浅谈冷弯薄壁住宅钢结构的发展
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摘要：改革开放以来，随着人口增长和城市化进程的加快，引发并刺激了对住宅的巨大需求。而我国采用高投入、高消耗、高污染的传统砖石住宅结构体系，已不能满足市场、消费者的要求和建筑“可持续发展”的时代主题。冷弯薄壁住宅钢结构发展潜力巨大，作为传统住宅结构体系的理想替代品，其具有更加明显的综合经济效益。
 我国的住宅产业是一个巨大的市场，目前其建设数量和速度都居世界前列。因此，尽快提高住宅产业现代化水平，是提高该产业竞争力、继续发挥对国民经济拉动作用的关键。
 
冷弯薄壁住宅钢结构作为住宅建筑钢结构的主要形式之一，它不但具有所有钢结构住宅的优点，而且其制造材料冷弯型钢是一种高效型材，大大降低了用钢量。所以，发展冷弯薄壁型钢住宅，不但可以解决我国住宅建设效率低、质量差的问题，而且有利于促进我国住宅建设的产业化。
 
一、住宅建筑钢结构发展进程
 
改革开放以后的二十年里，随着改革开放政策的实施，国家对建筑行业提出了合理使用钢结构的技术政策。1996年，建设部编制的《1996-2010年建筑技术政策》中，提出合理推广应用H型钢、闭合型钢、冷弯型钢、彩色涂层钢板，开发钢结构制造和安装施工新技术等；1998年10月建设部又发出了《推广应用高层钢结构技术、空间钢结构技术、轻钢结构技术等10项新技术的通知》等等。
 
尤其当国外的轻钢结构制造商纷纷涌入我国市场，例如美国巴特勒公司和ABC公司，澳洲的BHP公司以及一些欧洲和韩国的压型钢板制造厂等[1]。各地开始陆续建造了一批高层钢结构建筑(如北京京广中心、上海金茂大厦、深圳地王大厦等)，但其功能主要针对高档商务用途。
 
目前，北京、天津、上海等几个发达城市，对轻钢结构住宅开发研究已起步，示范工程得到地方政府的大力支持。其中，用冷弯薄壁型钢建造的上海虹桥宾馆多层钢结构、青浦朱家桥钢结构小三层试验房、张江高科技园区别墅等都是我国住宅产业的一种尝试。
 
二、冷弯薄壁住宅钢结构产业化的优势
 
统计资料表明，同样面积的冷弯型钢和热轧型钢相比，回转半径可增大50%以上，惯性矩和面积矩约可增大50％～180％[2]，故若以同样质量制成的冷弯型钢结构构件和热轧型钢结构构件相比，前者承载力较高，整体刚度较大，受力性能较好，可以节约材料、减轻结构重量。
 
冷弯薄壁住宅钢结构是以经济型材构件冷弯型钢为承重骨架，以轻型墙体材料为围护结构所构成。全部构件均采用冷弯型钢建成的建筑一般在四层以下，常见的为1～2层的民用住宅，在美国和加拿大、日本等国家主要用作别墅住宅、学校、医院和商业建筑等[1]。与传统住宅结构相比，冷弯型钢具有明显的综合经济效益，因而在国外建筑业迅速发展为主导产业。
 
三、冷弯薄壁住宅钢结构体系的特点
 
在我国冷弯薄壁型钢构件主要由2～6mm厚普通钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成。冷弯薄壁住宅钢结构体系以冷弯C型钢龙骨结构体系为代表，主要由柱、梁、地龙骨、天龙骨和支撑以及各种扣件等组成，承重骨架为平面框架，需布置柱间支撑保证整体稳定性。楼层采用主次梁体系及组合楼盖，不上人屋面则采用擦条和压型钢板。内墙为轻质隔断墙，外墙则用轻质保温板。从住宅产业化要求建筑“可持续发展”的角度来讲，这种结构体系具有如下特点：
 
（一）构造简单，材料单一；由于冷弯薄壁型钢结构体系构件较小，构件之间全部采用螺栓连接，工业化程度高，施工现场作业量少。
 
（二）在同样受力状态下，构件断面小，提高了建筑的有效利用面积。与钢筋混凝土结构相比，冷弯薄壁型钢结构可增加有效利用面积3%－6%左右。
 
（三）冷弯薄壁型钢结构体系具有空间布置灵活，拆卸方便的特点，在建筑使用期限内，可以按照不同时期的不同要求重新分隔，以适应新的要求，从而达到延长建筑生命周期的目的。
 
（四）冷弯薄壁型钢结构具有良好的塑性性能，适合于承受振动荷载和冲击荷载，具有良好的抗震性能，这对于有效延长建筑的生命周期将起到一定的作用。
 
（五）冷弯薄壁型钢结构体系自重轻，对地基和基础的承载力要求相对较低，通常采用浅基础即可。因而，它不仅大大降低基础的造价，还可以为在建筑超过服务期限后在原址拆除重建提供方便。
 
四、冷弯薄壁住宅钢结构面临的主要障碍
 
（一）隔音问题。轻型冷弯薄壁型钢住宅结构体系，其隔音效果较传统的砖石结构或钢筋混凝土结构差。房间铺设地毯原本会起到良好的隔音效果，但我国人们极少在所有房间都铺设地毯，一般家庭房屋的地面都采用木地板或地砖。
 
（二）建筑造价问题。与砖石结构和钢筋混凝土结构相比较，钢结构体系总体造价较高，虽然钢结构的整体性能优于其它结构体系，综合经济效益高，但我国国民对房价的接受能力有限。
 
（三）防腐蚀与防火问题。轻钢住宅的骨架由薄壁构件组成，构件越薄，锈蚀的损失率越大(与壁厚成反比)；我国钢结构建筑传统的防火做法是采用防火涂料、发泡防火漆等，对于我国家庭来说，买一套住房意味着倾其一生的积蓄，因而防锈涂层的寿命有多长，是否需经常维护，维护的费用有多高等等都是大家关心的问题。
 
（四）有关规程和标准不配套。我国现有的国家标准中，能够适用于轻型冷弯薄壁型钢住宅结构体系的条文不多，也没有专门针对低层住宅钢结构建筑的设计和施工标准。
 
五、结语
 
由于我国对冷弯薄壁型钢结构的理论和试验研究尚不够深入，设计人员缺乏相应的技术培训，受传统钢结构设计思想束缚，导致设计用钢量大大高于国外同类结构。因此，提高冷弯薄壁钢结构住宅的性能价格比，降低成本是推广其使用的关键。由于冷弯型钢壁厚较薄，截面板件宽厚比较大，容易出现局部屈曲。如何利用先进计算方法，充分利用板件屈曲后强度，是决定其用钢量的关键，这对降低建筑物的造价具有重要作用，从而促进我国住宅建设的产业化发展。