钢结构住宅、轻钢结构厂房优缺点及发展前景分析获奖科研报告
摘 要：轻钢结构住具有强度高、结构尺寸小、自重轻、施工速度快，抗震性能好及工业化程度高的特点。文章首先介绍了轻钢结构的优缺点、现状、施工过程及施工过程遇到的问题分析并提出解决办法，然后对轻钢结构住宅的发展前景进行了展望。
关键词：轻钢结构;钢结构住宅、轻钢结构厂房;发展前景
一、钢结构住宅、轻钢结构厂房的优缺点
概述
钢结构是指用钢板和热轧、冷弯或焊接成型通过连接件连接而成的能承受和传递载荷的结构形式。钢结构自身具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区。钢结构在建筑施工领域中得到合理、广泛应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类。其中轻型钢结构是指以单层非住宅用的中小型工厂、仓库、商店、大型超市为主要
对象的建筑，这种建筑体系是采用轻型H 型钢（焊接或轧制;变截面或等截面）做成门形刚架，C 型、Z 型冷弯薄壁型钢作檩条墙梁;压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料将承重结构、围护结构构件在现场组装起来的预制装配式钢结构房屋体系。本文主要阐述单层钢结构住宅、轻钢结构厂房的优缺点及发展前景分析。
1钢结构住宅、轻钢结构厂房优点：
（1）自重轻、抗震性能好;
相同高度及体积的建筑结构，钢结构自重轻，一般情况下，六层钢结构房屋自重相当于四层的钢筋混凝土房屋的重量。另外，由于钢材具有良好的延展性，能较好的吸收地震带来的能量，所以抗震性好，结构安全度高。钢结构的容重虽然较大，但与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。钢材的塑性和韧性好塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证，其结构的重量只有传统的砖混结构建筑的重量的1/5，
这样大大的降低了地震时受到的载荷，具有很高的安全性。
（2）适宜進行工厂化加工，制造过程机械化程度高，质量有保证;
符合钢结构产业化和可持续发展的需求;钢结构适宜大批量工厂化生产，工业化程度高，将设计、生产、施工能进行一体化应用，提高钢结构产业化水平。
（3）施工周期短，现场施工环境破坏小，有利于提高文明施工;
钢结构件，在工厂化加工，进行现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，施工机械化程度高，施工进度较快。同样面积建筑物，钢结构比钢筋混泥土结构工期可缩短约30%～40%，并且节约了支模材料和由此产生的人工机械费用。
（4）钢结构建筑属于环保型商品，可持续性高，钢材可以回收，节能环保;
轻型钢结构住宅充分利用钢材的优越特性，符合当今建筑材料选用的主流。薄壁轻钢结构建筑因使用的是钢材，不会随时间的流失而老化，另外废旧的钢材100%可以被回收利用;同时，薄壁轻钢结构建筑也可以使用再利用的钢材，每5到6辆废车就可以建造一栋180平方米的房子。
（5）现场基本没有湿作业，不会产生粉尘、污水等污染;
安装现场对周围环境污染少。轻型钢结构住宅是以型钢骨架取代传统木造房屋的木骨架的建筑工法，使用的材料100%是钢材，各部材之间用螺钉和钉子连接，不使用任何焊接及粘合剂。所以完全不用担心由于建筑过程中使用药剂等给人体造成的危害。此外建设工地也不会有大量灰尘及噪音等对周围环境造成的污染。
（6）结构构件截面小，柱子很细，墙很薄，建筑使用面积大;
钢结构住宅空间利用率高，因钢结构界面小，自身就带有提高空间利用率的优势，具不完全统计相同体量空间，钢结构空间利用率要比钢筋混凝土结构利用率大约8%～10%。
（7）综合性指标高于钢筋混凝土结构，节约成本。
能合理布置功能区间，利用钢材强度高的特点，在设计上可以采用大开间布置，使建筑空间能够进行合理分割，灵活多变，创造开放式住宅。而传统结构由于材料性能的限制，如果采用大开间设计，往往会造成柱大、梁高、板厚等现象，从总体效果看比较“肥胖”，不美观，而且自重增加，制造成本增加，在后续装饰过程中，因使用者追求室内美观及提高使用
功能，会对部分墙体会改变位置，造成较大安全隐患。
基础处理简便适用于广泛地质程度，基础部分比传统建筑要节约50%费用。合理墙体厚度使得用户的得房率比一般现行建筑要多出8%左右，且因为施工快，缩短了资金的周转期，加快了资金的流动速度，相应的降低了成本。
2钢结构住宅、轻钢结构厂房缺点：
（1）需要熟练技术人才;
在人员方面，由于前几年在国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及轻钢结构住宅体系，因此中国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，而更加缺乏的是熟练技术工人，现有的人员大多都是农民工出身，闲事除外打工，忙时回家，所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度，但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干。
（2）严重依赖产业配套;
比如预制墙板、屋面板、墙体内填保温材料、防火材料。国内现在流行的混凝土、砌体结
构形式，墙体基本为现场湿法砌筑，而轻钢结构需要干法预制墙板;轻钢房屋仅有承重骨架、屋面板、墙板，满足不了防风防雨和美观的要求，配套技术是非常重要的。国外轻钢结构房屋公司具有一套完善的配件系统，例如天沟、落水管、屋脊板、包角、泛水、堵头、密封胶条、自攻螺丝、螺栓紧固件、采光瓦、通风器、门窗及各种与厂房有关的配件。这些配件都是公司自行开发形成系列，自己加工或在固定厂家生产。
（3）需要内装修材料、装置、方法的配套;
比如把热水器、空调、画框安装到预制墙板上的方法和现在安装在砌体墙上的方法还是有很大差别的，再比如压型钢板楼面的防水做法、隔音做法等。
（4）需要定期检修维护;
因为钢材的耐久性还是不如混凝土，不像混凝土那么“泼辣”。钢材易于锈蚀，需要采取防护措施钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀，必须刷涂料或镀锌，而且在使用期间还应定期维护，必须采用镀铝锌钢，才能最大程度的防腐，主体钢结构才能达到50年。
（5）钢结构的耐热性好，但防火性能差 钢材耐热而不耐高温。
随着温度的升高，强度就降低。当周围存在着辐射热，温度在150度以上时，就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾，结构温度达到500度以上时，就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级，通常都用混凝土或砖把它包裹起来。
二、钢结构住宅、轻钢结构厂房发展展望
按发达国家的最低水平推算，中国钢结构用钢量至少有3600万t的发展空间。在近期内，国家将大力发展钢结构建筑，力争每年建筑钢结构用钢将占全国钢材总产量的3%以上，年均钢材消费量为350万t～400万t;到2015年，将再翻一番，全国建筑钢结构用钢材占钢材总产量的6%以上，由此可见，钢结构住宅市场前景十分广阔。
1适合建筑用的特种钢将不断涌现
随着中国钢铁企业冶炼技术的提高，为适应市场的需求，适合建筑用的特种钢必将不断地涌现，例如宝钢、武钢等钢铁企业成功开发的耐火耐候钢，它是通过合适的技术，使钢材含有特定的成分（如加钼等），使钢材的表观结构及金相组织发生变化，从而使钢材本身生成
所需的耐火性和耐候性，多种新型建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展。
2国家将重点支持轻钢结构住宅的建设
轻钢结构住宅建设在中国才刚刚涉入，中国现在是一个产钢大国，年产量3亿多t，发展钢结构住宅有很大的潜力。20世纪90年代，国家建设部和国家经贸委一致通过，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为中国建筑业用钢的突破點，并正式列入国家重点技术创新项目。这一举措为中国的钢结构发展奠定了基础。如今，由于国家的宏观调控作用，房市出现了前所未有的低迷，在这个时机推出钢结构住宅，利用钢结构住宅的优势来吸引市民目光，刺激消费，增加市场的购买力，起着事半功倍的作用。
3钢结构住宅建筑技术将不断发展
随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合轻钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，轻钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。
4发展轻钢结构住宅是中国住宅产业化的必由之路
住宅产业化是中国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动中国经济发展新的增长点。轻钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此轻钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着中国住宅产业的发展水平和前途。
5发展轻钢结构住宅市场前景广阔
面对市场机会，我国城乡建设中对住宅需求还有很大的空间，推动轻钢结构建筑在国内市场的发展。随着国家十五计划的全面推进，要求地方政府提高改善生态建设和环境保护力，势必在建筑部品标准化和住宅产业标准法规的出台，从而推动钢结构住宅市场的发展。轻钢结构住宅需要政府、开发商以及技术公司的共同努力。政府也需要不断研究制订出相应的政策法规，为鼓励轻钢结构住宅的发展提供一个良好的政策环境。
三、总结
目前，钢结构建筑在我国整个建筑行业中所占的比重还不到5%，而发达国家已达50%以上。我国轻钢结构的发展空间非常大。
“轻钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。在中国目前大力推广住宅产业化的时代背景下，钢结构体系必将成为住宅结构体系的主流。
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