一、中國鋼結構建筑體系發展現狀

1、從鋼結構原材料供給看：建筑用鋼的產能、品種完全能滿足鋼結構建筑產業化需求

我國自１９９６年開始鋼產量超過一億噸，居世界首位，１９９８年軋制Ｈ型鋼系列投產直至現今，建筑市場需要的成品鋼材在數量、品種和質量上發展都很快，熱軋Ｈ型鋼、彩色鋼板、冷彎型鋼的生產能力已能滿足國內建筑市場的需求，而且隨著鋼材產量和質量持續提高，其價格也逐步下降，傳導至鋼結構造價也有較大幅度的降低，與鋼結構配套使用的保溫隔熱、防腐材料、防火涂料、各種焊接材料及螺栓連接等產品和新型建材的技術也在不斷創新提高。

2、從建筑鋼結構的工業化發展水平看：正處在不斷完善的上升期

經過幾年的發展，我國專業鋼結構設計人員的素質已經有了很大提高，一批有特色有實力的專業研究所、設計院不斷研究和開發出各類鋼結構設計軟件和新技術，可分別適應輕鋼結構、網架結構、高層鋼結構、薄壁拱形結構的設計需要。鋼結構設計軟件功能的日臻完善，為協助設計人員完成結構分析設計、施工圖繪制、提高設計效率提供了極大的便利。

鋼結構建筑業的設計生產施工一體化必將提高整體建筑產業化水平。

3、從鋼結構建筑工程業績來看：

世界第三高度４２１米的上海金茂大廈，具有國際領先水平、高度２７９米的深圳賽格大廈，跨度１４９０米的潤揚長江大橋，跨度５５０米的上海盧浦大橋，３４５米高的跨長江輸電鐵塔，以及首都國際機場，鳥巢國家體育中心等等許多采用鋼結構建筑體系的重要工程，標志著中國建筑鋼結構正向高層重型和空間大跨度鋼結構發展。

4、從需求量最大的輕鋼結構住宅的產業化推進來看：

國家現在已把輕鋼結構在住宅建設中的推廣應用作為建筑業的一場革命。隨著住宅業成為我國經濟發展新的增長點，輕鋼住宅將是住宅產業發展的必由之路。住宅產業化的前提是具備與產業化相配套的新技術、新材料和新體系，由于鋼結構體系易于實現工業化生產、標準化制作，且與之相配套的墻體材料可以采用節能、環保的新型材料。因此，對鋼結構體系住宅成套技術的研究，將大大促進住宅產業化的快速發展。

5、從鋼結構建筑造價和市場供求來看：

目前，高層鋼結構的綜合價格還是高出同類鋼筋混凝土結構４％--５％，但其抗震性能好、施工速度快，特別是規定在超高層建筑中必須采用。門式剛架輕鋼結構和壓型鋼板拱殼結構的單位面積造價，與同類單層鋼筋混凝土結構大致持平，甚至更低；而且輕型鋼結構的商品化程度較高，制作和安裝速度遠超鋼筋混凝土結構，綜合造價比更有優勢，所以近年市場擴展很快。據有關數據調查，現在低層輕型住宅鋼結構的造價是2500元/平方米左右，越是同類多層鋼筋混凝土結構的造價的1.2~1.5倍。

二、輕鋼結構住宅建筑體系的特點

1、我國輕鋼結構住宅建筑體系的發展歷史

較之其他鋼結構類型，中國輕鋼結構住宅起步很晚，只是改革開放后，從國外引進了一些低層和多層鋼結構住宅，才使我們有了學習與借鑒的機會。1986年意大利鋼鐵公司和冶金部建筑研究總院合作，介紹了一種低層輕鋼結構住宅建筑體系－Bsis，并在冶金部建筑研究總院院內建造一棟二層輕鋼結構住宅樣板房；1988年日本積水株式會社贈送上海同濟大學兩棟輕鋼結構住宅(二層)，建在同濟新村中；90年代個別國外公司為推廣其產品在北京、上海等地也建立了幾棟多層輕鋼結構辦公、住宅樓。

大規模研究開發、設計制造、施工安裝鋼結構住宅是近幾年才發展起來的。目前，在北京、天津、山東萊蕪、安徽馬鞍山、上海、廣州和深圳等地開展低層、多層和高層鋼結構住宅試點工程，目前已經建成幾十萬平方米，鋼結構住宅的發展勢頭看好。

近年來，隨著中國鋼結構迅速發展，輕鋼結構住宅作為一種綠色環?？稍偕�建�?，已被住建部列為重點推廣項目。這是中國生產力發展到一定階段的必然產物，是符合國家產業政策的。

2、輕鋼結構住宅體系快速發展需要的技術環境

2.1墻板、防水材料等新型建材系列配套發展

防水材料也有很大改進，如TBL無胎基、自粘橡膠瀝青防水卷材不僅延伸率好，而且具有開裂自修復功能。

2.2住宅技術引進與自主研發的深化

目前，發達國家的輕鋼結構住宅產業化進一步升級，工業化程度很高，工地已不是建設

工程的主戰場。以瑞典為例，它是當今世界上最大的輕型鋼結構住宅制造國，其輕型鋼結構

2.3輕型鋼結構設計軟件的發展與相關規范的編制

國內外鋼結構設計軟件的發展為多層、高層輕型鋼結構住宅的設計提供了技術保障。國內已經開發出多個鋼結構的CAD專用軟件，如STS、3D3S、SFCAD、MESTEEL等軟件，國外著名的軟件公司都針對中國設計規范推出了功能完備的設計軟件，如STRAP、STAAD、Xsteel、SCIA、STRUCAD、SAP2000和ANSYS等軟件。2010年10月開始執行的《輕型鋼結構住宅技術規程》為輕型鋼結構住宅項目的報建與竣工驗收提供了技術標準。

三、輕鋼結構住宅體系的技術性與經濟性分析

1、輕鋼結構住宅體系的自身優勢。

1.1結構延性好，耗能能力強，自震周期長，對地震作用不敏感，與外圍護結構性板材結合，產生應力蒙皮效應，從而具有更強抗震能力和抵抗水平荷載的能力，能提高住宅的安全可靠性。尤其適用于地震多發地區，如甘肅、西安等地；

1.2結構自重輕，節省地基處理與基礎建造費用，尤其適用于地質條件較差的軟土地區，如上海、浙江、嘉興等地；

1.3結構構配件均工廠化、標準化生產，尺寸精確、質量穩定可靠；結構配件、水暖電設備預埋到墻體、樓面等圍護結構內部，利于室內外裝修；

1.4施工快捷，清潔化生產。與傳統住宅體系相比，裝配化施工不需要支模，現場干作業，受氣候影響小，至少可縮短1/3的工期，從而大大加快了資金周期，提高投資效益。而且施工現場環境舒適，無噪音，無建筑垃圾，完全符合節能環保要求；

1.5再生能力強。輕鋼結構住宅可拆卸和回收，為環保節能的綠色建筑。建筑平立面布置靈活、美觀。屋、墻面彩板顏色多種多樣，可根據需要設計出外形美觀，色彩鮮艷，立面豐富，具有現代化氣息的建筑。

2、輕鋼結構住宅體系的技術性分析

2.1輕鋼結構體系的主要材料構成

2.1.1承重體系：鍍鋅輕鋼龍骨作為承重體系在低層民用住宅的應用最多的是1~4層的住宅。在美國，完全用鍍輕鋼龍骨建造的住宅（不采用型鋼）可以建造到7層的高度。

輕鋼龍骨的技術指標：輕鋼龍骨采用3號鋼強度指標23ON／mm2-340N／mm2，鍍鋅鋼板厚度從2.58mm-0.88mm；鍍鋅量無特殊要求均按275克／m2生產。鍍鋅鋼板冷壓成型后便能應用于建筑構件，輕鋼龍骨的截面形狀主要分兩大類，也就是C型槽鋼及C型立龍骨。槽鋼及立龍骨的寬度可以從60mm－360mm不等，可以滿足不同結構部位、不同荷載、不同構件的需要。作為承重龍骨，鍍鋅鋼板的厚度一般采用1.0－1.2mm。

2.1.2輕鋼結構住宅中采用的板材

輕鋼龍骨結構體系中板材起著重要的維護及分隔作用。結構性板材主要指外墻及屋面用板材和樓板用板材，廣泛應用的是防水防腐處理過的刨花板，厚度一般為9mm－18mm。也可以采用防水夾板做結構性板材。而內墻采用的板材是防火石膏板，厚度可采用9nmm－15mm厚。廚房及衛生間的墻面可采用防水石膏板或埃特板等防水、防火板材。

2.1.3保溫隔熱、隔音材料

輕鋼龍骨結構的住宅所采用的保溫隔熱材料以玻纖棉為主，保溫隔熱材料熱阻值通常采用R13－R30之間。墻體的隔音采用玻纖棉也能取得比較好的效果。

2.1.4防火材料及屋面材料

輕鋼龍骨住宅的防水材料主要應用于外墻及屋面部位。墻體采用單向透氣透水的建筑紙（buiodingpaper）或其它優質防水卷材。單層民用住宅屋頂多采用坡屋頂，可以掛瓦，西班牙、日本瓦等重瓦或者輕質瓦都可以。

2.2輕鋼龍骨的結構體系

這種輕鋼結構房屋的承重墻體耐火極限一般為1.5小時左右，如果需要提升防火等級，可以通過加厚石膏板使耐火極限達到2.5小時以上。

2.3建筑保溫和節能問題

鋼材傳熱系數大,熱量散失快,且易形成冷橋,因此保溫節能是輕鋼結構住宅要解決的主要問題之一。輕鋼結構住宅保溫有外保溫和內保溫兩種做法。外保溫做法是在墻柱間填充玻璃纖維,在墻外側再貼一層保溫材料,有效隔斷了通過墻柱至外墻板的熱橋;內保溫層是指外墻內表面層加入內部松軟的保溫層,再罩一層紙面石膏板、其他板材或做上抹面,形成硬質面層。墻體的保溫性能會大大加強。阻止了室內的大量熱能向室外散發,從而起到了節約熱能的作用。例如:鋼柱的翼緣截面盡量的作成200mm的,選用蒸壓加氣混凝土砌塊,一般選用寬度為250mm的截面,在砌砌塊時可以把鋼柱包裹起來,當然鋼柱四周要用保溫材料包裹起來以免產生冷橋。在蒸壓加氣混凝土砌塊砌完后外抹保溫砂漿,滿足保溫隔熱的效果。

2.4建筑防火問題

鋼材不耐火,輕鋼結構住宅要進行抗火設計及防火措施保護。目前常用的防火措施有四種:(1)防火涂料法。(2)隔離法。(3)實心包裹法。(4)膨脹漆覆蓋法?？够饦O限最高達2h。對于輕鋼住宅結構最關鍵的問題是防火技術的應用,工程中常用作法是:在墻的兩側與樓蓋的天花處貼防火石膏板,對于普通防火墻和分戶墻的石膏板保護,要求達到1小時防火要求,另外在墻體墻柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對于防火與熱傳遞也起了積極的保護作用。

2.5建筑隔音問題

建筑隔音問題是業主關注的重點,聲音傳播分為空氣傳播和固體傳播兩種形式?！睹裼媒ㄖ�隔音規范》要�?建筑隔音最低標準為40分貝。輕鋼住宅是采用內外墻及樓蓋擱柵間填充玻璃棉,阻止空氣傳播;在分戶墻用二道墻柱構成帶有中間空隙的二道墻體;對于固定吊頂石膏板的小龍骨,用帶有小切槽的彈性構造措施減少樓層間的固體聲傳播。

2.6輕鋼結構住宅的科技含量

輕鋼結構的住宅體系徹底拋棄了傳統的“秦磚漢瓦”，而且墻體所采用的材料均可回收再利用，有著極高的環保意義。單以墻體保溫隔熱這一項就要比傳統的砌體優越得多，100mm左右厚的R15保溫棉，熱阻值可達1米左右的磚墻厚度。另外，外墻防水、防潮材料的應用也采用了當今最新的建材。房屋內墻全部采用防火石膏板除了具有防火功能外，還有一個特性就是石膏板所具有的呼吸功能，可在梅雨季節吸收室內空氣中大量的水分，使室內的空氣保持干燥，而在秋冬季節比較干燥的時候就會把水分釋放出來調節室內的濕度。所以住在周圍是石膏板的房子里，要比磚石水泥砌筑的房子舒適得多。

輕鋼結構房屋的窗一般是采用中空玻璃不僅有很好的保溫隔熱功能可節省大量的能源，而且有較高的隔音功能，隔音程度一般達40分貝以上，大大減少噪音的污染。

3、輕鋼結構體系住宅的經濟性分析

3.1用鋼量：

鍍鋅輕鋼龍骨承重結構體系的用鋼量并不大，有資料顯示專家曾對一棟300m2的輕鋼結構進行計算，用鋼量僅為33－35公斤／m2，建成后的建筑物自重僅為70－80噸／（含裝修）。建筑物自重相當于磚混結構的1／4－1／6，地基及基礎的處理就簡單的多，一般基礎是采用鋼筋砼條形基礎（只需構造配筋）。對地耐力要求一般是在8－10噸／m2。

3.2施工安裝：

由于建筑材料大量采用成品及半成品，其施工安裝速度非?？?，全部預制現場裝配，包括所有的精裝修及設備安裝，整棟建造過程只需要3個半月，工廠預制構件僅需1個半月左右，從投入資金工程啟動到竣工驗收人可以住進去，只花費了5個月。

3.3施工管理：

因為工程施工幾乎全是干作業，施工現場非常干凈，所采用的施工機械也比較簡單，但機械化程度卻較高，施工工序管理先進也是其主要優點之一。所占用的施工現場、建筑垃圾、建筑施工噪音等都減少到最低的程度，也可以稱為是環保型建筑的典范。

3.4綜合造價：

綜合造價分兩種情況分析，不含裝修的“清水房”及含所有裝修及電器配置的“成品房”。屬于精裝修部分的管線部分劃分到“清水房”中，因為需要預先埋藏在墻體內。這種“清水房”目前的綜合造價大約在1500－1800元／m2左右，隨著產業化程度的提高，所采用建筑材料的進一步優化，預計成本還可以有所降低?！俺善贩俊笔羌由涎b修及設備的綜合造價，價格完全可以比目前市場上的精裝修成本更低。

3.5使用面積：

這種房屋比傳統建筑可增加10％－15％左右的使用面積，這個經濟效益巨大。

4、輕型鋼結構住宅體系存在的問題

4.1技術問題

隨著科技的發展，工程實踐的深入，暴露出目前我國的輕型鋼結構住宅體系主要有以下幾個技術難題：

4.1.1屋面圍護系統和墻面圍護系統的蒙皮效應是節省鋼材、降低工程造價的重要途徑，然而這種效應在輕型鋼結構住宅的設計中還不成熟。

4.1.2輕鋼結構房屋體系對風荷載比較敏感，在強風條件下常常發生輕鋼房屋的風致損壞事故并導致巨額經濟損失。輕鋼結構住宅體系的風致破壞機理還需深入研究。

4.1.3隨著生活水平的提高，居民對住宅性能提出了更高的要求，內外墻、門窗、屋面等圍護結構的節能技術與新型節能材料的研究需要更多突破。在建材和部品方面，目前建造輕型鋼結構住宅試驗工程所需材料許多要從國外運來，甚至有些由外商在中國大陸委托加工的部件，往往也只能到國外去采購。

4.1.4相關設計規范需要進一步完善，如《輕型鋼結構住宅技術規程》適用于輕型鋼框架結構體系非抗震設防以及抗震設防烈度為6～8度的6層及6層以下建筑。而我國人口眾多、地震頻發，規程的適用范圍應拓寬，這就需要相關技術的突破。

4.1.5缺乏綠色建材評判標準與檢驗方法，我國雖出版了《中國生態住宅技術評估體系》,但是缺乏相應的綠色建材標準，國外發達國家都有各自的綠色建材標準。

要解決以上種種技術難題，政府、相關企業和科研單位需要進一步加強國際間輕型鋼結構住宅技術交流合作。事實上，近些年，隨著合作的深化與成套技術的引進，我國輕鋼結構住宅試點工程在社會上已經引起廣泛反響。

四、輕鋼結構住宅建筑與普通混凝土建筑在設計方式上的區別

在輕鋼結構住宅的建筑設計方法上，我國同國外還有明顯差距。

4.1設計流程不同

通?；炷�土建筑的設計都是按先建筑后結構設計的流程進行，而輕鋼結構建筑由于其特殊的材料和先進的設計軟件，得以使設計程序實現建筑結構一體化設計，建筑設計與結構設計同時完成。目前國外輕鋼結構企業普遍的做法是采用一體化設計方式統一設計，用建筑模數制保證建筑整體安裝的精確度。配件系統與整體建筑系統設計一體化的結果是，國外企業設計的建筑在安裝時，基本保證安裝結束的時候，地面上沒有多余的配件，建筑上也沒有缺少的配件，場地上干干凈凈。而國內企業目前仍是沿襲混凝土建筑的設計習慣，先做建筑設計再做結構設計，由于產品預制模數的固定不僅難以準確表現其建筑風格，同時又破壞了輕鋼結構建筑特有的建筑特色。圍護系統與主體結構設計，也是按照混凝土建筑主體結構、圍護系統的設計分開來進行，造成的結果就是建筑在安裝時，或者少配件，或者多配件，建筑表現也因此受到影響。主要就是因為配件系統的設計與整個建筑系統的設計不統一，還有配件標準化的問題所造成。

4.2建筑表現形式

我國輕鋼結構建筑在表現形式上同國外有著較大差距。輕鋼結構建筑的建筑表現主要有以下四個方面的特征，即規模、線條、色彩和變化。在這四個方面，我們都不同程度地存在差距。

建筑規模：國外企業設計的輕鋼結構建筑在建筑規模的表現上，表現得相當出色，特別是一脊雙坡或帶女兒墻的大跨度輕鋼結構建筑，具有恢弘的建筑氣勢。據了解，這種用建筑規模表現建筑風格的作品，出自國內企業之手的，目前還不多見。