轻钢结构住宅设计

轻钢结构住宅设计

摘要：轻钢结构住宅是一种新型建筑体系,因其造型美观、施工速度快、绿色环保等优点而备受青睐。国内外实践证明, 钢结构住宅在住宅产业化进程中起着举足轻重的作用。本文通过分析我国轻钢住宅结构体系的发展、结构特点,对我国发展轻钢结构住宅的发展、优势以及面临的问题进行了分析。

关键词:轻钢结构；住宅；优势；问题；对策

建筑钢结构是一门新兴产业，由于采用“工厂化制造，现场安装”的施工方式，大大缩短了建筑周期，而且抗震性能好，免除了烧砖烧瓦对土地的破坏。目前我国钢结构年产值约为600亿元，正以年均25%左右的幅度增长

在很多发达国家，钢结构建筑已经成为建筑行业的主流。欧美国家钢结构建筑已占到全部建筑总量的65％左右，在日本占到了50％左右。但在我国，钢结构建筑属于新兴产业，在上世纪90年代中期才在我国逐渐发展起来。由于受到经济发展水平、观念意识、设计技术规范的影响及限制，我国建筑中采用钢结构设计的比例还不到5％。

本文主要说明轻钢结构建筑中的轻钢结构住宅。所谓“轻钢结构建筑”，其主要材料是钢结构框架辅以彩色金属压型钢板，由于其框架结构以门式钢架为主，因此，其建筑表现是以门式钢架为基础进行衍化。通常是指由下列钢材所构成的结构：①冷弯薄壁型钢结构；②热轧轻型钢结构；③焊接或高频焊接轻型钢结构；④轻型钢管结构；⑤板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。

轻型钢结构住宅的建造技术是在北美式样木结构建造技术的基础上演变而来的，经过百年以上的发展，已形成了物理性能优异、空间和形体灵活、易于建造、形式多样的成熟建造体系。在世界上被誉为人居环境最好的北美大陆，有95％以上的低层民用建筑，包括住宅、商场、学校、办公楼等均使用木结构或轻钢结构建造（甚至包括我们的近邻日本和韩国）。北美木结构

和轻钢结构在整个建筑市场占有绝对优势。近年来，随着木材价格的节节攀升，北美轻钢结构体系的市场发展正以超过30％的增长率快速增长，逐步为市场所广泛接受。同时在我们的近邻日本和韩国，以及澳大利亚也被大量采用。

中国钢铁工业的产量已居于世界前列，但钢材在建筑业的使用比例远低于发达国家的水平。

目前，中国建筑钢材数量、品种和质量已基本能满足钢结构住宅建筑的需要。近几年，国家加强了对钢结构住宅的政策指导和支持，钢结构住宅技术日益发展，已经具备了发展钢结构住宅的条件。国内最早出现的轻钢结构住宅是1994 年11 月建于上海浦东北蔡的8 层钢结构住宅。其特点是采用稻草板作外墙和楼板的组件, 单位面积用钢量34kg/ m2。

现在之所以要大力推行建设轻钢住宅，是由于轻钢结构具有以下几个优势：

⑴自重轻, 抗震性能好, 安全性高。轻钢结构采用高效轻型薄壁型材, 承载力高, 构件尺寸小, 围护结构采用自重小的轻质墙体和楼面材料, 一般可减轻建筑结构自重的30 % , 质量是钢筋混凝土住宅的1/2 左右。轻钢结构整体刚度大, 钢材强度高、延性好, 因此抗震性能好, 用于结构抗震措施的费用少, 适用于地震多发区; 结构自重轻, 基础负担小还可大幅减少基础造价,尤其适用于地质条件较差的地区。

⑵建筑造型简洁美观, 内部空间布置灵活丰富。钢材强度高, 可以采用大空间柱网布置, 建筑设计不受结构限制, 这种住宅为建筑师的创维设计提供了无限想象空间。因此, 轻钢结构住宅外形轻巧美观, 墙体与屋面色彩丰富, 屋顶造型别致, 尽显现代风格。室内大空间无梁无柱, 跨度可达12 m , 为业主提供了个性化分隔室内空间的可能。真正体现“以人为本”的设计理念; 同时, 墙柱等构件截面尺寸小, 可增加净使用面积5 %～8 % , 当考虑楼板的组合作用, 使用组合梁或扁梁时, 还可以增加净高, 实现大空间住宅设计理念。

⑶实现住宅产业化、建筑集成化轻钢结构住宅构件在工厂大批量、标准化生产, 现场拼装, 工业化程度高, 设计、生产、施工一体化, 提高了住宅产业化水平。

⑷施工快捷、工期短, 不受季节限制。与传统住宅体系相比, 轻钢结构住宅至少可缩短1/ 3的工期。一栋100 m2的别墅房只需10 天左右时间, 例如上海现代房产实业有限公司建造的500 m 的二层别墅仅用了45 个工日, 并且包括内外装修。真正做到既快又经济, 因此最大限度地为业主节约了投资。

⑸绿色、环保, 符合国家可持续性发展的要求。轻钢结构住宅不使用粘土砖, 符合国家土地资源政策;施工过程中环境破坏及污染少, 符合国家环保政策; 而且大部分材料可回收和再生, 具有很高的可重复使用性和可循环性, 符合国家可持续发展战略。因此, 轻钢结构住宅堪称绿色环保型建筑典范。

⑹防腐耐久, 舒适性好。轻钢墙体龙骨完全封闭在隔水层与石膏板之间, 不锈蚀, 不腐蚀, 不生霉菌, 防潮性能好; 墙体采用新型轻质围护材料, 不助燃, 不霉变, 不虫蛀; 装修一次到位, 少维修; 管线可暗埋在墙体及楼层结构中; 在保温、隔热、隔声等性能方面比传统结构的住宅好, 因此住宅的舒适性更好。

⑺宜于拆卸搬迁：一旦业主对所造厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化，则整个建筑可在很短时间内拆迁，损失极小，而所有这些是钢筋混凝土建筑所无法具备的。

⑻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。

但是，资料显示，在轻钢结构住宅的建筑设计理念上，我国同国外有明显差距。目前，我国的轻钢结构建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范，与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性，确有与混凝土不同的地方，进而使其建筑表现出多种差别。

首先，混凝土建筑的设计都是按着先建筑设计后结构设计的理念进行设计，而轻钢结构建筑由于其特殊的材料和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构一体化设计，即建筑设计与结构设计同时完成。目前，国外轻钢结构企业都是遵循这样一条理念，而国内的大多数企业仍执行混凝土建筑设计的原则。建筑