低層輕鋼結構住宅的技術特點及其發展
發布時間：2012-07-25 共1頁
輕鋼結構住宅具有性能好、自重輕、工廠化程度高、建造速度快、勞動強度小等優點，因而近三十年來在歐美國家逐步發展起來。已經形成了一整套十分成熟的技術。但是，在我國由于長期以來建造的大多數是磚混或鋼筋混凝土結構的住宅，輕鋼結構住宅對我們來說還是新鮮事物，在我國大力推進住宅產業革命現代化的今天，我們有必要對這種新的建筑技術進行研討。現筆者對這種技術特點及其發展前景論述如下：
低層輕鋼結構住宅的技術特點：
一、卓越的性能
1．抗震、抗風、高可靠性
鋼材優良的物理、力學性能使得輕鋼結構住宅具備了整體剛度大、構件強度高、結構自重輕的特點，在地震、颶風等罕遇災害下的表現遠遠優于其它結構形式的住宅。對于軟弱地基區域，鋼結構住宅可以降低基礎成本，并減少不均勻沉降發生的概率。鋼結構體系可以精確設計分析，使鋼結構住宅的結構可靠性優于磚混住宅。
2．防腐、防火、耐久
鋼結構住宅中耐腐蝕鍍鋅鋼板的運用，大大增強了建筑主體結構的防腐性耐久性，合理的構造措施可以保證鋼結構的防火性能；結構徐變、泛潮和遭受白蟻、老鼠等蟲害的情況不會在鋼結構住宅中出現。
3．隔熱、隔音、節能
輕型鋼結構住宅復合墻體構造保證了房屋對隔熱、防潮、隔音的需要。中空玻璃的使用使隔音指標達40加權分貝以上，除了大大減少噪音的污染，更能節省大量的能源。
4．能“空間自由組合”的住宅
鋼材的輕質、高強、鋼結構的體系的靈活選用為住宅空間的組合提供了最大自由度。一方面鋼結構可以提供超大共享空間，同時建筑師可以不拘泥于承重墻位置，根據設計需要自由布置各功能空間。
二、主要承重材料
輕鋼骨架采用鋼材是熱鍍鋅冷彎薄壁型鋼，強度指標是33 ksi（折算公制為230N/mm2或340N/mm2）；鍍鋅鋼板根據厚度分成若干個等級（Gage），從12—20gage（折算公制為2.58mm—0.88mm）；另外一個重要指標就是鍍鋅量，在美國規范中鍍鋅量主要分三種情況應用，這就是G40、G60、G90（折算公制鍍鋅量為95—126g/m2、157—189g/m2、252—283g/m2）。其中G40采用于非承重墻部分（如分隔墻、吊頂等）；G60采用于普通承重墻部分；G90采用于沿海地區或亞熱帶地區。
三、建筑結構做法
輕鋼別墅采用以冷彎型鋼為骨架的結構體系，局部根據建筑要求采用其他結構部件。輕鋼骨架的間距常用300、450或600mm的模數，墻體骨架截面高度一般為89mm或140mm，樓面骨架的高一般為200～400mm高。這樣墻體和樓面的空間可為住宅中任何管、網提供方便條件。由于低層住宅的屋面大都為坡屋面，因此屋面結構基本上采用的是由骨架做成的三角型屋架體系。這種等間距的骨架在封完結構性板材及石膏板之后，形成的非常堅固的“板肋結構體系”，這種結構體系有著更強的抗震及抵抗水平荷載的能力，因為它把建筑自重中的集中荷載分解到最小的程度。由U型鋼及C型鋼可以組合成不同斷面的梁、柱，非常靈活，最大跨度的梁可以做到9米。鋼骨架與鋼骨架之間的連接是采用自攻自鉆螺釘和標準連接片連接。
1．墻面
外墻由外裝飾層，防水隔汽層、保溫層、結構骨架和內裝飾層構成。外裝飾層可選用金屬掛板、乙烯基掛板、工程木掛板、外墻板、外墻石材等多種質感和風格的建筑材料。保溫層可根據氣候條件配置熱阻R13—R30之間的任意墻體。防水隔汽層具有單向呼吸作用。
2．屋面
采用新型鋼結構斜屋面，基本結構形式；斜梁、結構面板、防水層及保溫層、裝飾面板。屋頂裝飾面板采用的板材，包括復合屋面板、彩色壓花扣合瓦、彩色玻紋瓦、金屬鎖縫板和彩色玻纖瓦等，色彩造型多變，粘接防漏能力強。
3．樓面
樓蓋系統主要由密肋托梁、結構面板、吊頂組成。托梁以冷彎薄壁型鋼作承重結構：結構面板為定向刨花板OSB；吊頂為石膏板。
四、鋼住宅的施工優勢
1．施工的特點
輕鋼住宅最突出的優點就是表現在它的施工安裝上。北美裝配式的住宅體系大量采用的是成品及半成品的建筑材料，因此施工安裝速度非常快，以一幢別墅為例，從基礎施工開始到完成精裝修，整個住宅建造過程只需3個月時間，相比較而言，普通混凝土別墅工期從基礎開始到竣工需5個月，還要再進行2個月的精裝修，花費總共7個月的時間業主才能入住。
2．干作業施工
通常開發商在已建小區內想要再添加整幢住宅或其他建筑物時，會遇到來自業主的許多抱怨及投訴。首先面臨的就是施工設備發出的刺耳噪音聲會讓已居住的業主無法忍受；另外由于施工帶來許多水泥、灰塵等污染，會破壞整個小區的環境安寧及美觀。而輕鋼建筑的另一個施工優勢就是工程施工幾乎全是干作業，施工現場非常干凈，所采用的施工機械也比較簡單，但機械化程度較高，所以占用的施工場地、建筑垃圾、建筑施工噪音等都是減少到最低程度的。
在中國推廣輕鋼結構住宅，目前需要從以下幾個方面入手：
首先應有計劃地建造一批工程，以便引進該項生產技術。在國內起步較早的項目有大連楓橋別墅項目、北京納帕溪谷項目、杭州綠城的項目等。如果沒有一定的建造量，就不可能編制完成我們自己的輕鋼結構技術規范，在中國使這項技術成熟起來就已成為一句空話。雖然一般情況下我們強調必須執行強制性規范，但是技術標準和規范就其性質來說，永遠都是落后于技術自身的發展的。因此，在國內規范不完善時，建筑試驗工程不僅是應當的，而且是必須的。目前國內大型建材企業已經開始進軍這一領域，投資建立了輕鋼結構住宅生產線，對此國家應適當予以扶持。
在建造試驗工程并取得經驗的基礎上，就應不失時機地編制相應的輕鋼結構住宅技術標準和規范。由于與國外標準體系、技術環境的差異，甚至標準管理方式和部門分工的不同，都使這項工作在我國具有相當的難度。把國外輕鋼結構住宅嫁接到中國的技術標準體系中來，還有許多深入細致的研究和協調工作要做。根據建設部技術標準編制工作計劃，目前建設部住宅產業化促進中心正在組織各有關科研設計單位、大專院校、生產企業共同編制行業技術標準《低層輕鋼結構住宅技術要求》，這項標準發布后，將結束輕鋼住宅在我國無技術標準可依的局面。
由于輕鋼結構住宅是國外許多發達國家普遍采用的成熟技術，其優良的技術性能和產業化生產方式，在一定程度上體現了住宅產業現代化的方向。因此，一旦有了技術標準，就應將這種技術體系納入專業學校的教學內容中，并對在職工程技術人員和技術人員進行培訓，企業和社會的建筑科研院所也應投入力量進行深入研究和開發，使這一體系在我國日臻完善，并使我國企業由此獲得反過來進軍國際市場的實力與資格。
低層輕鋼結構住宅的技術特點：
一、卓越的性能
1．抗震、抗風、高可靠性
鋼材優良的物理、力學性能使得輕鋼結構住宅具備了整體剛度大、構件強度高、結構自重輕的特點，在地震、颶風等罕遇災害下的表現遠遠優于其它結構形式的住宅。對于軟弱地基區域，鋼結構住宅可以降低基礎成本，并減少不均勻沉降發生的概率。鋼結構體系可以精確設計分析，使鋼結構住宅的結構可靠性優于磚混住宅。
2．防腐、防火、耐久
鋼結構住宅中耐腐蝕鍍鋅鋼板的運用，大大增強了建筑主體結構的防腐性耐久性，合理的構造措施可以保證鋼結構的防火性能；結構徐變、泛潮和遭受白蟻、老鼠等蟲害的情況不會在鋼結構住宅中出現。
3．隔熱、隔音、節能
輕型鋼結構住宅復合墻體構造保證了房屋對隔熱、防潮、隔音的需要。中空玻璃的使用使隔音指標達40加權分貝以上，除了大大減少噪音的污染，更能節省大量的能源。
4．能“空間自由組合”的住宅
鋼材的輕質、高強、鋼結構的體系的靈活選用為住宅空間的組合提供了最大自由度。一方面鋼結構可以提供超大共享空間，同時建筑師可以不拘泥于承重墻位置，根據設計需要自由布置各功能空間。
二、主要承重材料
輕鋼骨架采用鋼材是熱鍍鋅冷彎薄壁型鋼，強度指標是33 ksi（折算公制為230N/mm2或340N/mm2）；鍍鋅鋼板根據厚度分成若干個等級（Gage），從12—20gage（折算公制為2.58mm—0.88mm）；另外一個重要指標就是鍍鋅量，在美國規范中鍍鋅量主要分三種情況應用，這就是G40、G60、G90（折算公制鍍鋅量為95—126g/m2、157—189g/m2、252—283g/m2）。其中G40采用于非承重墻部分（如分隔墻、吊頂等）；G60采用于普通承重墻部分；G90采用于沿海地區或亞熱帶地區。
三、建筑結構做法
輕鋼別墅采用以冷彎型鋼為骨架的結構體系，局部根據建筑要求采用其他結構部件。輕鋼骨架的間距常用300、450或600mm的模數，墻體骨架截面高度一般為89mm或140mm，樓面骨架的高一般為200～400mm高。這樣墻體和樓面的空間可為住宅中任何管、網提供方便條件。由于低層住宅的屋面大都為坡屋面，因此屋面結構基本上采用的是由骨架做成的三角型屋架體系。這種等間距的骨架在封完結構性板材及石膏板之后，形成的非常堅固的“板肋結構體系”，這種結構體系有著更強的抗震及抵抗水平荷載的能力，因為它把建筑自重中的集中荷載分解到最小的程度。由U型鋼及C型鋼可以組合成不同斷面的梁、柱，非常靈活，最大跨度的梁可以做到9米。鋼骨架與鋼骨架之間的連接是采用自攻自鉆螺釘和標準連接片連接。
1．墻面
外墻由外裝飾層，防水隔汽層、保溫層、結構骨架和內裝飾層構成。外裝飾層可選用金屬掛板、乙烯基掛板、工程木掛板、外墻板、外墻石材等多種質感和風格的建筑材料。保溫層可根據氣候條件配置熱阻R13—R30之間的任意墻體。防水隔汽層具有單向呼吸作用。
2．屋面
采用新型鋼結構斜屋面，基本結構形式；斜梁、結構面板、防水層及保溫層、裝飾面板。屋頂裝飾面板采用的板材，包括復合屋面板、彩色壓花扣合瓦、彩色玻紋瓦、金屬鎖縫板和彩色玻纖瓦等，色彩造型多變，粘接防漏能力強。
3．樓面
樓蓋系統主要由密肋托梁、結構面板、吊頂組成。托梁以冷彎薄壁型鋼作承重結構：結構面板為定向刨花板OSB；吊頂為石膏板。
四、鋼住宅的施工優勢
1．施工的特點
輕鋼住宅最突出的優點就是表現在它的施工安裝上。北美裝配式的住宅體系大量采用的是成品及半成品的建筑材料，因此施工安裝速度非常快，以一幢別墅為例，從基礎施工開始到完成精裝修，整個住宅建造過程只需3個月時間，相比較而言，普通混凝土別墅工期從基礎開始到竣工需5個月，還要再進行2個月的精裝修，花費總共7個月的時間業主才能入住。
2．干作業施工
通常開發商在已建小區內想要再添加整幢住宅或其他建筑物時，會遇到來自業主的許多抱怨及投訴。首先面臨的就是施工設備發出的刺耳噪音聲會讓已居住的業主無法忍受；另外由于施工帶來許多水泥、灰塵等污染，會破壞整個小區的環境安寧及美觀。而輕鋼建筑的另一個施工優勢就是工程施工幾乎全是干作業，施工現場非常干凈，所采用的施工機械也比較簡單，但機械化程度較高，所以占用的施工場地、建筑垃圾、建筑施工噪音等都是減少到最低程度的。
在中國推廣輕鋼結構住宅，目前需要從以下幾個方面入手：
首先應有計劃地建造一批工程，以便引進該項生產技術。在國內起步較早的項目有大連楓橋別墅項目、北京納帕溪谷項目、杭州綠城的項目等。如果沒有一定的建造量，就不可能編制完成我們自己的輕鋼結構技術規范，在中國使這項技術成熟起來就已成為一句空話。雖然一般情況下我們強調必須執行強制性規范，但是技術標準和規范就其性質來說，永遠都是落后于技術自身的發展的。因此，在國內規范不完善時，建筑試驗工程不僅是應當的，而且是必須的。目前國內大型建材企業已經開始進軍這一領域，投資建立了輕鋼結構住宅生產線，對此國家應適當予以扶持。
在建造試驗工程并取得經驗的基礎上，就應不失時機地編制相應的輕鋼結構住宅技術標準和規范。由于與國外標準體系、技術環境的差異，甚至標準管理方式和部門分工的不同，都使這項工作在我國具有相當的難度。把國外輕鋼結構住宅嫁接到中國的技術標準體系中來，還有許多深入細致的研究和協調工作要做。根據建設部技術標準編制工作計劃，目前建設部住宅產業化促進中心正在組織各有關科研設計單位、大專院校、生產企業共同編制行業技術標準《低層輕鋼結構住宅技術要求》，這項標準發布后，將結束輕鋼住宅在我國無技術標準可依的局面。
由于輕鋼結構住宅是國外許多發達國家普遍采用的成熟技術，其優良的技術性能和產業化生產方式，在一定程度上體現了住宅產業現代化的方向。因此，一旦有了技術標準，就應將這種技術體系納入專業學校的教學內容中，并對在職工程技術人員和技術人員進行培訓，企業和社會的建筑科研院所也應投入力量進行深入研究和開發，使這一體系在我國日臻完善，并使我國企業由此獲得反過來進軍國際市場的實力與資格。
