钢结构住宅的可行性分析

0   前   言

钢结构 住宅 建筑 是住 宅建 筑 的一个 分支 ， 与 砖

石结构 、 钢 筋混凝土结 构 、 木结 构一 样是住宅建筑 的

重要组成 部 分 ， 它 以工 厂 化 生 产 的钢 梁 、 钢 柱 为 骨

架 ， 同时配 以新 型轻质 、 保温 、 隔热 、 高强的墙体材 料

作为 围护结 构建造 而成 ， 其 主要 承重 骨架 是 由钢构

件或 钢管( 圆管 或矩形 管) 混凝 土构件所组成 。它在

美 国 、 英 国等 国家的发展应 用 已有上百年历 史 ， 由于

具备其他结 构无法 比拟 的 优点 ， 钢结 构住 宅 已经给

住宅产业 和建 筑行 业带 来 了一 场深 层次 的革 命 ， 从

设计 、 施 工到一系 列 新材 料 的使用 都 出现 了革命 性

的变化 ， 因而在 国际 范 围内代 表 了未来 住 宅发 展 的

新 模 式 。

我 国 钢 结 构 住 宅 起 步 很 晚 ， 大 规 模 研 究 开 发 、 设

计制造 、 施工安装 钢结 构 住宅 还是 近 二三 年才 发展

起来 。 目前 在北京 、 天津 、 山东莱芜 、 安徽马鞍 山 、 上

海 、 广 州和深圳等地 开展 了低层 、 多层 和高层钢结构

住宅试点工程 ， 已经建 成 3 0多万 m 2 ， 最 近北京 赛博

思 金 属 结 构 有 限 公 司 将 建 造 1 2万 m2 外 企 职 工 公

寓 ， 天津市建 筑设计 院为唐 山设 计 了 1 0万 m  的钢

结构住宅 ， 这些都说 明 了钢结构 住宅发展势头 良好。

l   钢结构住宅体 系

钢结构住 宅体系 区别 于传统体系住宅 的 内容主

要是指 主体钢结 构体 系 、 外 围护 墙 和 内隔墙 体体 系

以 及 楼 板 本 系 。

1 ． 1 钢 结构体 系

钢结 构体 系 的型式 有多 种 ， 但 应 用 于住宅 的主

要 可分为钢框架 体系 、 钢支撑框架体 系 、 钢框架 一混

凝 土剪力墙体 系 、 错层桁 架体系 、 巨型结构加子结 构

体系等 。从构件 的截 面形式 上可分 为 ： 热轧 H 型截

‘

6 0 ‘   《 山东建材} 2 0 0 4 年第 2 5 卷第 4 期

面 、 焊接 H 型截 面 、 焊 接箱形 截面 、 冷 弯薄壁 方 钢管

内灌 混凝 土 、 冷 弯 C型截 面 、 圆钢管 内灌混凝 土 等。

钢 结 构 的 防 火 措 施 可 采 用 防 火 喷 漆 、 防 火 板 外 包 、 耐

火 钢 等 。

1 ． 2 围护结构体 系

外 围 护 结 构 主 要 采 用 墙 板 的 型式 ， 如 轻 混 凝 土

板 、 太 空 板 、 水 泥 刨 花 板 、 夹 心 板 等 。 内 墙 采 用 轻 混

凝 土 板 、 石 膏 板 、 水 泥 刨 花 板 、 稻 草 板 等 。

1 ． 3 楼板结构体 系

楼 板 的 主 要 型 式 有 ： 压 型 钢 板 与 现 浇 混 凝 土 组

合楼 板 、 预 制轻 混 凝 土板 等。钢 结 构 材料 ， 宜 采 用

Q 2 3 5或 Q3 4 5强度级别钢 ， 并 应根 据使 用环境 和加

工条件选择 不 同质量等级 的钢 。

2   钢结构在住 宅 中 应用 的优势

钢结构 住 宅 与传 统 结 构 相 比 ， 在 使 用 功 能 、 设

计 、 施 工 以及综合 经济方面具 有优势 ， 主要体现在 以

下 方 面 。

( 1 ) 设计 制造周期 短 ， 设计 生产一体 化

现代结构 设计 借助 于计 算机 和专 业化结 构分析

软件 ， 使得设计周期 大大缩短 ， 设计 中的修改和调整

非常方便 。同时 ， 由于钢结构具 有工厂预制 、 现场安

装 的特点 ， 可以将 前期 设计 和 现场 的 生产 手段 相结

合 ， 通过 网络计算机 和数控机床结 合 ， 使 设计 人员在

工作室 中完成设计 后 ， 即 由工 厂 的生产 线完 成 产 品

制作 ， 具有极 高 的效率 和精确 度 ， 可 以大大减 少项 目

建 设 周 期 。

( 2 ) 能够 合理布 置功能 区间

在居 住建 筑 中 ， 建 筑师 和居 民一 直 希望能 够有

大跨 的无竖 向结 构的空 间 ， 这样 ， 可 以根 据需 求进行

灵活 隔断 ， 使 室 内布 置呈 多样 化 。传统 住宅 由于所

用材 料的性质 ， 限制 了空 间 布置 的 自由。如 果 开 间

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过 大 ， 就 会 造 成 楼 板 厚 度 大 ， 梁 柱 截 面 过 大 ， 不 但 影

响室 内美观 ， 而且 加大结构 重量 ， 增加土建投 资 。居

民在 二次装修 时经 常 自行 改变 墙体 布 置 ， 既 增 加 了

经 济负担 ， 又 因破坏 承 重墙 而 增加 了危 险 隐 患。钢

结 构 住宅 可 以 利 用 钢 材 强 度 高 的 特 点 ， 采 用 大 开 间

柱 网 布 置 ， 使 建 筑 平 面 分 隔 灵 活 ， 既 为 建 筑 师 提 供 了

设计 的 回旋余地 ， 又 给用 户提 供 了根 据不 同用途 改

变结 构 的 可 能 ， 可 以 利 用 非 承 重 墙 体 灵 活 分 隔 室 内

空间 ， 形 成开放式住 宅 。同时 ， 利用钢结构连 接简单

的特 点 ， 在 垂 直 平 面 内 比 传 统 结 构 能 更 好 地 应 用 错

层 、 跃 层 结 构 。 由 于 钢 结 构 住 宅 的 构 件 截 面 尺 寸 小 ，

可以增加使用 面积 ， 提 高得 房率 。

( 3 ) 承 载强度高 ， 抗震性 能优越

相 同 的荷 载 ， 钢 结 构 截 面 最 小 ， 相 同 的 截 面 ， 钢

结 构承载力最 大 。在抗 震设 防区 ， 钢 筋砼 结 构有许

多 不 足 之 处 ， 而 钢 结 构 重 量 轻 ， 六 层 轻 钢 住 宅 的 重 量

仅 相当于 四层砖 混结构 的重量 ， 因此 ， 本身所受 的地

震作用小 ； 而且 ， 钢材 具 有 高延性 ， 有较 好 的耗 能 能

力 ， 因此 ， 抗 震 性 能 好 ， 结 构 安 全 度 高 。

( 4 ) 施工方面 的优 势

现浇砼 需要 连 续施 工 ， 在 我 国北 方 地 区受 到施

工 季 节 的影 响 。 钢 结 构 的 大 部 分 构 件 在 工 厂 生 产 ，

运往现场通 过焊 接或 螺栓 进 行 整体 组装 ， 可 全天 候

作业 。施工现场作 业量小 ， 减少 了施工 临时用 地 ， 与

传统建 筑材料 相 比， 对周 围环境 污染小 ， 提高 了施工

的机械化水平 。 由于钢结 构本身 可作 为劲性结 构承

担结 构荷 载 和施 工荷载 ， 施工 时可以节省 支模 、 拆 模

的材 料 ， 由此降低成本 ， 大大加快施工 速度 。资金价

值在 施工 中充分体 现 ， 减少资金成 本 ， 对开发商 的销

售 和 资 金 回笼 极 为 有 利 。

( 5 ) 综 合造价低

钢结 构承 载力高 ， 可 以实现 结构 的大开间布置 ，

构 件 截 面 小 ， 与 砼 结 构 和 砖 混 结 构 相 比 ， 自重 比较

轻 ， 地 基 的处理 比较 容 易 ， 可 以采 用 天 然基 础 型式 。

由于基础 在工程 造 价 中所 占比重 比较 大 ， 上 部结 构

重量轻可 以降低 基 础 的造价 ， 从 而减 少整 个项 目的

投资 。钢结 构施工 机械 化 高 的特点 ， 从另 一方 面 减

少 了人 工 费 用 和 模 板 等 其 它 辅 助 材 料 费 用 。

钢 结 构 住 宅 的 工 程 造 价 是 个 很 敏 锐 的 问 题 ， 从

目前 的情 况看 ， 钢结 构 住宅 的造价 要 略高 于 钢筋砼

剪力墙住宅 。有 专家 测算 ， 小 高层 住宅 钢 结 构用 钢

量可控制在 5 0 k g   以下 ， 工程造 价 增 幅 即可控 制

在 1 0 ％左 右 ， 但 综 合 效 益 十 分 可 观 ， 并 将 推 进 住 宅

生 产 经 营 方 式 的 变 革 ， 拉 动 住 宅 产 业 的 发 展 。 而 随

着体 系化 、 产 业 化 水 平 的提 高 ， 性 能 价格 比也 会 提

高 ， 成 本将会 有所降低 。

( 6 ) 符合住 宅产 业化 和可持续发展 的要求

钢结 构适 宜工 厂大批量 生产 ， 工业 化 、 商品化程

度高 。它 能将 节 能 、 防水 、 隔热 、 门窗等 先进 的成 品

集 合在一起 ， 实现综 合成套应用 ， 将设 计 、 生产 、 施工

安装一体化 ， 提 高住 宅 的产 业 化水 平 。今 后 随着 城

市 建 设 的发 展 ， 城 市 改 造 需 要 拆 除 大 量 的 旧 建 筑 ， 钢

结构 比传统结 构 的拆 除 更 容易 实施 ， 钢材 回收利用

率 高 、 拆 除成本低 、 污染 较小 ， 符 合 可 持续 发展 的要

求 。

3   我 国钢结构建筑基本 情况

近年 来 ， 随着 城 市建设 的发展 和高层 建筑 的增

多 ， 我 国钢结构发展 十分迅速 ， 钢结构住 宅作为一种

绿色 环保 建筑 ， 已被建 设 部列 为重点 推广 项 目。特

别是 在 我 国大 中 城 市 中 ， 人 多 、 土 地 资 源 少 ， 而 人 们

对 住宅密度 、 环境绿 地等要求越 来越高 的情况 下 ， 较

大范 围应 用 钢 结 构 住 宅 ， 是 我 国生 产 力 发 展 到 一 定

阶段 的必然产物 。

1 9 8 5年在上海 建造 的金 沙江 大酒 店 ， 是第 一幢

自己设计 并 使用 国产 H 型钢材 料 制造 和安 装 的高

层 钢 结 构 建 筑 。 1 9 9 6年 ， 深 圳 建 成 了 高 度 3 2 5 m 的

帝 王大厦 ， 是 国 内第 一 幢超 高层 钢 结 构大 厦 。2 0 0 2

年 3月 ， 一 座 高 达 1 8层 、 采 用 H 型 钢 建 造 的 钢 结 构

住 宅 楼 在 安 徽 省 马 鞍 山市 动 工 建 设 。它 是 我 国住 宅

产业从 钢筋混凝 土跨进钢结 构模式 的重要 标志 。上

海 同 时 有 6幢 钢 结 构 高 层 住 宅 在 建 设 ， 最 终 他 们 将

建 到 l O O m、 3 4 层 ， 这 在 国 内还 是 首 次 。北 京 住 宅 也

启用 了钢 结 构 ， 位 于朝 阳 区 十 里 堡 的晨 光 家 园 B

区 ， 全部 采用 H 型钢钢 梁 、 钢 柱。2 0 0 2年 9月 开盘

的北京金 宸公寓 ， 填 补 了 国 内高层 住宅 钢结 构体 系

建 筑 的 空 白 。 同 时 ， 也 标 志 着 我 国 住 宅 的 开 发 和 建

设 已步入 了全 新的住宅钢结 构体系 时代。

4 钢结构住宅发展前景

住 宅 产 业 化 是 我 国 住 宅 业 发 展 的 必 由 之 路 ， 因

为这将成为推 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 ， 因此钢 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 。

目前 。 国 内的建筑业 生产效率 较低 ， 尚属劳动密

集 型产业 ， 而钢结构住 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

。

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是钢铁企 业 的发展 。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 ” 。有专 家预 言 ： 3年 内钢

结构住宅 将成为建 筑 现 代化 发 展 的一个 重 要标 志。

2 1 世纪钢结 构将 占领 广 阔的建 筑市场 。