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鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展問(wèn)題與國(guó)外經(jīng)驗(yàn)借鑒論文
一、概述
鋼結(jié)構(gòu)住宅在國(guó)外推廣較早且發(fā)展迅速，例如美國(guó)、瑞典、加拿大、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是第二次世界大戰(zhàn)之后，為解決住宅短缺問(wèn)題，歐美等國(guó)家走向了住宅產(chǎn)業(yè)化道路，加速了鋼結(jié)構(gòu)住宅在西方國(guó)家的發(fā)展以及工業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑起步晚，近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)住宅才逐漸在我國(guó)發(fā)展起來(lái)，但由于國(guó)內(nèi)整個(gè)社會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系了解較少以及固有觀念，使得鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)的發(fā)展速度較國(guó)外相對(duì)緩慢，我國(guó)現(xiàn)有住宅中，鋼結(jié)構(gòu)住宅所占比例不足1%,而發(fā)達(dá)國(guó)家基本建筑用鋼量遠(yuǎn)高于我國(guó)。
我國(guó)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑，實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化是十分有利的，同時(shí)也是促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的必要條件。目前，我國(guó)城市人口數(shù)量增加，城市化進(jìn)程加快，2000年我國(guó)城鎮(zhèn)化率為36.2%,之后的10年里年均提高約1個(gè)百分點(diǎn)，到2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到56%,從居住環(huán)境及住宅數(shù)量來(lái)看，人們對(duì)住宅的潛在需求逐漸提高。在環(huán)境保護(hù)方面，建筑業(yè)是個(gè)高能耗的行業(yè)，國(guó)家制定了嚴(yán)格的土地政策，要求節(jié)約土地，節(jié)能減排，集約化發(fā)展，降低住宅建設(shè)對(duì)資源和能源的浪費(fèi)。此外，震害的發(fā)生更凸顯了推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的必要性，例如，我國(guó)“5.12”8級(jí)汶川大地震死亡11.8萬(wàn)人，而“3.11”日本9級(jí)大地震加海嘯死亡不到3萬(wàn)人，死亡率相差如此懸殊，除了人口密度因素，專(zhuān)家分析日本鋼結(jié)構(gòu)住宅對(duì)減輕震害、降低人員傷亡起到了關(guān)鍵作用，日本住宅71%以上是鋼結(jié)構(gòu)住宅，一般都可抵抗7級(jí)以上地震。因此，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑，加快住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，改變傳統(tǒng)住宅設(shè)計(jì)建造方式，提高住宅防災(zāi)減災(zāi)性能，對(duì)我國(guó)走可持續(xù)發(fā)展道路具有重要意義。
二、鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系概念與優(yōu)勢(shì)分析
1 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系概念
鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系與傳統(tǒng)住宅有較大區(qū)別，它是以鋼骨架作為主體支撐受力構(gòu)件，以復(fù)合墻體材料、門(mén)窗為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，再配合樓蓋結(jié)構(gòu)體系拼裝而成，體現(xiàn)了住宅的現(xiàn)代化。主體結(jié)構(gòu)體系分類(lèi)方法主要有三種，分別按層數(shù)、結(jié)構(gòu)體系和截面形式劃分，詳細(xì)分類(lèi)見(jiàn)表1.現(xiàn)階段行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)一般按照層數(shù)的分類(lèi)方法劃分，這樣有利于制定規(guī)范和具體工作的開(kāi)展。起圍護(hù)作用的墻體材料主要包括磚、板材和砌塊，其中，建筑板材的發(fā)展是未來(lái)墻體材料的主要發(fā)展方向，目前新型綠色墻板的開(kāi)發(fā)與研究是國(guó)內(nèi)建筑領(lǐng)域較為關(guān)注的問(wèn)題。樓板結(jié)構(gòu)主要有預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板和壓型鋼板與混凝土組合樓板等形式。
2 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系優(yōu)勢(shì)分析
鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)住宅相比，在結(jié)構(gòu)性能、使用功能、設(shè)計(jì)施工及綜合造價(jià)等方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在：
（1）抗震優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)住宅自重輕但承載力高，抗震性能強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抵抗地震力破壞的能力，受震害影響小，災(zāi)后容易修復(fù)或重建。據(jù)有關(guān)資料調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)外發(fā)生大地震后受損的房屋中，鋼結(jié)構(gòu)住宅破壞和倒塌的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于混凝土結(jié)構(gòu)住宅。
（2）環(huán)保優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)住宅施工現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)少，避免了水泥制品的燒制，建筑材料可回收再利用，構(gòu)件通過(guò)工廠預(yù)制加工，現(xiàn)場(chǎng)拼接，占用土地資源少，對(duì)環(huán)境影響小，施工過(guò)程較混凝土結(jié)構(gòu)更節(jié)約能源，屬于綠色建筑。
（3）布局優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)住宅功能區(qū)間布局比較靈活，在梁高相同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)間僅可做到鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)間的一半。混凝土結(jié)構(gòu)住宅若要獲得大開(kāi)間，則需要較大的梁柱截面，影響室內(nèi)整體美觀及功能使用，而鋼結(jié)構(gòu)住宅可以實(shí)現(xiàn)大跨度或大開(kāi)間，室內(nèi)功能分區(qū)布局更加靈活自由。此外，鋼結(jié)構(gòu)住宅還具有施工速度快、施工周期短、工業(yè)化程度高、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)。
三、國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑研究發(fā)展對(duì)比
1國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的發(fā)展
國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的發(fā)展可追溯到18世紀(jì)末期，英國(guó)在建造房屋中應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)。西方資本主義的發(fā)展使得鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和加工技術(shù)得以改進(jìn)，為鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。“二戰(zhàn)”后，美國(guó)、英國(guó)、日本、法國(guó)等國(guó)家城市化進(jìn)程加快，城市人口劇增，需要大量建設(shè)民用住宅，這段時(shí)期鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑得到推廣，同時(shí)也涌現(xiàn)了一批出色的建筑設(shè)計(jì)師，例如，英國(guó)的約瑟夫。帕克斯頓（Joseph Paxton），美國(guó)的路德維希·密斯·凡·德·羅（Ludwig Mies van der Rohe）等。到了20世紀(jì)60年代，國(guó)外已有較為完善的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系，在結(jié)構(gòu)體系上也呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，主要包括桁架體系、框架體系和框架支撐體系等。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化水平以及鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系已十分成熟，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑已成為發(fā)達(dá)國(guó)家主要應(yīng)用的住宅建筑體系，如圖1、2是國(guó)外常見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑形式。目前，世界上應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系較多的國(guó)家有美國(guó)、英國(guó)、日本、瑞典、法國(guó)、加拿大、澳大利亞、丹麥、意大利等，而瑞典是世界上最大的鋼結(jié)構(gòu)住宅制造國(guó)，歐洲很多國(guó)家都到瑞典定制住宅再由集裝箱運(yùn)回國(guó)內(nèi)。
2 國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的發(fā)展
鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)還是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于工業(yè)廠房、大型公共建筑，但用于住宅的建造仍處于起步階段。近些年，由于鋼結(jié)構(gòu)具有抗震性能強(qiáng)、施工周期短、工業(yè)化程度高、節(jié)約土地等優(yōu)點(diǎn)，逐漸引起國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注，國(guó)家政策也進(jìn)行了大力扶持。1999年8月，國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了建設(shè)部第72號(hào)文件，內(nèi)容是關(guān)于推進(jìn)住宅業(yè)現(xiàn)代化，提高住宅質(zhì)量，指出將鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用正式列為國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目。2001年12月，建設(shè)部印發(fā)第一部對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系發(fā)展具有指導(dǎo)作用的文件《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)導(dǎo)則》。2005年9月，《萊鋼鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅建筑體系技術(shù)導(dǎo)則》在青島通過(guò)，是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅領(lǐng)域較完整的企業(yè)技術(shù)導(dǎo)則。
在建設(shè)部的推動(dòng)和政策的扶持下，全國(guó)各地正積極試驗(yàn)建造鋼結(jié)構(gòu)住宅。有代表性的有天津麗苑小區(qū)試點(diǎn)工程、上海北蔡試點(diǎn)工程、山東萊鋼櫻花園小區(qū)H型鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅試點(diǎn)工程等。近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)住宅逐漸得到了應(yīng)用，例如北京市郭莊子住宅小區(qū)、四川都江堰幸福家園等。此外，湖南、安徽、新疆等地區(qū)也相繼建造了低層、多層及高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)工程，大量企業(yè)和科研單位進(jìn)行了鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的開(kāi)發(fā)和研究工作，走在行業(yè)前列的代表企業(yè)如萊鋼建設(shè)、寶鋼、杭蕭鋼構(gòu)、賽博斯等，科研單位如清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等都在積極進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的研究工作。
四、國(guó)內(nèi)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑存在問(wèn)題及影響因素分析
1 國(guó)內(nèi)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑存在的問(wèn)題分析
目前我國(guó)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑有許多問(wèn)題需要探討和解決。首先，國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收的建筑規(guī)范和體系的建立，缺乏對(duì)建筑體系和結(jié)構(gòu)體系的系統(tǒng)化研究，雖然我國(guó)已經(jīng)發(fā)布了很多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，但在深度、專(zhuān)業(yè)和系統(tǒng)化程度上較國(guó)外仍有很大差距，且不能完全滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。第二，研究人員主要集中于企業(yè)內(nèi)部和高校，而缺乏企業(yè)與企業(yè)、高校與高校以及企業(yè)與高校之間的聯(lián)系，研究成果實(shí)用性不強(qiáng)，不能滿(mǎn)足建筑市場(chǎng)發(fā)展的需要。同時(shí)，企業(yè)研究人員主要以結(jié)構(gòu)師為主，建筑師參與設(shè)計(jì)比較少，十分不利于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑未來(lái)的發(fā)展。第三，鋼結(jié)構(gòu)住宅標(biāo)準(zhǔn)化程度低，因此我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化基本沒(méi)有形成，如何加快構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計(jì)模塊化進(jìn)程，提高預(yù)制裝配式構(gòu)件加工技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化必須解決的問(wèn)題。最后，鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的不統(tǒng)一，使得預(yù)估鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目造價(jià)困難，無(wú)法合理對(duì)比評(píng)估綜合造價(jià)。
2 影響我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展因素分析
從目前來(lái)看，影響和制約我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展的因素很多。首先是人們的意識(shí)問(wèn)題，大多數(shù)人對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑概念是模糊的，不了解鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，比如認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)住宅造價(jià)昂貴、鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)不安全等誤區(qū)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)住宅在國(guó)內(nèi)的接受率不高。其次，鋼結(jié)構(gòu)住宅防火技術(shù)問(wèn)題需得到合理解決，因鋼材防火性能較差，在高溫情況下承載力和穩(wěn)定性大幅度下降，合理經(jīng)濟(jì)地解決防火問(wèn)題是發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的關(guān)鍵。最后是工程造價(jià)問(wèn)題，也是影響我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的主要原因，因國(guó)內(nèi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和施工的標(biāo)準(zhǔn)單一，配套體系不完善，經(jīng)驗(yàn)不足，直接導(dǎo)致目前鋼結(jié)構(gòu)住宅造價(jià)較混凝土結(jié)構(gòu)高，影響鋼結(jié)構(gòu)住宅市場(chǎng)占有率。
結(jié)語(yǔ)
我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展與研究較發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長(zhǎng)及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅有著很大的發(fā)展空間及廣闊的市場(chǎng)前景。展望未來(lái)，住宅產(chǎn)業(yè)化是我國(guó)加快工業(yè)化進(jìn)程的必經(jīng)之路，鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展必將帶動(dòng)我國(guó)建筑設(shè)計(jì)施工行業(yè)的革新。我國(guó)應(yīng)結(jié)合國(guó)情，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展道路，加快構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計(jì)模塊化進(jìn)程，重視鋼結(jié)構(gòu)住宅施工技術(shù)研究與創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基本模式，推進(jìn)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)和住宅產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展。
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