我國建筑鋼結構的發(fā)展概況

我國建筑鋼結構的發(fā)展概況鋼結構在國民經(jīng)濟建設的應用范圍很廣，可以說遍及各個行業(yè)，其中鋼結構建筑工程是我國建筑行業(yè)中蓬勃發(fā)展的一項既古老又嶄新的行業(yè)，是綠色環(huán)保產(chǎn)品，是推動傳統(tǒng)建筑業(yè)向高新技術發(fā)展的重要排頭兵。現(xiàn)在我們要談的是建筑鋼結構在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應用與發(fā)展以及輕鋼住宅的發(fā)展前景，但首先我們應了解建筑鋼結構發(fā)展的幾個時期和鋼結構的其它幾個主要分支。一、解放后鋼結構發(fā)展的四個歷史時期1.20世紀5060年代初盛時期在國民經(jīng)濟恢復時期，由蘇聯(lián)援建的156項新建和擴建項目中，有很大一部分鋼結構廠房主要是由鋼柱和鋼桁架組成的單層廠旁。同時成立了一大批設計院，建立了一批鋼結構制造廠和安裝公司，也培養(yǎng)出一批鋼結構技術人才。在民用建筑方面，也建成一批鋼結構房屋，從1954年建成的57米跨度兩鉸拱結構的北京體育館、1956年建成的52米跨度的圓柱面聯(lián)方網(wǎng)殼的天津體育館、到1959年建成的北京人民大會堂部分鋼結構等等。50年代中期，開始研究預應力鋼結構。2.20世紀60年代中后期和70年代的低潮時期。在這個時期，因為鋼的生產(chǎn)總量少，國家提出在建筑業(yè)節(jié)約鋼材的政策。再加上執(zhí)行中、理解上出現(xiàn)的偏差，某些人認為節(jié)約鋼材就是不用鋼材。鋼結構工程少了，設計、制造、安裝隊伍也逐步萎縮，但還是建成幾幢有意義的大型建筑和橋梁。在此時期，還研究開發(fā)了由圓鋼和小角鋼組成的輕鋼屋蓋、用于小跨度的廠房。3.20世紀80年代和90年代的發(fā)展時期1979年后，隨著改革開放政策的實施，以經(jīng)濟建設為中心的工作步入正軌，鋼結構的應用逐漸增長。4.一九九六年后，我國建筑鋼結構發(fā)展的春天。在鋼產(chǎn)量超過一億噸后，我國政府及時提出在建筑業(yè)中提倡使用鋼結構，在組織上采取了一些措施，并且調(diào)整了政策，出臺了一系列的積極發(fā)展的方針，也編制了一些相應的規(guī)范、規(guī)程及計算軟件。二、下面就建筑鋼結構的幾個主要分支簡述如下：1.網(wǎng)架結構平板鋼架在6070年代得到廣泛應用，但近年來已經(jīng)趨緩，在此工程領域逐漸有被輕鋼結構代替之趨勢。并在80年代初期，就制定了的“網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程”JGJ7－91，編制了網(wǎng)架結構標準化，系列化工業(yè)化生產(chǎn)的成套圖紙，形成了成熟的技術，促進其迅速發(fā)展，發(fā)展之快、其規(guī)模之大，為國際少見。網(wǎng)架結構適用于塔架結構，（如大連電視塔）小型裝飾塔、塑像骨架（如九華山佛像、高99.9米）等。2.高層建筑鋼結構（1）改革開放以后，我國的高層建筑得到快速發(fā)展。80年代初期，在這個時期國內(nèi)結構工程師通過參與數(shù)十棟高層建筑鋼結構的設計、安裝、制造，已經(jīng)取得了一定的經(jīng)驗。通過和國外企業(yè)的合作，引進、吸收了國外的技術，并根據(jù)我國國情進行一系列的重大科研項目的研究，國內(nèi)高層建筑鋼結構的技術已經(jīng)發(fā)展到一個較高的水平。（2）鋼結構的優(yōu)越性及綜合經(jīng)濟效益無論是結構性能、使用功能還是經(jīng)濟效益上，鋼結構都具有一定的優(yōu)越性。

①鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度相對來說較高，鋼結構構件結構斷面小、自重輕。一般情況下，高層鋼筋混凝土建筑物的自重在1.5－2.0噸／平方米左右，高層建筑鋼結構自重大都在1噸／m2以下，甚至有的辦公樓只有0.5－0.6噸／平方米。

②鋼結構有較好的延性，抗震性能好，尤其在高烈度震區(qū)，使用鋼結構就更為有利，鋼筋混凝土結構延性的保證在于結構的應力不太高，而鋼結構的延性在于使部分構件進入塑性。

③結構占有面積（或稱為結構平面密度）小，實際上是增加了使用面積。高層建筑鋼結構的結構占有面積只是同類鋼筋混凝土建筑面積的28％。采用鋼結構可以增加使用面積4％－8％。這實際上是增加建筑物的使用價值，增加經(jīng)濟效益。5施工速度快。采用鋼結構可為施工提供較大的空間和較寬敞的施工作業(yè)面。鋼結構工程的柱子一般取3－4層為一個施工段，在現(xiàn)場一次吊裝。而且柱子的吊裝、鋼框架的安裝、鋼筋混凝土核心筒的澆筑、組合樓蓋的施工等，可以實行立體交叉作業(yè)。有時在上部安裝柱、框架的同時，下部可以進行內(nèi)部裝飾、裝修工程。因此，在保證技術、供應、管理等方面的條件下，可以提前投入使用。

⑤鋼結構的質(zhì)量容易保證。鋼結構構件一般都在工廠里制造、加工、精度高。

⑥鋼結構建筑在使用過程中易于改造，如加固、接高、擴大樓面等內(nèi)部分割、變動比較容易、靈活。一些發(fā)達國家認為，鋼結構建筑是環(huán)保型建筑，可以重復利用，減少礦產(chǎn)資源的開采。

⑦鋼結構可以做成大跨度、大空間。開敞式的大平面辦公室，60年代后得到較大的發(fā)展，有的國家稱之為“園林化辦公室”。這種辦公室要求較大尺寸的柱網(wǎng)布置，并且柱子斷面越小越合適。采用12－15m的柱網(wǎng)已經(jīng)很普遍。鋼結構正適合這種要求，因為它可以形成較寬敞的無柱空間，便于內(nèi)部靈活布置。

⑧管線布置方便。在鋼結構的結構空間中，有許多孔洞與空腔，而且鋼梁的腹板也允許穿越小于一定直徑的管線，這樣使管線的布置較為方便，也增加了建筑凈高，而且管線的更換、修理都為方便。（3）、鋼結構建筑造價并不高。鋼結構的造價與許多因素有關，如鋼鐵的生產(chǎn)量、加工水平、鋼材品種、規(guī)格、設計技術水平、計算造價的方法等等。根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)和資料，對于多層建筑，包括多層居住建筑，鋼結構的造價，略高于磚混結構，而與鋼筋砼結構持平，不會高于后者的造價，如果從綜合效益看，則完全低于傳統(tǒng)的建筑。3.懸索和斜拉結構我國應用懸索結構比較早，但在建成北京工人體育館和浙江體育館后，幾乎停頓下來，到90年代又開始采用。如山東淄博54米跨單層平行索的體育館。它采用了加荷載方法，使鋼索與鋼筋混凝土形成具有抗彎剛度的預應力懸掛薄殼。4、網(wǎng)殼網(wǎng)殼結構在大跨度和超大跨度時有很大優(yōu)點，從50年代就開始用于體育館和公共會堂中。網(wǎng)殼型式很多，像柱面、球面、雙曲拋物面、扭面及雙曲扁殼等。除鋼網(wǎng)殼外，還有多層網(wǎng)殼和與屋面共同工作的組合網(wǎng)殼。在建筑工程采用鋁合金的有1998年建成的上海國際體操中心館，直徑68m，穹頂，采用單屋鋁合金球面網(wǎng)殼，共有12圈。鋁合金結構對減輕結構自重，降低基礎造價起到了很好的作用。5.膜和索膜結構膜和索膜結構由于它適用性比較廣，因此大量用于體育建筑，展覽建筑、娛樂建筑及設施、演出建筑、機場建筑和各類海濱娛樂休閑建筑及設施。最大的膜結構是上海八萬人體育館挑蓬，平面投影為288.4m×74.4m，由64榀徑向懸挑鋼管桁架和24道環(huán)向次桁架組成的大跨度空間結構，屋蓋呈馬鞍形，由57個傘狀索膜單元組成。6.單層廠房框架結構改革開放以來，又新建一批重型工業(yè)廠房，大部份都采用的是鋼結構框架承重體系。上海寶山鋼鐵廠的1、2期鋼結構建設面積達到105萬平方米。廠房結構基本上是單層框架或排架體條。一期工程主要由日本設計制造，二期工程主要由國內(nèi)設計施工。它的特點在于廠房高度大，有的柱高50米，吊車起重量有的達到450噸。廠房的圓護結構，采用輕型的彩色涂層壓型鋼板或鋁合金壓型鋼板。這個時期，各地建了單層廠房不少，但仍然沿用的是過去形成的體系，有的采用鋼筋砼桅，鋼屋架，也有部份為鋼柱（焊接H型或其它型式鋼屋架的，仍屬于重鋼形成。但是因為有部份的廠房與日本、美國、意大利等國家的公司合作，將國外的設計思想帶到國內(nèi)，國外的設計比較靈活多樣一、輕型鋼結構輕型鋼結構主要指承重結構和圍護結構都是薄鋼板組成的(一般鋼板厚度小于16mm)目前主要有門式剛架(變斷面和等斷面)，冷彎澆薄壁型鋼結構體系、多屋框架結構體系、拱型波紋屋頂(也稱為波紋折皺薄壁鋼拱殼屋頂)。輕型鋼結構的用鋼量在20~50kg/平方米。輕型鋼結構的特征在于“輕”，主要有以下幾個方面：自重輕，采用的圍護結構也比較輕；構件輕，用鋼量低；采用工廠化、標準化生產(chǎn)安裝速度快，勞動強度低，機具簡單，外型美觀、輕巧、可采用大柱網(wǎng)、空間布置靈活；造價低；綜合效益好。輕型門式剛架的柱子和橫梁采用交斷面式等斷面工字型鋼構件，采用冷彎薄壁型鋼的C型或Z型檁條和墻梁，屋面板采用壓型鋼板加保溫材料或者是夾芯板。它廣泛地用于工業(yè)廠房、倉庫、冷庫、保鮮庫、溫室、旅館、別墅、商場等等，已建成約400萬平方米，每年建成面積都在150萬平方米以上。跨度一般在40米以下(個別有達到72米)。拱型波紋屋頂已建成面積約150萬平方米。輕型鋼結構所用的圍護結構，大都為涂層鋼板，據(jù)統(tǒng)計，2000年，我國涂層鋼板表觀消費量達86.4萬噸，而當年的產(chǎn)量只有35.4萬噸，市場滿足率只有41%。目前我國冷彎薄壁型鋼年產(chǎn)量在30萬噸左右。適應輕鋼結構的發(fā)展，已經(jīng)編制了“門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程”C(ECS102:98)二、輕鋼住宅輕鋼結構用于民用住宅，在我國還屬實驗階段、起步階段，但目前已在全國各地普遍開花。(1)符合國家產(chǎn)業(yè)政策，有利于推動國民經(jīng)濟的發(fā)展

①.建設部在關于推廣應用住宅建設新技術，新產(chǎn)品的公告中指出：加快住宅建設，把住宅建設培養(yǎng)成為新的經(jīng)濟增長點，對于促進國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展具有重要意義。當前，要結合重點建設經(jīng)濟適用住宅的實際情況，通過推廣應用既能滿足經(jīng)濟適用住宅建設需要，又要適應今后一個時期住宅建設發(fā)展方向要求的先進、成熟、經(jīng)濟、適用的新技術、新產(chǎn)品，集中力量解決住宅建設中的關鍵技術問題。加速用現(xiàn)代科學技術改造傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)，提高住宅產(chǎn)業(yè)的技術水平和住宅建設的整體效益。在住宅建設中依靠科技進步，建立推廣應用新技術、新產(chǎn)品制度，促進科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉化，對于加快住宅建設，完善住宅功能，提高住宅質(zhì)量，創(chuàng)造文明居住環(huán)境，推進住宅的質(zhì)量換代和住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化將發(fā)揮重要作用。住宅設計應體現(xiàn)以人為核心的設計思想，努力提高居住環(huán)境的質(zhì)量和滿足住宅的居住性、安全性、砜性和經(jīng)濟性。提倡住戶的參與精神，為社會提供多樣性，可選擇性，適應性強的經(jīng)濟適用性住宅。②．輕鋼結構住宅在很多方面適應了上述的要求，采用的材料是以鋼結構為骨架，配合多種復合材料的輕型墻體拼裝而成，所用材料均為工廠標準化、系列化、批量化生產(chǎn)，改變了傳統(tǒng)的住宅和沿用已久的鋼筋混凝土建筑磚、瓦、灰、沙、石傳統(tǒng)的現(xiàn)場作業(yè)。她可以利用建筑方面的新技術、新產(chǎn)品向住戶提供多樣化、選擇性、適應性的經(jīng)濟住宅。此外，推廣和發(fā)展輕鋼結構住宅，可以帶動建材、冶金、化工、機械等幾十個相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對于快速拉動國民經(jīng)濟發(fā)展，提高建筑業(yè)的技術含量和整體水平，促進國民經(jīng)濟結構的調(diào)整，實現(xiàn)住宅業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、標準化、規(guī)范化生產(chǎn)將起到積極的推動作用。(2)具備發(fā)展輕鋼住宅的有利條件

①.我國的鋼年產(chǎn)量已居世界第一位，可以充分保證建筑住宅市場的用鋼需要。

②.新型建材業(yè)正處于快速發(fā)育階段，與輕鋼住宅相配套的國產(chǎn)化建筑材料種類較多，并且會隨著鋼結構住宅的發(fā)展逐步增長。

③.國際上已經(jīng)有相當成熟的輕鋼結構的建筑技術和經(jīng)驗，可以借鑒。我國這方面的有關技術標準和規(guī)范也相繼頒布，并且多個鋼結構設計軟件也已投入使用。

④.可以逐步實際“定型化輕鋼房屋體系”，符合全面建設小康住宅“一、二十年不落后，三、四十年可改造”的要求。(3)有廣闊的市場前景住宅建筑的需求量很大，全國每年竣工的城鄉(xiāng)住宅建筑面積達5億多平方米，如果其中的10%采用輕鋼結構住宅，建筑面積即可達5千萬平方米，市場前景非常廣闊。三、建筑鋼結構業(yè)的政策支持自從鋼產(chǎn)量突破億噸，又實行合理用鋼、積極采用鋼結構政策以來，我國建筑鋼結構得到迅速發(fā)展。《中國建筑技術政策》(1996-2010年)的公布，無疑將對鋼結構的發(fā)展是一個有力的推動，開創(chuàng)鋼結構在建筑工程中應用的新紀元。2000年成立了建設部與冶金局的鋼材應用協(xié)調(diào)組，以指導、協(xié)調(diào)工程中鋼H型鋼材的應用導則。《國家建筑鋼結構業(yè)十五計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》（草案）規(guī)劃“十五”期間建筑鋼結構用鋼達全國鋼材總量的3%，2015年達到6%。“鋼結構住宅建筑體系產(chǎn)業(yè)化技術導則”對鋼結構住宅體系的平面布局、設計、圍護結構、分隔結構、裝修，連接鋼結構材料的選用、宜選用耐火、全候鋼等都進行了闡述，對鋼結構的防火、防腐的措施都給予說明，它無疑會對我國鋼結構住宅的產(chǎn)業(yè)化起到推動、指導以及促進作用。因鋼結構具有計多突出優(yōu)點，綜合經(jīng)濟效益已可與長期以來大量采用的混凝土結構大體持平，所以有廣泛的市場，而將鋼結構用于大量的經(jīng)濟適用型住宅也正是符合市場的需要。據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)有鋼結構制造企業(yè)約400余家；已建的房屋鋼結構：高層鋼結構50萬平方米，35萬噸；空間結構(包括網(wǎng)架、網(wǎng)殼、各類組合結構)1200萬平方米，50萬噸；壓型鋼板拱型屋面600萬平方米，8萬噸；框鋼架結構2500萬平方米，90萬噸；上述總計4600萬平方米，183萬噸。隨著國家的提倡發(fā)展和出臺的一些優(yōu)惠政策，自重輕、靈活分隔的鋼結構體系將逐步改變傳統(tǒng)的住宅秦磚漢瓦和鋼筋混凝土結構體系一統(tǒng)天下的局面。目前，推廣發(fā)展鋼結構住宅具備了良好的條件：建筑業(yè)的飛速發(fā)展和人民生活的提高，輕鋼住宅將成為現(xiàn)實。鋼結構住宅包括宿舍、旅館、汽車旅館，低收入住宅，老年公寓，托兒所，護理室，醫(yī)院以及別墅等。這主要是從結構體系、圍護結構以及樓面等方面來看，有許多相似之處。從建筑的高度及層數(shù)可以分為：1.低層住宅及別墅（單棟）；2.多層及小高層鋼結構住宅；3.高層鋼結構住宅。一般說低層，指四層以下獨立住宅（Singlehouse）或聯(lián)體住宅（Townhouse）。至于什么是高層或多層，按照我國防火規(guī)范和抗震規(guī)范住宅分類是不同的。以前，按防火規(guī)范多于10層或高度超過24米，即為高層?，F(xiàn)在所說的多層一般指5－6層（因7層或更高層，必設電梯），也有時泛指包括8－12（14）層的小高層?，F(xiàn)在的分類，主要是從結構體系及受力的性能上考慮的。因為高層鋼結構住宅（目前還很少高于30層，一般也就二十多層）的側向位移及擺動的加速度會有一定要求，風力作用下就會起到拉斷面作用（地震區(qū)的地震力）。鋼結構住宅一般指的是用鋼結構作為承重骨架，圍護及分隔結構以及屋面材料均用輕體材料組成，它是屬于輕型鋼結構范圍之內(nèi)的。它的生產(chǎn)方式是構件及部品在工廠加工制作后，運到現(xiàn)場進行組裝，因此是工業(yè)化生產(chǎn)，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鋼結構最符合產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)方式，它最容易作到設計標準化，模數(shù)化，構配件的工廠化，裝配化，施工也便于機械化。鋼結構住宅的結構形式一般情況下常用的有以下幾種：1.框架結構；2.帶支撐抗震壁式；3.框架－桁架組合體系；4.板式結構；一、低層鋼結構住宅在各國的狀況日本：每年新建低層住宅20萬棟左右，建筑面積大約300萬m2。這種工業(yè)化住宅生產(chǎn)廠家規(guī)模比較大的有7－8家，鋼結構體系基本相同。日本的鋼柱用3.2毫米厚的C型鋼組成，用工字型或口字型，也可采用H型鋼。也有采用鋼管砼柱。梁采用5.5毫米－8毫米的H型鋼。平均鋼骨架用鋼量在60kg／m2。梁柱采用鍍鋅合金鋼加工，磷鐵膜化學處理后，再進行樹脂涂料電著涂層，需要防火時再采用噴防火涂料或者用板材包裹隔斷。日本現(xiàn)在正在提倡鋼材俱樂部提出的鋼結構住宅（SteelMansion1000）1.柱間跨度14.4m，可實現(xiàn)200m2的無柱空間，其空間中可容納自由分割住戶1－3戶。2.設備獨立于構架，設備的管道維修方便。3.柱采用鋼管砼，梁采用FR鋼，（FireResistantStul）耐火鋼可以簡化防火處理。4.地面為PC板＋現(xiàn)澆RC結構，采用倒梁、倒板、形成雙重地板，使所有的設備管道都容納在地板下面。5.外墻采用ALC板，輕質(zhì)的PC板的干式施工法6.分戶墻采用隔音性能高的強化石膏板，干式施工方法。日本政府及企業(yè)正在研究（1）如何提高住宅耐久性以及什么樣耐久性比較合適。（2）適應家庭變化和反映對住宅的價值觀，研究構架與住戶分離方案（SheltonandlnfillSystem），將主結構部分建造十分牢固，具有100年以上耐久性，造成無柱的大空間。法國：從50年代到70年代走過一條全裝配化大板和工具式模板現(xiàn)澆為主的工業(yè)化道路。由于種種原因，法國于1977年成立了構件建筑協(xié)會（ACC），以發(fā)展構配件制品和設備，1978年制定了尺寸協(xié)調(diào)規(guī)則。同年，住房部提出工業(yè)化建筑體系（Sys－temeConstructif）。它由一系列能互相代換的定型構件組成，形成該體系的構件目錄。建筑師可以選用其中的構件，組成多樣化住宅。1981年，已經(jīng)確定25種工業(yè)化建筑體系，年建造一萬戶。在25種工業(yè)化建筑體系中：有木結構的，鋼結構的，也有混凝土預制體系。為使住房布置靈活，承重結構等采用框架式或板柱式。墻體承重體系向大跨度發(fā)展，Leiga建造體系的跨度為12米。為加快施工速度，一些體系采用焊接或螺柱連接。經(jīng)過多年的努力，編制出一套稱為G5軟件，這套軟件把遵守同一模數(shù)協(xié)調(diào)規(guī)則，在安裝上具有兼容性的建筑部件（主要圍護結構件、內(nèi)墻、樓板、柱和梁、樓梯和各種主要管道）匯集在產(chǎn)品目錄之內(nèi)，用這套軟件，可以在不改變建筑藝術特點的前提下，把一個建筑設計成為工業(yè)化生產(chǎn)的建筑。英國：二戰(zhàn)后，為解決房荒問題，英國與歐州其它國家一樣采用了工業(yè)化方式建設大量住宅，6070年代后，則在住宅的結構體系上，出現(xiàn)了多元化趨勢，有木結構，鋼結構、鋼筋砼結構等，但也存在一些問題，1998年，在“衣根報告”（“建筑生產(chǎn)反思”報告）中，提出了通過建筑新產(chǎn)品開發(fā)，集約化組織，工業(yè)化生產(chǎn)，達到下述目標：成本降低10％；時間縮短10％；可預測性提高20％；缺陷率降低20％；事故發(fā)生率降低20％；勞動生產(chǎn)率提高10％；最終實現(xiàn)產(chǎn)值利潤率提高10％。英國的鋼結構住宅基本模式及特征如下表所示，其中單元式住宅（ModularCostruction）得到了較快發(fā)展。澳大利亞：早在60年代就提出了“快速安裝預制住宅”的概念，但由于市場尚未成熟，并未得到很好發(fā)展。到了1987年，高強度冷彎薄壁鋼結構出現(xiàn)，澳大利亞與新西蘭的聯(lián)合規(guī)范AS／NZS4600冷彎成型結構鋼規(guī)范于1996年發(fā)布實施。這種鋼材承載力高，與相同承載力的木材相比，只是木材的1／3重，表面經(jīng)鍍鋅處理，在免大修的情況下，耐久性可達75年。另外，它還發(fā)展了一種稱為“速成墻”（Rapiwall）系統(tǒng)，它是一種中間挖空的板材，在工廠制造時已完成裝修，主要成份為石膏板、玻璃纖維和水密聚脂材料等的混合體，重量為38kg／m2。標準板尺寸為13米長×2.85米寬×12毫米厚。它也可以裁剪成任何長度和高度的組合件。在其中孔洞處灌注混凝土，則可以達到很好防火、隔聲、防熱性能。它可以用于內(nèi)外墻體。意大利：根據(jù)有關資料介紹，意大利BSAIS工業(yè)化建筑體系適用建造1－8層鋼結構住宅。它具有造型新穎、結構受力合理、抗震性能好、施工速度快、居住辦公舒適方便，采用CAD計算機輔助設計和CAM計算機輔助制造等優(yōu)點。在歐洲、非洲、中東等地區(qū)大量推廣應用。結構為框架支撐結構形式，柱子采用H型鋼H140X140X7X11，主梁采用大斷面冷彎型鋼2C280X80X30X5，次梁采用2C180X80X25X5，支撐采用角鋼L75X6，梁柱連接用高強螺栓連接。樓板采用壓型鋼板、上澆混凝土的組合樓板。外墻板設予埋件采用T型螺栓與梁連接，外墻內(nèi)側為100厚玻璃棉鋁箔隔氣層，輕鋼龍骨石膏板玻璃棉平屋頂為組合板、上面做保溫、防水。美國：據(jù)報道，輕鋼結構在美國發(fā)展最快，1965年輕鋼結構在美國僅占建筑市場15％；1990年就上升到53％，而1993年則已上升到68％，到2000年已經(jīng)上升到75％。許多1－2層民用住房、別墅和度假村房屋都采用鋼結構。二、低層鋼結構住宅的承重體系和所用材料1.用冷彎薄壁型鋼，C型柃條或Z型柃條作承重骨架（間距在400500mm），外包輕鋼圍護結構。2.方鋼管為柱、槽鋼為梁的結構體系。3.方鋼管為柱子、梁為H型鋼。4.梁和柱都是用H型鋼。5.有的柱子采用圓鋼管或方鋼管，但內(nèi)澆混凝土。低層鋼結住宅所用的原材（一）受力骨架1.冷彎薄壁型鋼，主要有C型及Z型柃條輕骨龍骨、厚度在1mm－6mm，高度為60mm－300mm。2.H型鋼，分為熱扎及高頻焊接兩種。3.U型鋼，冷彎成型，厚度為1.6－8，高度50－452m，在日本使用較多，是模塊化住宅的梁構件。4.冷彎成型的高頻焊接方鋼管。它在日本使用的比較多，歐美用的比較少。優(yōu)點是截面穩(wěn)定、節(jié)點處理方便。厚度在1.5mm－8mm，邊長為20mm－200mm，也可以組合應用。（二）樓板樓板除了承載力及剛度要求外，還必須有足夠的耐火性，隔音、隔振也很重要，一般在低層鋼結構住宅中。a.國外鋼結構住宅有些仍采用木板為樓板，這是有繼承性的，因為鋼結構住宅是延續(xù)木結構住宅發(fā)展而來。在鋼梁上，置木起首，開鋪木板，或者鋼梁上設次梁，鋼龍骨，鋪木夾板；b.壓型鋼板組合樓板，在低層住宅中成本很難接受；c.蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土（ALC）樓板在日本應用較多，一般多用鋼梁上鋪100厚ALC輕質(zhì)混凝土，開鋪15毫米大夾板、地毯或木地板；d.預制薄砼板上現(xiàn)澆砼的疊合砼板。（三）圍護墻體的支撐材料在歐美一些國家，內(nèi)、外墻、吊頂?shù)墓羌苡玫氖禽p鋼龍骨，厚度在1mm以下。有時，維護結構骨架與承力結構骨架合為一體。在日本，這種骨架有時要加上支撐的，支撐用角鋼或型鋼。（四）外墻圍護體系一般有兩種作法：分體式或“三明治”式。由自承重板材或塊體，外加保溫防熱，隔聲材料，開加外裝飾面材料，和單向的透氣、透水的防水材料。2.將承重及保溫隔熱、隔聲材料作成整體的三明治式板。單獨的輕質(zhì)墻體面板有：防火、防水的石膏板；中、低密度水泥纖維板；定向創(chuàng)花板，木板；ALC輕混土板，塑料板保溫材料用玻璃絲棉。裝飾性外墻：真空擠壓高密度水泥纖維板；高密度水泥纖維板；PVC板（五）屋面屋面應抗風雨，防水、防漏、保溫隔熱、耐久美觀。屋面一般作成坡屋頂，可采用玻璃瓦、石片瓦、彩色油氈瓦、彩色鋼板瓦等。也可以采用壓型鋼板夾心保溫的三明治式面屋。a.陶瓦屬于傳統(tǒng)建筑用瓦，自重大且安裝較煩，鋼結構住宅中不太用；b.水泥彩瓦在鋼結構住宅上采用過；c.高密度水泥纖維板瓦輕且容易安裝，在國外鋼結構住宅中應用較普遍，但防水性能和耐候性能不宜保證；d.金屬瓦輕且容易安裝，是鋼結構住宅的屋頂主要用材，難在防銹和耐候性能上。多層住宅從結構體系角度來看，包括宿舍、旅館、汽車旅館、低收入住宅、老年公寓、托兒所、護理室等。如果采用鋼結構承重體系，在方案階段、建筑設計階段就應盡可能加以考慮予以協(xié)調(diào)。住宅的平面形狀最好是矩形的，寬度一般為14～23m，其走廊、廚房、浴室常為縱向布置，設在房屋部三分之一的部位處。樓蓋的厚度越小越好，這樣可以減低層高。住宅的另一特點，分戶隔墻為永久性的，從而可將構件放在隔墻內(nèi)遮蔽起來。國外多層鋼結構住宅形式很多，除鋼結構住宅外，還廣泛地采用混合結構和組合結構。一、多層鋼結構住宅的常用結構體系1.常用的鋼結構體系有框架體系、框架支撐體系和桁架體系?？蚣荏w系是最常見的，它將梁柱構件剛接，依靠梁柱受彎來承受豎向荷載和水平荷載，這種體系用于多層鋼結構住宅是適合的。它的特點是可以作成大開間，充分滿足建筑布置上的要求。只要進行認真設計，可以作出經(jīng)濟適用的多層住宅。柱子的采用軋制或焊接工字鋼、方鋼管、園鋼管或冷彎型鋼組合斷面，也可以采用鋼管砼。主要梁采用H型鋼。次梁可以有多種做法。2.框架支撐體系這種體系借助支撐來承受水平力和提供側向剛度。當房屋較高時，它比純框架來得經(jīng)濟。另外，采用人字支撐等還可以起到減小梁跨度的作用，從而減小梁的截面。支撐要在適當位置設置，以便與建筑設計相協(xié)調(diào)。通常用槽鋼或角鋼在墻體平面內(nèi)布置垂直支撐體系。根據(jù)要求可沿縱、橫向單向布置或雙向布置?？紤]到門窗的布置，可采用X型、單斜桿型、人字型、倒人字型、W型、倒W型、門式等形式，還可采用偏心支撐。在不影響建筑功能的前提下，在平面上支撐應均勻布置。支撐與框架鉸接，按拉桿或壓桿設計。3.混合結構將結構的分戶墻用混凝土作成剪力，也有些工程將樓梯間的同邊墻，用鋼筋混凝土澆筑成類似于核心筒，以抵抗水平力，這墻做的前提是不能防礙建筑的使用功能。也有時將此部分的剪力墻用帶縫或帶切口或共它型式的鋼板代替混凝土。4.桁架體系桁架的桿件全部受軸力，材料能得到較充分利用，具有節(jié)約鋼材的潛能。但桁架腹桿較多，用于住宅時不應妨礙空間的利用和室內(nèi)的外觀。因此有個巧妙利用的問題。美國于60年代中期開發(fā)了一種新型的結構體系，在建筑布置上具有一定優(yōu)越性，稱作間隔桁架體系，國內(nèi)也有譯為交錯桁架的。這種結構體系主要用于1520層的旅館、汽車旅館、集體宿舍、老年公寓和住宅。1986年，美國新澤西州大西洋城建造的43層國際旅游飯店，通過多種多案比較后，采取了這種方案，從而把它的應用在實踐上推向100米以上的高層建筑。作為鋼結構住宅的結構體系，不失為一種較好的結構體系。間隔桁架體系的優(yōu)點如下：（1）因為桁架高度等于層高，在同一樓層的相鄰框架和上下樓層都是間隔布置，房間有兩倍柱距的寬度，這樣可以滿足建筑上大開間的要求，結構上又可采用小柱距和短跨樓板，使樓板厚度減小，能減輕結構自重；（2）層高可以取得很小，在住宅中可以做到2.6m；（3）腹桿可采用斜桿體系和華倫氏空腹桁架體系相結合，便于設置走廊，房間在縱向必要時也可連通；（4）底部二層可以采用托掛合，使一層作成無柱大廳，用于車庫比較方便。頂層也可托掛結合作成柱子；（5）桁架隔層布置，減小了桁架弦桿引起的局部彎矩，使柱在框架平面內(nèi)的彎短很小，主要受軸力，有利縮小框架柱斷面；（6）框架橫向剛度大，側向位移很小，側向位移容易滿足（縱向要適當設置支撐或作成框架）；（7）結構用鋼量較低，較經(jīng)濟。為了使結構經(jīng)濟合理，多層鋼結構住宅對結構布置有些要求，這些也是對建筑布置的要求。當然，這些要求不是絕對的，而是在可能條件下這樣做會更經(jīng)濟、更合理，主要是：（1）采用矩形平面或由矩形平面單元組成的建筑平面；（2）框架柱在房屋橫向宜成列布置；（3）將支撐或桁架腹桿設在無孔口的分戶墻中；（4）采用間隔桁架體系時，房屋縱向走廊宜在橫向桁架的中部。除了鋼結構外，國外在多層住宅中也廣泛采用混合結構和組合結構。將剪力墻圍繞樓梯和電梯間等設置，即作成核心筒，對于防火和疏散都較有利。全部水平荷載均由核心筒承受，鋼框架只承受垂直荷載。這樣鋼結構可以做得很簡單。這種房屋在歐洲較為普遍，早在70年代就已大量興建。二、國外多層鋼結構住宅舉例（1）英國布奈茅斯的某18層公寓，平面形狀采用雙Y相連的形式。結構體系是鋼框架剪力墻結構。（2）加拿大卡爾加里虹谷旅館該建筑平面52m×17m