发了多种专利产品，其专用的设计软件可在短时间内完成
设计、绘图、工程量统计及工程报价，在制作上也实现了高度的标准化及工厂化，现有34家专门生产单元式建筑的公司。瑞典是当今世界上最大的轻钢结构住宅制造国，它们的轻钢结构住宅预制构件达95％，欧洲各国都到瑞典去定制住宅，通过集装箱发运。可见在工业化住宅时代，工地已不再重要。目前在钢结构住宅体系上，国外已开发了钢结构工业化生产体系，并不断提升住宅产品的性能指标。而且国外的研究已进人对住宅体系灵活性、多样性研究，进而扩大适应面和产生规模效应。例如，日本的三泽住宅以“百年住宅”的概念，英国的以“建筑生产反思”的观念等使住宅产业化的实现体现出：以模数化构建标准化，以标准化推动工业化，以工业化促进产业化。自1979年我国从澳大利亚引进轻型钢架结构以来，轻钢结构有较大发展。我国把轻钢结构在住宅建筑上推广应用作为建筑业的一场产业革命。1999年，经国家经贸委批准，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为建筑业用钢的突破点。井正式列入国家重点技术创新项目，轻钢结构住宅由此引起各界广泛关注。根据最新消息2003年1~11月统计我国钢产量是世界上首次突破2亿吨的国家。目前中国建筑钢材品种丰富，价格合理，新产品开发力度大，其中热轧H 型钢2002年底达到100多万吨，其他钢结构用的中厚板、型钢、钢管、高频焊接H 型钢、冷弯型钢及涂镀层钢板等都有显著增长。宝钢、武钢、马钢的耐火耐候钢在工程中得到使用，武钢、浦钢、鞍钢厚板在工程中广泛使用，马钢、莱钢H 型钢供不应求，为钢结构住宅提供了各种规格的钢材。另外为促进我国钢结构住宅产业发展，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确定了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，建筑钢结构的钢材、设计、制造、施工、行业标准、规范约60本已基本编制修订完成。《钢结构住宅设计规程》正在编制。国内钢结构住宅从研究开发到工程试点，发展速度非常快，现在已经建成100多万m 2。已经建立试点工程的有：北京、上海、天津、湖南、安徽、江阴、南京、山东等地。
3. 新型轻钢住宅结构的特点
轻钢结构一般指承受相对较小的外加荷载，采用较小的构件截面尺寸，结构自重较轻的钢结构。轻钢住宅结构是以经济型材构件，包括冷弯型钢、热轧或焊接H 型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件作为住宅承重骨架，轻型墙体材料作为围护结构所构成。与传统的住宅结构相比，轻钢结构住宅有许多优点。
3.1良好的空间感，空间利用率高。
由于钢材强度高，可以采用大开间布置，钢结构开间可以比传统的砖混结构和砼结构的开间大50％，创造开放式住宅，为住宅空间的组合提供最大的自由度，设计时可以不拘泥于承重墙位置。根据设计需要自由布置各功能空间，更好的满足建筑上大开间、分隔灵活的要求。而传统的砖混结构和砼结构由于材料性质限制了空间布置的自由，如果开间过大，就会造成板厚、粱高、柱大，不但影响美观，而且自重增大，增加造价。钢结构的空间利用率比传统的砖混结构和砼结构的利用率提高5%~8％。如今。越来越多的投资者开始意识到开放的空间比有承重墙占据的宅间更有价值，为了确保投资住宅楼的100％入住率，就必须考虑到住宅楼空间利用的灵活性，因此除尽最大可能减少占地面积以外，楼内空间的灵活性以及自由发挥度也是今天和未来理性投资者必求目标。
3.2自重轻。
钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石，钢结构采用轻质的各种材料。组成高强度、防火、防水、绝热、隔音、节能的复合墙体。经测试相同建筑面积的建筑楼层，钢结构自重轻。根据比较，六层轻钢结构住宅的重量，仅相当于四层砖混结构住宅的重量。
3.3抗震、抗风性能好、可靠性高。
近年来地震和台风等自然灾害的频发，触动了人们敏感的神经，人们对房屋的抗震、抗风性能日益重视。钢结构建筑具有良好的抗震、抗风性能，在地震和台风等自然灾害下的表现远远优于其它结构形式的住宅。钢结构住宅具有整体刚度大、构件强度高等优点，钢柱的抗压、抗侧弯强度，均比混凝土柱高1.5倍。
3.4施工不受气候和季节影响、施工周期短，尤其在北方地区更适用。
钢结构构件实行工厂化生产，现场安装，加工和现场安装可以同步进行。钢结构施工不受气候和季节的影响，现场不需要绑扎钢筋、不需要制作模板，楼板浇筑混凝土时也不需要设临时支撑，现场作业量减小且施工机械化程度高。大大加快了施工速度。例如上海现代房产实业有限公司建造的500m 2，的二层别墅仅用了45个工日，并且包括内外装修。
3.5对周围环境污染少。
钢结构建筑现场作业量小，对周围环境无噪声污染和粉尘污染。传统建筑用的实心粘上砖，因大量浪费土地资源、污染环境已被限时禁止使用。
3.6综合造价低。
由于钢结构自重轻，钢结构建筑基础造价上可节约30％，且总体用料鼋少。虽然轻型房屋钢结构采用的合会钢的价格要比普通钢高，复合墙体的价格要比砌体墙高得多，但这些造价与降价的费用相抵，直接成本还是比传统钢筋混凝土体系下降5％～15％。另外，施工周期缩短，人工费用下降，又可减少间接费用，且投资周期短，收效快，所以综合造价低。
3.7具有可再生利用性、可改造性。
符合国家环保和可持续性发展的要求轻钢住宅所用材料都是节约土地、能源和资源的永久性材料。而且大部分材料可回收和再生，施工现场湿作业少，建造和拆除时对环境污染较小，利国利民。钢材报废后可实现l00％废品再回收利用，符合我们人类可持续发展战略。
3.8建筑寿命长。钢结构住宅的钢骨薄板具有不怕腐蚀，不怕白蚁的优点，建筑寿命可达90年以上。
3.9设计技术先进利用先进的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术，能全面按用户要求进行设计，且效率高、报价快、造价低、供货迅速。实现住宅建设的工业化和产业化轻钢结构在工厂制作，现场安装，易于工厂规模生产和标准化、系列化，可采用工业化生产方式，实现技术集成化，提高住宅的科技含量和使用功能。
4. 新型轻钢住宅结构的建筑体系
4.1结构体系
4.1.1 冷弯薄壁型钢体系。构件用薄钢板冷弯成C 形、Z 形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1~2层住宅或别墅。
4.1.2 框架体系。目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广，纯框架体系常用于4~8层住宅。纵横向都设成钢框架门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。它主要由宽翼缘的H 型或箱形柱和工字型梁组成，亦可采用热轧H 型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局，但侧向刚度较弱。相对于框架一支撑体系，用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减少抗侧移构件内力，加强耗能机制，提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求，端板连接不宜用于多层轻钢住宅。
4.1.3 框架支撑体系。主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下，这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上，为刚接; 纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度很低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。支撑可用槽钢，角钢或圆钢杆，具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X 型、K 型或偏心支撑。在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。
4.1.4框架剪力墙体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑，就形成了框架一钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙(筒) 。这样既有效地加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大，出现扭转的问题，可在适当部位设置钢支撑。
4.1.5 周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直，形成外筒，抵抗水平荷载，将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方形的结构。可以将这种思路应用到框架一支撑体系中。把纵向的支撑去掉，将原有位置的刚架柱扭转卿，梁柱由铰接变为刚接。这样，刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。对于多层轻钢住宅体系的选择，不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求，灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。
4.2主要构件设计
4.2.1 柱。钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H 型钢或1字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3~10，势必造成材料浪费。因此，对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H 型钢或1字钢在受力上还是合理的。但是总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管混凝土梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。
4.2.2楼盖。在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板一现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢一混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样既增加了材料用量和结构自重，又造成了强梁弱柱的不利情况。为了提供更大的住房空间，组合扁梁楼盖将成为一种趋势。
4.2.3 支撑体系。支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。
4.2.4 墙体结构。各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的欢迎。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于外围护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料，需设置墙梁用以悬挂外围护结构。门窗洞口上下要布置墙梁。多采用C 或2型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度(刚架间距) 和墙(板跨) 。
4.2.5 节点抗震设计。框架梁柱节点一般采用刚性连接方法，根据“常用设计法”，即翼缘连接承受全部弯矩，梁板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区隐患很大。
5. 发展轻钢结构存在的主要问题及解决方法
5.1发展轻钢结构存在的主要问题
5.1.1 缺乏对轻钢结构的教育和普及工作。多年来，各大高校相关专业的《钢结构》教学内容主要由材料、连接、基本构件及桁架诸章节构成，课时安排仅60学时左右，远不及50年代的300多个学时，教学内容偏窄，不够系统，理论计算不够连续，衔接不够好，工作后又没有这方面的后继教育，因而难以开展这方面的工作。
5.1.2 设计计算理论、施工规程和规范跟不上轻钢结构实际发展的需要。至今我国对减少用钢量指标的一些主要因素，如结构的蒙皮效应、空间工作和宽腹工形截面的屈曲后强度以及薄板局部屈曲后的塑性设计还研究得不够深入；专用于轻型钢结构的设计、施工及验收规范尚不健全，这些因素严重地阻碍了轻型钢结建筑体系在我国的发展和推广。
5.1.3 轻钢结构在工业建筑领域有一定市场，但在民用建筑领域的市场有待开发。
5.1.4 设计、制造质量不高，构、配件，功能材料搞的还是分散的单体构件，未形成一个体系，不能适应房屋建筑商品化体系的发展。不可否认的现实是，我国绝大多数设计员对钢构设计是生疏的，甚至不知从何着手，因而缺乏设计的积极性，设计质量可想而知；对轻钢结构建筑在制作、安装过程中产生的一些问题如屋面系统温度变化率的影响等，由于缺乏实际经验往往处理不当，导致一些安全隐患；轻型钢结构建筑，结构和非结构附件较多，如胶条、带橡皮垫圈的螺钉、隔热材料、天沟、采光带等等，这些附件的制作加工部分还是利用冶金建设公司的设备进行加工，没有专门的工厂和生产线，因而质量、工期难以保证。5.2 解决问题的对策
针对上述情况，建议今后我国在发展轻钢结构房屋体系时应尽快采取以下措施：
5.2.1 开展课题研究，适时组织国内外开展学术、技术交流，形成有关轻钢结构房屋体系的各类学术、行业协会，以便推动新材料、新技术、新体系在轻钢建筑领域内的应用，保进轻钢结构技术发展。
5.2.2 加强轻钢结构的教育和普及工作。高校应增加有关轻钢结构的专业教学选修课，编撰有关轻钢结构的统编教材，培养更多钢结构专业毕业生；在社会上开办有关轻钢结构的各类讲座，出版轻钢结构方面普及型及专业型的书刊，普及轻钢结构的基本知识，通过培训，考试上岗，提高在职专业人员的技术水平。
5.2.3 建立推广轻钢结构房屋体系的机制，有组织地开展引进、消化、吸收和改造的工作，发展符合我国国情的轻钢结构房屋体系，在消化吸收的基础上，大力开展相关研究项目，制定前导性、指导性、应用性具佳的轻钢结构设计、施工规程和规范，完善学科体系。
5.2.4 在巩固并扩大工业建筑领域应用的同时，开发民用建筑系列，尤其是轻钢住宅房屋建筑。建设部叶如棠副部长最近指出，要研究发适用于不同建筑类型的钢结构建筑体系，尤其要重视轻钢结构住宅体系的研究开发。发展钢结构建筑，尤其是对国民经济有重大推动作用的住宅钢结构，有利于迅速提升住宅产业化程度，推进我国建筑用钢的技术创新和产业结构调整。目前要解决住宅钢结构造价的合理定位，建筑设计完善创新，优化钢结构体系和相应节点构造，发展配套建材和设备，特别是外墙材料，开展试点工程、进行技术交流，特别要解决钢材防火、防腐、保温、隔声、抗震等性能。
5.2.5 提高钢材质量，扩大钢材品种。目前结构用钢主要是Q235，还应增加高品质钢材，积极研制开发与轻钢结构配套使用的高效功能材料，包括保温隔热、吸声隔声、防火以及连接材料等；积极研制开发与轻钢有关的各种组合结构，扩大轻钢的使用范围，以取得较好的经济技术效益，满足用户的不同要求。
5.2.6 加强生态循环评估理论的研究和应用，树立环保意识，努力创造可持续发展的生态环境轻钢房屋建筑，为子孙后代留下一个可发展的空间。
6 . 结语
目前，国内的建筑业生产效率较低，尚属劳动密集型产业，而轻钢结构住宅属于高技术高效率的产业，加快对钢结构住宅的研究，将促进建筑业向技术密集型产业转化，并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。轻钢结构住宅的发展将带动住宅施工行业的革新。如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工业进入了机械化，那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化。“钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念”。轻钢结构住宅正显示出它环保型建筑可持续发展的优势，体现出经济、高效，快速、工厂化生产的特点。轻钢结构住宅体系将大大促进住宅产业化的发展。可以预测，轻钢结构住宅在我国将拥有更广泛的应用和更光明的发展前景。
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