鋼結構住宅的優勢效益分析及探討

王紅衛

陜西建工集團混凝土有限公司

    引言

    隨著我國國民經濟的迅速發展和城市現代化建設進程的加快，住房需要不斷增加，居住要求也逐漸提高，所以建筑業作為我國支柱產業，必須體現可持續發展趨勢。于是，根據我國基本國情，國家相繼出臺一系列辦法，要求積極采用鋼結構住宅，充分發揮鋼結構住宅靈活、快速、裝配等優勢，實現工廠生產、現場組裝、縮短工期、提高質量、降低成本的目標等，大力發展鋼結構住宅。

    一、鋼結構住宅的特點

    1、鋼結構住宅的優點：

    鋼結構住宅與傳統結構相比，在設計、施工、實用、經濟性、環保方面都具有經濟效益好，短工期、低成本、快周轉、易裝修、增面積、環保節能等優勢，舒適現代并且綠色環保，滿足可持續發展的要求。

   （1）鋼材內部結構組織均勻，實際受力情況和工程力學計算結果接近，設計更準確，無徐變和收縮現象、能在惡劣天氣下施工等；

   （2）構件生產工廠化，變“現場建造”為“工廠制造”，質量穩定，現場組裝，減少施工現場的環境、噪音污染；

   （3）鋼結構住宅工業化程度高，現場作業少，鋼材可回收利用，配合采用輕質墻板、復合樓板等新型材料，符合建筑節能環保的要求；

   （4）鋼結構住宅輕質高強，使基礎設計簡單化，減少基礎造價，尤其適用于地質件較差的地區；

   （5）抗震性能好，用于結構抗震措施的費用少。

   （6）施工周期短，投資回報快，資金風險低，投資效益高，制作、運輸、安裝、圍護方便；

   （7）鋼結構易增層和改造，分隔空間，能夠更好的滿足建筑大開間、靈活分隔的要求，并且可提高使用面積；

    2、鋼結構住宅的缺點：

    鋼結構住宅也有其結構、原材料性能、成本等方面的缺點需要重點控制：

   （1）住宅空腔多，居住噪音相對較大，在住宅的安全性、耐久性上缺少傳統鋼混結構保障度；

   （2）大量鋼材與板材復合的結構體，熱惰性較差，需采取技術措施提高居住舒適度；

   （3）屬于較新的結構體系，未達到通用設計和優化設計，相對造價較高，同等樓層缺乏經濟競爭力；

   （4）材料本身和建筑體系技術開發不夠完善的原因，此種結構體系限于低層住宅或中低層住宅；

   （5）鋼結構住宅由于原材料耐火性能差，需采取耐火耐高溫處理等技術措施等。

    二、鋼結構住宅的經濟效益分析

    作為全新的結構體系，鋼結構住宅帶來了設計、制造安裝、施工等多方面的革新，采用鋼材及新型圍護材料也帶來了制造成本的變化，并成為制約鋼結構住宅發展及其推廣應用的一個關鍵因素。衡量鋼結構住宅的經濟性必須結合其優勢及潛能，分析其綜合經濟性能。對小高層建筑而言，與鋼混結構相比，鋼結構住宅的土建造價較高，鋼結構住宅主體部分及鋼筋混凝土住宅主體結構部分的造價占總造價比例基本相當，主要原因在于圍護部分的造價太高。因此，合理降低墻板的價格，對于降低工程造價具有重要的意義。綜合而言，鋼結構住宅的綜合造價大致與混凝土住宅造價基本相當。特別是隨著房屋層數的增加，鋼結構住宅更能體現其優越性。

    鋼結構住宅自重輕。由鋼材建造的房屋整體重量輕，其首要原因是鋼材本身較木材、砌塊、混凝土等傳統材料的強度高、重量輕，7噸混凝土僅相當于1噸鋼結構的用量；其次，在鋼結構住宅的結構體系中，墻體和樓板適于采用輕質材料，極其有利主體重量減輕。因為在住宅中墻體數量多，其重量所占比例大，若住宅中全部墻體均采用輕質材料，則不但主體重量有很大的減輕，還會因其科技含量高而帶來很大的綜合效益，目前我國在鋼結構住宅中墻體多采用石膏板、泰柏板、ALC板等輕質材料，其建造后的主體結構比其他傳統材料減輕約30%。

    上部結構的減輕是多層鋼結構住宅可采用淺基礎。這使得地基處理工作簡單，運輸量減少，造價降低，特別是遇到軟土地基時，它將為業主帶來很大的經濟效益。

    鋼結構住宅利用率高。首先，鋼材的強度高，一方面當與傳統結構的梁、柱截面積相同的時候，它可獲得較大的開間和進深，這樣不僅使房間的布置靈活、多變，而且擴大采光面積，減少因柱與墻之間形成的影響使用的“死角”，從而提高房間的利用率；另一方面,當柱距相同的時候，梁、柱的截面積比傳統結構的小很多。

    鋼結構的結構構件多為型鋼，比較適合電線和管道的通過其梁上可開孔，腹板處可埋入管線而不占用戶內空間，此外，因其墻體多為輕質填充墻，內部也可埋入管線。不占用房間的使用面積。

    鋼結構住宅施工速度快有利于合理安排各分項工程的施工計劃，縮短施工周期和資金占用時間，還可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業面。縮短施工工期將為業主帶來可觀的經濟效益，同時在我國市場上的競爭力也將隨著技術的完善不斷增強。

    三、鋼結構住宅的技術效益分析

    鋼結構住宅具有良好的結構性能及經濟性能，主要表現在幾個方面：

    1、布局靈活，凈使用面積大，利用型鋼優良的承載性能，可以靈活布置大開間、大柱距的建筑平面；非承重輕質墻體的設計為住戶提供了根據不同用途靈活布置室內空間的可能；型鋼構件接點構造簡潔，在垂直方向可方便地布置躍層和錯層體系，結構構件截面較小，相對于傳統結構方案；其凈使用面積提高5.8%，得房率高。

    2、工業化程度高，設計制造安裝周期短。現代輕鋼建筑的設計、制造和安裝鼎承預工程化(Pre-engineered)的思想，借助網絡計算機技術和工業化生產手段，可實現設計、生產、施工安裝一體化，具有極高的效率和精確度，項目建設周期短可縮短工期1/2~1/3。這樣將極大地減少投資融資成本，使業主或建筑開發商在享受回報上具備很大的優勢。

    3、安全性好。鋼材是一種高強、高性能材料，除在結構防火方面稍顯欠缺外，鋼結構其它方面表現優良：尤其是鋼材具備高延性，輕鋼住宅結構抗強震能力遠比傳統結構強，從而大大地提高了住宅的安全可靠性。近年來的震害調查結果表明，在地震后能保留下來的建筑主要是鋼結構建筑。

    4、輕鋼住宅自重輕，約為混凝土結構的1/2~3/5 結構自重輕。可減少地震作用力，進而減小結構設計內力，同時降低基礎造價，在南方軟土地區尤為明顯，使得綜合造價低。

    5、輕鋼結構住宅工業化程度高，現場濕作業少，污染小，符合環保建筑施工的要求，而且在我國北方地區，冬季現澆混凝土施工受到氣候影響較大，鋼結構住宅由于大部分構件在工廠制作，運往現場進行焊接或用螺栓整體組裝，可全天候作業，這樣大大加快了施工速度，可以減少開發商的資金成本；另外，鋼材回收利用率高也是極具競爭力的優點。

    6、輕鋼結構住宅所用的材料主要是綠色、可回收或易降解的材料，在建筑拆除時，具有很高的再循環使用價值，不會造成許多垃圾，因此符合可持續發展的要求。

    四、鋼結構住宅發展前景的展望

    跟隨著建筑住宅產業現代化的強健步伐，鋼結構住宅憑借其自身優越性，如大跨度、大開間，有利于功能、空間的靈活布置，良好的抗震性能，自重輕，可降低基礎造價，運輸、安裝工程量減少，提高了施工效率，提高了住宅的有效使用率，鋼材具有可回收再利用等特點，符合綠色環保建筑節能的要求，滿足住宅用戶多元化、個性化的需求，具有較好的社會和經濟效益，符合我國建筑業可持續發展的整體要求，加之國家制定了一系列的政策來推廣和促進鋼結構住宅建筑的發展，未來必將呈現更良好的發展前景。

(本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡設計項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)