现代钢结构住宅技术流派分析

《现代钢结构房屋技术流派解析》一文是根据我20年前刚开始了解、研究和实践钢结构建筑时所掌握的新产品开发程序和市场调研理论编写的。 ，也有实际意义，所以在陌陌上再次发表。

现代钢结构房屋技术流派分析

一、钢结构住宅体系的主要组成部分

钢结构住宅体系主要由以下几大部分组成：

(1) 支撑骨架系统

(2)围护骨架系统

(3)轻质外墙

(4)装饰墙面

(5)地板

(6) 屋顶

(7) 木门和走道

它与传统圈梁结构住宅的区别主要在（1）、（2）、（3），它与木结构住宅的区别主要在（1）、（2）。

2.钢结构房屋技术学校

钢结构房屋的技工流派由于定义方法不同，可以有多种区分方式，例如：

(1)按型钢及骨架体系分：

1.H型工字梁柱支撑加轻钢围护框架体系（图2.3-1、图2.3-2），简称H+H框架体系。

图 2.3-1

图 2.3-2

图2.3-3

图 2.3-4

2、方钢为柱，U型钢为梁的支撑框架体系（图2.3-5、图2.3-6），简称ð+U框架体系。

图 2.3-5

图 2.3-6

3、方钢为立柱，H型钢为梁的支撑框架体系（图2.3-7），简称为ð+H框架体系。

图 2.3-7

4、热轧轻钢骨架体系（图2.3-8、图2.3-9）。

图 2.3-8

图 2.3-9

(2)按制造方法分：

1、模块化预制钢结构房屋（图2.3-5、图2.3-10）。

图2.3-10

2、构件式装配式钢结构房屋（图2.3-1、图2.3-2、图2.3-3、图2.3-4、图2.3-7、图2.3-8、图2.3-9） .

(3)按地域文化和建筑风格分类：

1、欧美风格（图2.3-11）

2、美式风格（图2.3-12）。

图2.3-11

图2.3-12

3、钢结构房屋使用的原材料

(1) 承重框架材料

1、H型钢分为镀锌型和高频点焊型。 近20年来在国外高层、裙楼钢结构中得到广泛应用，积累了一定的经验。 国外生产H型钢的厂家很多，完全可以满足钢结构房屋发展的需要。 缺点是用钢量大，接头加工困难。

2、U型钢冷弯成型，长度1.6~8mm，高度50~452mm。 在欧美市场不常用，但在美国是轻钢房屋的首选材料，尤其是组合式房屋的支撑梁。 与H型钢相比，优点是钢材用量少，缺点是截面不稳定，有延时变形的顾虑。 国内已有生产此类材料的厂家，但由于市场上化学品量小，缺乏相应的使用经验，目前仍无法与H型钢抗衡。

3、C工字钢冷弯成型，长度1.5~6mm，高度73~380mm。 在欧美国家是支撑轻钢房屋梁柱的主要材料，在台湾少量用作钢结构房屋的支撑柱。 国内也有生产此类材料的厂家，但由于市场上化学品量小，缺乏相应的使用经验，目前虽然不能与H型钢竞争，但应该是主要研究方向钢结构住宅用钢。

4、方钢经冷弯、高频点焊成型，长度1.5~8mm，周长20~200mm。 在英国，它是轻钢房屋的首选材料，尤其是组合式房屋的支撑柱二手钢结构市场，在欧美地区应用并不广泛。 优点是截面稳定，节点布置方便。 缺点是用钢量大，螺纹连接不牢固。 国内也有生产此类材料的厂家，但由于市场上化学品量小，缺乏相应的使用经验，目前无法与H型钢抗衡。

5、热轧轻钢骨架采用冷弯成型，作为承重龙骨，其长度通常为0.84mm~2.46mm，周长为60~305mm。 这些支撑系统在台湾很少使用，主要是一些欧美厂商。 国外非承重（隔墙和橱柜）轻钢龙骨产能非常大。 但能生产承重轻钢龙骨的厂家却寥寥无几。

(2)非承重骨架材料

欧美钢结构房屋的非承重（内墙、外墙、吊顶）骨架与我国隔墙、橱柜的轻钢龙骨相似，长度为0.69mm~1.73mm。 广泛应用于国外写字楼的家居装修，无需深究。

台湾钢结构房屋的围护框架也是自成一体的，如图2.3-13、2.3-14。 围护结构的主要特点是斜拉杆。 这些结构主要用于配套墙板系统。 由于日式钢结构房屋的屋面板和墙面装饰板是一体的，每块表面积很小。 不能提供张拉支撑，需要使用斜撑来加强支撑。

图2.3-13

图2.3-14

(3)轻质外墙

美国钢结构房屋（其实都是房屋）的外墙是由轻钢（或木）骨架和轻质外墙板加上保温、隔音、防水材料组成。

1、轻质外墙板

(1)防火石膏板是目前国内外最常用的内外墙板。 大部分用于国外写字楼和家装，国外货源充足。

(2)防水石膏板可用作卧室和浴室的外墙板，国外来源充足。

(3)中、低密度水泥纤维板可用作内外墙板，国外来源充足。

(4) 取向片具有良好的工艺性和抗冲击性。 日本主要用作屋面板。 国外已经有几家厂商了。

(5) 防水夹板

2、隔热隔音材料 美国轻钢房屋使用的隔热隔音材料通常以玻璃棉为主，国外来源充足。

3、防水材料美国住宅墙面贴有双向透气透水防水纸，国外目前还没有生产能力。

(4)装饰墙面

1、真空挤塑水泥纤维板（图2.3-15、图2.3-16）多用于美国房屋，国外厂家已引进该技术，但因其制造工艺复杂、价格昂贵、安装工艺繁琐，它无法普及。 这更难。

图2.3-15

图2.3-16

2、莱州都水泥纤维板因其易于安装和维修而广泛应用于欧美房屋。 但是生产设备昂贵，而且没有国外厂家。

3、PVC板广泛应用于欧美房屋。 目前还没有外国制造商。 安装维修方便，加工制造方便。 因此，国外塑料行业开发该产品容易，值得推广。

(5)地板

1、木板 美国钢结构房屋普遍采用木板作为楼板，具有继承性，因为钢结构房屋是木结构房屋发展的延续。

2、冲压工字钢复合墙体主要用于多层和高层建筑，对于低层住宅应用则大材小用，造价难以接受。

3、蒸压轻质加气混凝土（ALC）墙体在台湾应用广泛，国外已具备生产能力。

(6) 屋顶（瓦片）

1、陶瓦是传统的建筑瓦片，重量大，安装复杂，不适用于钢结构房屋。

2、水泥彩瓦是国外厂家生产的，已经用于钢结构房屋。

3、莱州都水泥纤维板瓦质轻，安装方便。 它们在美国广泛应用于钢结构房屋，但生产设备和工艺相对复杂。 技术难点在于无法保证防水性能和耐候性能。

4. 金属瓦重量轻，易于安装。 它们是用于钢结构房屋屋顶的主要材料。 生产设备和工艺简单。 技术难点在于防锈和耐候性。 国外其实有很多彩钢瓦厂家，但是没有一家能提供高质量的表面喷丸外墙砖。

(7) 木门和走道

国外生产的普通木门在质量和尺寸上基本可以满足市场需求。 高档木门仍需进口。 斜顶窗已由国外合资工厂生产，高端车库门也已由国外合资装配厂生产。

目前国外还没有专业的走道生产厂家，不像美国有专业分工生产房屋零件，有专业的走道生产厂家。

钢结构房屋技工学校比较

(1) 不同地域文化的钢结构住宅

钢结构房屋的技术流派其实有很多，但仔细归纳后发现，可以以地缘文化作为定义的依据，即美国（日本）派和欧美派。

台湾的钢结构房屋技术与其其他文化特征一样，具有明显的日本文化特征。 对外来文化既向往又敌视，没有宽容和同化。 古代泰国从中国学习先进的建筑技术，所以今天台湾的钢结构房屋仍能看到秦砖汉瓦的痕迹（图2.3-12、图2.3-14、图2.3-15、图 2.3-16）。 近代法国向西方学习先进的建筑技术，其钢结构房屋的主要技术仍取自西方（图2.3-5、图2.3-6、图2.3-7、图2.3-13、图 2.3-14）。

80年代就有英国人说，虽然到了21世纪，英国人总能从西方获得先进的科学技术，然后再买回第三世界，从中获利。 是的，在70年代和80年代，美国人把从西方学到的家电技术和产品转移到欧洲，赚了很多钱。 而随之而来的信息产业技术（笔记本、软件、网络）着实让它受挫，因为信息时代没有时差，不需要二次攻击者。

美国的产品开发过程通常以技术为导向，即用“最好”（不是恰到好处）的产品来引导消费，价格和市场接受度是次要的。 体现在技术层面，所有的关注点都用在了技术的最后——也就是在技术细节和细节上不断下功夫，不计成本。 这一点在家电行业体现得淋漓尽致，比如变频空调、VRV系统空调。 而且，它在宏观上缺乏创造力，对新兴产业的发展从来没有做出太大的贡献。

同样，美国的钢结构房屋也深深烙上了日本文化的烙印。 踩木屐、穿浴衣、睡榻榻米、拉柜子的日式房屋，瓦剌人很难接受。 这只是文化和习俗层面的差异。 从应用和营销角度看，美式（和）式住宅不适合在国内推广，如方钢柱接缝局部加厚技术（图2.3-7）、真空挤压成型水泥板装饰墙板技术等（图2.3-14、图2.3-15、图2.3-16）。 从纯技术的角度来看，这种技术是优秀的，但其应用非常复杂，其制造投资成本更高，其产品价格实际上也很昂贵。

欧美企业的产品开发程序通常以市场为导向，满足消费者当下的需求，并跟随消费者的不断进步，这就是所谓的“just the best”原则。 欧美钢结构住宅由于没有秦砖汉瓦的禁锢，舒适、美观、简洁、易制造、造价低、易于维护。 因此很容易推广应用。

（2）不同钢结构技术流派的用钢量比较

(3) 钢结构技术不同流派的节点比较

1、C+c骨架系统的部分节点如图2.3-17和图2.3-18所示，简单实用。

图 3-17

图 3-18

2、热轧轻钢框架体系部分节点如图2.3-19、图2.3-20所示，简单实用。

图2.3-19

图2.3-20

3、方钢+U或方钢+H框架体系部分节点示意图见图2.3-6、图2.3-7。

从方钢+H型支撑框架体系的节点处理来看，如果钢结构住宅支撑体系的技术方向有问题，通过局部细节的技术处理很难解决方向性大的问题，甚至根本不起作用。 方钢+H型支撑架体系的节点接头硬度高，至今仍是美国钢结构住宅体系的心病。 由于方钢为封闭截面，难以采用高硬度螺栓连接。 材料、热处理、螺纹粗细等是方钢螺纹连接硬度的致命弱点。 因此，采用在内部或外部加衬板，甚至故意焊接一个辅助节点的方法来解决ð+H型支撑架体系连接接头的硬度问题，甚至想出了局部接头方形钢柱。 想法像加厚和盲铆钉螺钉（图 2.3-7）。 而且总是缺一半二手钢结构市场，就是螺丝硬度高，但螺丝（铆钉）硬度不高，不能称为高硬度连接。

4、H+H骨架体系的接头比方钢+H骨架体系的接头复杂，接头必须采用点焊处理。

(4) 不同钢结构技术流派的墙体体系比较

钢结构房屋的外墙基本上是披萨式的，即钢骨架和墙芯夹在两块墙板之间。

一、日式钢结构房屋的墙体系统

后面已经说过，日式钢结构房屋外墙的钢架体系与欧美钢结构房屋不同，自成体系。 其墙体系统也走的是与欧美钢结构房屋不同的技术路线，即墙板与墙面装饰板合二为一，兼顾硬度与美观，对安装方式提出了更高的要求。 它的生产成本和应用成本其实很高。 内墙与欧美钢结构房屋相同，采用防火石膏板，隔音隔热材料也与欧美相同，采用玻璃棉，但做工精细得多，具体见图2.3-21和图2.3-22。

图2.3-21

图2.3-22

2、热轧轻钢架房屋墙体系统

热轧轻钢骨架房屋的墙体系统比美式钢结构房屋的屋面系统要简单得多。 屋面板和墙面装饰板是独立的，屋面板通常采用经过防水防腐处理的定向板（图2.3-23），硬度和硬度兼顾。 其目的是对整个钢架体系产生一种张力作用，类似于日式房屋中斜撑的作用（图2.3-13）。 此外，还可以做防撞挂钉墙面装饰板。 外墙贴有双向透气透水施工纸（图2.3-24）。 墙面装饰板可直接钉在墙板上（图2.3-25）。 墙面覆层有多种方式（形状和材料）。 图2.3-26为改性隔音隔热材料示意图，图2.3-27为石膏板安装示意图。

图2.3-23

图2.3-24

图2.3-25

图2.3-26

图2.3-27

五、我国钢结构住宅发展应采用的技工学校

综上所述，目前中国住宅市场竞争激烈的低层钢结构住宅体系如表2.3-2所示。 几乎所有钢结构住宅系统的维护系统都是比萨式轻质外墙。 楼板系统其实有很多种，但主要使用的是热轧轻钢骨架楼板系统。 只有H+H型体系采用了一种简单的过渡技术形式，即用H型钢代替中国传统砖木结构房屋的柱子或现代房屋的钢筋混凝土梁柱，同时维护系统和地板系统保持不变。 这样一来，即使技术跨度变化不大，对现有设计施工人员的操作特别有利，但与世界房屋技术时尚背道而驰，不利于轻量化的推广应用。外墙技术，不利于住宅建筑的规模化生产。

我们在选择钢结构房屋的技术风格时，一定要综合考虑各个方面。 要有国画精神（舒服处可以跑马，隐蔽处不能漏气）。 局部技术，局部技术的进步可能会倒逼修复整体技术方案的错误。

从地域文化、钢材用量、接缝方式、外墙体系、钢结构房屋综合造价等方面考虑，我认为C+C和热轧轻钢架房屋体系是首选。 现阶段（技术尚不成熟）过渡期）可采用H+H或□+H骨架体系过渡，但需适当减少钢材用量，不能以钢材为依据进行评价计算既有高层和裙楼的结构建筑设计规范，否则不显轻盈。 钢结构房屋的优点。 在我看来，中国的钢结构住宅主要应该借鉴欧美的经验。 其实也可以在一些局部甚至细微的地方吸取一些美国钢结构房屋的经验。

事实上，多层和高层建筑仍应采用H型钢作为支撑柱，但这不是本书的范围。

1、产品寿命

中国传统的消费观念是：两年换新，两年换旧，七年缝补。 其实，如今的年轻人对于校服等产品，早已修正了消费观念，不去想那么多。 但是对于小商品，尤其是房子，其实是希望它的使用年限越长越好，甚至还要考虑家族的传承。

很多日本人的消费观念是：新的不去，旧的不来。 需要的是合理的寿命，与订单价格相匹配，而不是越长越好。 新产品不断推出，老产品其实已经过时了。 就像笔记本微处理器一样，从286到386、486、586，甚至是奔腾II、奔腾III、奔腾IV； 谷歌的笔记本操作系统也不断从.0推到.1,,.02,,,, 直到明天在我身上，用户被好产品的不断创新所驱动。 没有一个用户会在产品使用寿命结束后对其进行升级。

就连日本政府，为了拉动消费、活跃经济、扩大就业，都在法律上规定了部分商品的强制保质期，过期必须销毁。

台湾也有类似的新政策。 例如，战后为了发展国家经济，所有企业都被迫销毁战前留下的铣床（工作机），政府再补贴一点，购置新的铣床。 这既扩大了就业，又促进了消费。 重要的是保证铣床（工作机）及其加工产品的质量。 与之形成鲜明对比的是，80年代笔者在西北某公司工作时，我什至看到了一台非常老旧的天杠皮带传动铣床，只是老旧的蒸汽机被电动机取代了。

对于房子的内外装修，没有必要一劳永逸。 寿命六八年就够了，最多也就是两六年。 业主可以根据市场上不断推出的新品，随时更换，或者从新油漆换颜色，让房子永远焕然一新。

2.保姆与DIY

在国外一些稍有富裕的人正坐在椅子上看电视肥皂剧，歪着头看保姆或兼职工人工作时，日本的大多数中产阶级都流行 DIY（DoIt）、住房自己楼房、小区的修缮保养其实更是如此，一家人在后院聚会，洗车、粉刷、修草皮成了假期最大的享受，见图2.3-28和图2.3-29。

图2.3-28 洗车、喷漆、修草坪

图2.3-28 男女老少参战

3、墙与砖的关系

中国人对砖很熟悉。 他们有几千年的烧砖历史，至今仍是世界上砖消费量最大的国家（见表2.3-3）。 秦砖汉瓦，尤其是中国人烧的红砖黑瓦，因为要多次浇水降温，然后烧成碳化，最后才能得到黄砖红瓦，耐几千年来。 一年的寒冬和风吹雨打，不破损，不褪色。 堪称天下一绝，为中华民族保存了众多优秀的唐代建筑。 直到1950年代，前南斯拉夫的炼钢专家才从中国学会了红砖黑瓦的烧制工艺，这一传统工艺才输给了美国。 现在我们经常看到的青砖，就是博的真货。 青砖的烧制过程是连续的。 农村农民把烧红砖的窑叫土窑，烧手指青砖的窑叫轮窑。 意味着连续生产。 50年代，在前南斯拉夫的帮助下，国外很多建筑都是用青砖建造的，没有太多装饰。 时至今日，这样的建筑在很多大学和科研院所都可以看到，而且还很漂亮。 形状。 如今，由于生砖的烘烤工艺控制不严格，烧制出的砖存在缝隙、裂纹、弯曲、偏斜、色调和强度不均匀、表面白度差等诸多缺陷，早已难看，不能用于外部装饰。 , 只能作为外墙的填充材料。 没办法只能在外面再加一层装饰面，既不保温也不美观，造成了极大的浪费。

墙是砖砌的，这在中国人看来是理所当然的。 因为中国人对砖头太熟悉了，在冷兵器时代，中国人用砖头筑起长城，抵御瓦拉的入侵； 程深的大院抵御了劫匪的入侵。 直到今天，我们已经跨过了枪械时代，进入了信息战时代。 已经有各种住宅电子信息安全系统。 但大多数房主还是希望自己房子的墙壁能像长城一样牢不可破（实际上是不可能的，因为没有人愿意在阳台上安装防弹玻璃）。

从使用砖块的数量来看，虽然世界上只有中国在盖房子，但答案肯定是否定的。 没有砖头，别人怎么盖房子？ 其实就是使用新的建筑系统和新的建筑材料。 钢结构住宅和建筑是它的主流产品，所以我们不用担心钢结构住宅的用途和该不该用。 相反，我们应该赶快扔掉使用了两千多年的“秦砖汉瓦”。 建筑技术打开了中华民族的伟大胸怀，迎接外来文化和技术的冲击，接受和同化。

在新加坡，砖块并不是用来“建造”墙壁的唯一材料。 其实，热轧轻钢（或木）骨架房屋的墙体并不像我们平时看到的墙体，它们都是用砖砌成的，而是由一系列的墙体部件拼装而成。 包括由热轧轻钢（或木）墙骨架体系、外层石膏墙板、中间保温材料、双面张拉墙板组成的承重外墙和装饰屋面。

说到装修墙面，大多数业主主要想到的是美观等与房屋性能相关的问题。 其实，装饰墙的作用远远超出我们肉眼所能看到的范围。 墙的主要目的是帮助保护房屋的内部结构和居住空间免受日晒雨淋。

在新加坡，砖也是一种装饰墙。 需要注意的是，从来没有人在山墙外面再贴一层墙纸或马赛克。 因为砖头和花岗岩一样，在英国很贵很漂亮，不需要盖起来。

祖辈们建造的皖南村寨，朱家大院等砖瓦结构，没有做任何红砖黑瓦的装饰，顺其自然。 千百年来，风景依旧。

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