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现代钢结构住宅――技术流派分析
一、钢结构住宅体系的主要构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. 轻质墙体
4. 装饰外墙
5. 楼层板
6. 屋顶
7. 门窗及楼梯
它与传统砖混结构住宅的差异主要体现在1，2，3三项，它与木结构住宅的差异主要体现在1，2两项。
注：*本文所讨论的住宅主要是指一到三层的独立住宅（Single house）和连排住宅（Townhouse）。
二、钢结构住宅的技术流派
钢结构住宅的技术流派因划分方式的不同而有多种区分，如：
1. 按用钢截面及骨架系统来分有：
a. H型钢梁柱支撑加轻钢围护骨架系统（图1，2）,简称H+H骨架系统。
b. C型钢梁柱支撑加轻钢围护骨架系统（图3，4），简称C+C骨架系统
c. 方钢为柱，U型钢为梁的支撑骨架系统（图5，6），简称ð+U骨架系统。
d. 方钢为柱，H型钢为梁的支撑骨架系统（图7），简称ð+H骨架系统。
e. 全轻钢龙骨骨架系统（图8，9）。
2. 按制造方式来分：
a. 模块化预制的钢结构住宅（图5，10）。
b. 部件预制的钢结构住宅（图1，2，3，4，7，8，9）。
3. 按地缘文化与建筑风格来分：
a. 欧美风格（图11）
b. 日本风格（图12）。
三. 钢结构住宅所用原材料
1. 支撑骨架材料
a. H型钢可分为热轧型和高频焊接型,近20年来在国内高层和超高层的钢结构建筑上得到了广泛应用并积累了一定的经验。国内H型钢的生产厂家众多,完全可以满足钢结构住宅发展的需求，是现阶段（过度期）国内发展钢结构住宅的首选用材。缺点是钢材消耗量大，节点处理困难。
b. U型钢冷弯成型，厚度为1.6~8mm,高度为50~452mm。在欧美市场不常用，在日本它是轻钢住宅，尤其是模块化住宅支撑梁的首选用材。相对H型钢而言，优点是钢材消耗量少，缺点是截面不稳定，有时效变形之虑。在中国已经有厂家生产这类型材，但因市场用量少和缺少相应的使用经验，目前还难以与H型钢竞争。
c. C型钢冷弯成型，厚度为1.5~6mm,高度为73~380mm。在欧美它是轻钢住宅支撑梁柱的主要用材，在日本钢结构住宅中作为支撑柱有少量应用。在中国也有厂家生产这类型材，但因市场用量少和缺少相应的使用经验，目前虽难以与H型钢竞争,但应当作为钢结构住宅用钢的主攻研究方向。

d. 方钢冷弯成型，高频焊接，厚度为1.5~8mm，边长为20~200mm。在日本它是轻钢住宅，尤其是模块化住宅支撑柱的首选用材，欧美不大采用。优点是截面稳定，节点布置方便，缺点是钢材消耗量大,螺纹联接副弱。在中国也有厂家生产这类型材，但因市场用量少和缺少相应的使用经验，目前也难以与H型钢竞争。
e. 轻钢龙骨冷弯成型，作为承重龙骨,其厚度一般为1.5mm以上，边长为60~360mm。日本很少采用这种支撑体系，主要是一些欧美厂商在采用。国内轻钢龙骨生产能力很大。其生产设备和原材料供应都很成熟。价格不是主要问题，可以作为国内发展钢结构住宅的主要用材。但有两点值得注意：第一，轻钢龙骨的截面尺寸小，其耐火性能将不如其它支撑梁柱材料，设计时要详加注意；第二，国内用轻钢龙骨作为承重支撑梁柱的设计经验很少，对其节点的研究和支撑体系的力学计算方法和软件开发应是重点。
2. 围护骨架材料
在欧美钢结构住宅中的围护（内、外墙、吊顶）骨架就是轻钢龙骨，厚度在1mm以下。在国内写字楼装修中应用普遍，不需细谈。
日本钢结构住宅的围护骨架也自成体系，如图13，14所示。围护支撑体系的主要特征是带斜拉杆，这种结构主要是为了配合其外墙板体系，因为日式钢结构住宅的外墙板与外墙装饰板是一体的，每块表面积很小，对墙体不能提供拉紧的支护作用，所以需用斜拉杆加强支撑。
3. 轻质墙体
国外轻钢住宅（实际上是所有住宅）的墙体都是由轻钢（或木质）龙骨和轻质墙体面板加保温隔热、隔声和防水材料构成。
a. 轻质墙体面板
n 防火石膏板目前是国内外最常用的内墙面板，国内现在大多数是用在写字楼装修中，国内货源充足。
n 防水石膏板可作为厨房和卫生间的墙体面板，国内货源充足。
n 中，低密度水泥纤维板可作为内、外墙面板，国内货源充足。
n 定向刨花板工艺性好，耐冲击。美国主要用它作外墙面板。国内已经有少数厂家生产。
b. 保温隔热、隔声材料
国外轻钢住宅所采用的保温隔热、隔声材料一般以玻璃丝棉为主，国内货源充足。
c. 防水材料
国外住宅外墙都贴有单向透气透水的防水纸，国内目前还不具备生产能力。
4. 装饰外墙
a 真空挤压高密度水泥纤维板（图15，16）日本住宅大都采用它，国内也有厂商
引进该技术，但由于其制造技术复杂，价格昂贵，且安装工艺复杂，推广难度较大。
b 高密度水泥纤维板因其安装维护容易，在欧美的住宅中应用普遍。但生产设备昂
贵，国内还没有生产厂商。
c PVC板在欧美的住宅中应用普遍。国内还没有生产厂商，它便于安装维护，且加工制造容易，因此国内塑料行业很容易开发此类产品，值得推广。
5. 楼层板
a. 木板国外钢结构住宅普遍采用木板为楼层板，这是有继承性的，因为钢结构住宅是延续木结构住宅

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hamnsuny

发表于2005-11-22 | 只看该作者

楼

17

四. 钢结构住宅技术流派的比较
1. 不同地缘文化的钢结构住宅
钢结构住宅的技术流派虽然很多，但仔细归纳后就会发现可以用地缘文化作为划分依据，即日本（和式）流派和欧美流派。
日本钢结构住宅技术和它的其它文化特征一样，都含有显著的岛国文化特征，对外来文化既向往又排斥，没有包容和同化的心胸。古代日本是从中国学习先进的建筑技术，因此在今天的日本钢结构住宅中仍能看到秦砖汉瓦的痕迹（图12，14，15，16）。近代日本则从西方学习先进的建筑技术，其钢结构住宅的技术主体仍是取之于西方（图5，6，7，13，14）。
上个世纪80年代曾有日本人狂言，即使到21世纪日本人仍然可以从西方获得先进的科学技术再转买到第三世界，从中得利。不错，上个世纪70~80年代，日本人把从西方学得的家用电器技术和产品转买到亚洲，着实大赚了一把。但是紧随而来的信息产业（电脑，软件，网络）技术确让它失望了，因为信息时代没有时间差，不需要二传手。
日本的产品开发程序一般是以技术为导向，即用“最好”（并非正好）的产品去引导消费，价格和市场接受度放在第二位。反映到技术层面上就是所有的心事都用在技术末梢――即不断的在技术细节和支节上下功夫，并不计工本，这一点它们在家用电器产业发挥的淋漓尽致，如它们开发的变频空调和VRV系统空调。但是在宏观上却缺少创意，对新产业开发方面从没有作出过大的贡献。
同样，日本的钢结构住宅也含有深深的岛国文化烙印，踏木屐，穿和服，睡榻榻米，拉门拉柜的和式住宅很难被外族人接受。这仅仅是文化和风俗层面的差异，从应用和市场推广层面分析，日本（和）式住宅更不宜在中国推广，如方钢柱节点处局部加厚技术（图7），真空挤出成型纤维水泥板装饰墙板技术等（图14，15，16）。从纯技术角度看，这些技术都是很优秀的，但应用起来却很复杂，其制造投资成本就更昂贵了，其产品价格当然也就贵了。
欧美企业的产品开发程序一般是以市场为导向，满足消费者当前需求，并跟随消费者不断前进，即所谓“正好就是最好”的原则。欧美钢结构住宅因为不存在秦砖汉瓦的束缚，一切以舒适，美观，简洁，容易制造，成本低和利于维护考虑。所以容易推广应用。
2. 不同钢结构技术流派的用钢量比较
不同钢结构技术流派的用钢量比较
表1
骨架系统（柱+梁截面） H+H C+C ð+H ð+U（模块）全轻钢龙骨
支撑骨架（kg/m2） 60 40 50 70
围护骨架（kg/m2） 5
总用钢量（kg/m2） 65 45 55 75 35
应用国家中国欧美日本日本欧美
3. 不同钢结构技术流派的节点比较
a. C+C型骨架系统部分节点如图17，18所示，简洁实用。
b. 全轻钢龙骨骨架系统部分节点如图19，20所示，简洁实用。
c. ð+U或ð+H骨架系统部分节点示意图见图6，7。
从ð+H型支撑骨架系统的节点处理情况来看，如果钢结构住宅支撑体系的技术方向出了
问题，想通过局部细节的技术处理来解决大的方向性问题是很困难的，甚至是根本行不通的。ð+H型支撑骨架系统的节点联接副强度一直是日本钢结构住宅体系的心病，因为方钢是封闭型截面，无法采用高强度螺母―螺栓联接副，材质，热处理，螺纹长度等都是方钢螺纹联接强度的死穴。所以就采用在内部加衬板，或是外部加衬板，乃至特意焊上一个辅助节点的办法来解决ð+H型支撑骨架系统的节点联结副强度问题，甚至还想出了方钢柱节点处局部加厚和拉铆螺栓（图7）这样的点子。但是它永远缺一半，即螺栓是高强度的，而螺母（拉铆处）不是高强度的，因而不能称之为高强度联接。
d. H+H骨架系统节点比ð+H骨架系统节点还复杂，必须采用焊接的方法加工节点。
4. 不同钢结构技术流派的外墙体系比较
钢结构住宅的墙体基本都是三明治式，即两面墙板夹上钢骨架和墙芯。
a. 日式钢结构住宅的外墙体系前面已经叙述，日式钢结构住宅的墙体钢骨架体系和欧
美钢结构住宅不一样，自成一套体系。其外墙体系也与欧美钢结构住宅走不同的技术路径，即外墙板和外墙装饰板合二为一，既有强度要求，又须美学要求，对安装方法也提出更高的要求，因而其制造成本和应用成本当然就高了。内墙和欧美钢结构住宅一样，采用防火石膏板，隔音，隔热材料也与欧美一样，采用玻璃丝棉，但做工要精细的多，详见图21，22。
b. 欧美钢结构住宅的外墙体系欧美钢结构住宅的外墙体系相对日本钢结构住宅外墙体系而言要简单的多了，外墙板和外墙装饰板是各自独立的，外墙板一般是采用经过防水防腐处理过的定向刨花板（图23），既有强度又又韧性。其好处就是对整个钢骨架系统有张紧作用，类似日式住宅的斜拉杆作用（图13）。另外还能防撞击和钉挂外墙装饰板。外墙面加贴单向透气透水的建筑纸后（图24）。就可将外墙装饰板直接钉到外墙板上（图25）。外墙装饰板有多种（外观和材料）形式可供选择。图26为加装隔音，隔热材料的图例，图27为装好石膏板后的图例。
5. 在中国发展钢结构住宅所应采取的技术流派
我们在选择钢结构住宅技术流派时一定要全方位考虑，要有中国画大写意

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hamnsuny

发表于2005-11-22 | 只看该作者

楼

29

五. 现阶段在中国发展钢结构住宅所面临的问题
我们先看看一组触目惊心的数据：
1991~1996年部分国家粘土砖产量 (百万块）
国家和地区 1991 1992 1993 1994 1995 1996
埃及 95 105 142 　　
南非 1862 1702 1599 1783 1862 2024
墨西哥 38 42 42 　 181
美国 5939 6029 6804 7153 7244 7426
巴西 656 586 624 602 566 550
智利 52 64 71 88 84 97
巴拉圭 192 190 62 26 11
阿塞拜疆 129 81 64 　　　
中国 456041 591193 657446 720431 771043 731563
塞浦路斯 60 62 62 55 55 54
印度尼西亚 109 127 175 　　
伊朗 10292 10167 2077 1916 1842
韩国 1195 744 714 661 579 　
马来西亚 542 575 592 719 819 912
塔吉克斯坦 263 142 93 72 71 　
土耳其 1037 1032 1253 1209 1149 1251
乌兹别克斯坦 2083 2062 2455 1661 1185 　
越南 3769 4274 　　　　
比利时 173 120 105 　　　
丹麦 291 302 　 390 365 　
希腊 1430 1415 　 871 812 　
荷兰 1368 1387 1435 1493 1366 　
奥地利 211 214 226 231 211 　
芬兰 90 66 61 57 52 40
瑞典 3 　　　　　
瑞士 134 　　　　　
保加利亚 646 633 637 666 668 622
合计： 488700 623314 674283 740598 790073 746573
中国占有： 93.32% 94.85% 97.50% 97.28% 97.59% 97.99%
中国用砖量是美国用砖量的倍数 77 98 97 101 106 99
单从用砖数量来看，似乎全球只有中国在盖房子，答案肯定是否定的。不用砖，别人用什么盖房子？当然是采用新型建筑体系和新型建筑材料。钢结构住宅和建筑就是其主流产品，所以我们不需为钢结构住宅有什么好处，应不应当采用而再费口舌了，而应当迅速抛开使用了两千多年的“秦砖汉瓦”建筑技术，敞开中华民族的伟大胸怀去应接外来文化和技术的冲击，接受并同化它。
就象多年前我们必须在家中一针一线的缝制衣服,而现在是到商场里买(工业化大生产出来的)成衣一样,工厂流水线制造出来的住宅也会由于其具有价格便宜，保温，隔热，隔音，防潮，防湿，抗震，抗飓风，舒适，式样新颖等多种优势，必将替代在工地一砖一瓦砌出来的住宅。
1. 钢结构住宅的产业政策问题
一个产业究竟是应该对外开放，还是需要保护，主要是看它是否有利于国民经济发展及对国家安全的影响程度。对于国防，航天，航空等工业体系，当然该保护的还是要保护。但对于一些普通产业，甚至是我们目前没有的产业，根本你就没有要保护的目标（企业或产业），保护就等于放弃发展这个产业。
在二十年的改革开放过程中有不少以市场换技术，换管理的成功经验可供借鉴。家电行业就不用说了，大型中央空调行业也是最为成功的以市场换技术，换管理案例，改革开放之处，国家就没有保护大型中央空调行业，几乎所有的外资中央空调企业都顺利进入了中国市场角逐，虽然当时的国有中央空调企业已经有了一定规模，但一经接触就溃不成军，几乎全军覆没，但二十年来，本土的中央空调行业非但没有消亡，而是在竞争中发展壮大了一批本土私营中央空调企业。
所以中国的钢结构住宅产业不能完全局限于“自力更生，自主开发”一条路，应该打开大门，面向世界。才能加快其产业化进程，满足中国住宅市场对住宅产品的数量和质量的不断增长的需求。
2. 建筑设计，制造及施工资质问题
建筑行业是我们行业保护最“成功”的行业，从设计，制造到施工全方位都到了有效保
护，一谈到资质，不单外资无法染指，内资也不一定行。当然了，有一利就有一弊，保护的结果就是我们成为了地球村唯一一个还以两千多年的建筑技术盖房子的国家，大量的土地资源被浪费，还住得不舒服。
严格意义上来说，现在还没有一个具备轻钢结构低层住宅设计，生产制造，安装，维护资质的企业，因为不论你是设计院，高等院校，还是大型钢结构安装施工企业，都没有这方面经验，这是一个新的产业，是一场革命，一定要有所谓的资质才能从事这个行业，就等于不让发展这个行业。

当然了，商人和企业家总是有办法的，杀人放火受招安的先例很多，20年前发展家用电器行业就遇到过类似问题，当时的政府主管部委也曾下大力气进行围追堵截，堵不住只能睁一眼闭一眼，仍市场去调节，结果是中国成了全球的家用电器生产车间。
3. 建筑法规问题
我们现行的建筑法规是不涵盖低层轻钢住宅的，这是目前有志开发钢结构住宅企业的一
块心病，标准，法规严重滞后于市场的发展是很可怕的。它们不希望“锁”只管君子，不管小人的故事再演。事实上北美的钢结构住宅已经悄然进入了中国，甚至防火要求与现行中国住宅设计规范

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