土木工程专题讲座（钢结构）报告我国钢结构住宅体系的发展概况及发展前景分析姓名：***学号：*************专业：防灾减灾工程及防护工程1.钢结构住宅体系的概述及综合效益分析1.1 钢结构住宅体系概述1.1.1 钢结构住宅主体结构体系目前国内外常用的钢结构住宅主体结构体系有：钢框架结构体系、钢框架-剪力墙结构体系、钢框架-核心筒结构体系、钢框架-支撑结构体系、交错桁架结构体系、轻钢结构住宅体系。

1.1.2 围护体系钢结构住宅的围护体系包括墙体、楼盖和屋盖。

1.1.3 防火体系钢材的耐火性能钢材是不燃烧体，但其材料的化学特性决定了钢材耐热不耐火、极易导热，其耐火极限只有0.25h，遇高温钢材强度会迅速降低，导致结构破坏。

普通火场温度高达800℃~1000℃，在高温作用下，钢材的承载力急剧下降，出现屈服变形，结构失稳，造成建筑物部分或全部坍塌，因此钢结构构件必须采取防火保护措施后才能安全使用。

钢结构住宅防火规范的国内外对比我国现行的《建筑设计防火规范》(GB50016 —2006)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95，2005 年修订版)规定：耐火等级为一、二级的建筑物，其柱(支撑多层的柱、支撑单层的柱)、梁、楼板和屋顶承重构件均应采用非燃烧体，承重结构的耐火极限至少为 2.5h。

钢结构虽然为非燃烧体，但未加防火保护的钢柱、钢梁、楼板和屋顶承重构件的耐火极限仅为0.25h。

我国《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中规定：当结构表面长期受辐射热达150℃以上或在短期内可能受到火焰作用时，应采取适当的防火措施，以保证结构在使用期内安全可靠。

钢结构住宅的防火措施住宅的防火措施分为主动和被动两种方式。

主动防火措施包括：火警装置，如火灾报警器;自动灭火装置，如自动喷淋系统。

被动防火措施包括：在火灾中保证住宅结构稳定的措施;根据规范要求将住宅根据面积和楼层划分为不同的防火分区的措施;布置人员疏散通道的措施。

钢结构构件防火措施钢结构构件要达到住宅规范要求的耐火性能：一方面要积极发展耐火耐候钢，另一方面要采取必要的防火措施。

1.1.4 防腐体系钢材腐蚀的产生钢材的耐腐蚀性差，裸露在外的钢材在大气的作用下会产生锈蚀，若环境湿度高、有腐蚀介质存在则腐蚀速度更快。

影响腐蚀最主要的因素是空气中的酸性成分如二氧化硫、二氧化氮等，钢材的腐蚀就是空气中的湿气和酸碱性物质与铁元素发生化学反应而导致铁被氧化。

钢材的防腐措施具体的防腐措施有两种:加入耐腐蚀元素，改变钢材成分;在钢材的表面加保护层，隔离腐蚀介质。

常用的做法有三种：（1）制成合金耐候钢对在强腐蚀的环境下钢材应采用耐候钢或合金钢，在钢材中增加铜、铬、镍等元素造成不锈钢以提高钢材的抗锈蚀能力。

（2）金属镀层保护在钢材的表面施加金属镀层保护，如电镀或热浸镀锌等。

（3）非金属涂层保护在钢材的表面涂以非金属保护层，使钢材与大气的隔离，如各种涂料等。

钢结构防腐的构造措施（1）表面处理：除去钢结构表面的铁锈、轧屑、油污等污染物，底层涂料才能牢固地附着在钢结构表面，并对它进行有效的防腐。

（2）底漆涂层：钢结构在表面处理后应立即涂上底漆涂层，以避免氧化。

（3）罩面层、外包层：对于暴露在空气中的钢结构，涂上罩面油漆或者采用4~5cm 厚的钢丝网抹灰外包层进行防腐。

（4）防腐层的维护：定期对钢结构的防腐层进行检查，发现有损伤马上涂刷新的油漆。

钢结构构件的防腐设计钢结构住宅的构件防腐设计时应考虑到构件在不同部位的维护方式。

（1）住宅内部的构件因装修不易维修，应采用包覆式保护做法。

浇捣混凝土保护层或钢板网抹灰，保证防腐层在住宅寿命期内不发生破坏。

（2）暴露在外的构件，采用涂刷饰面油漆罩面层，定期检查维护.当然也可以采用混凝土包覆式保护层。

1.2 钢结构住宅的特点及与传统住宅的比较1.2.1 钢结构住宅的优点钢结构住宅在我国己有15 年的历程，在众多的住宅建筑中，钢结构住宅适宜构件的工厂化生产，可以将设计、生产、施工、安装一体化，变“现场建造”为“工厂制造”，提高住宅工业化、商品化水平，而且钢结构住宅自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装容易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好，可回收利用，经济环保等，因而在住宅市场有着良好的发展前景，被誉为二十一世纪的“绿色建筑”之一川。

钢结构住宅与传统结构相比，在设计、施工、实用、经济性、环保方面都具有优势：第一、钢材内部结构组织均匀，比较接近于匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的，实际受力情况和工程力学计算结果接近，设计更准确，无徐变和收缩现象、能在恶劣天气下施工等；第二、构件生产工厂化，变“现场建造”为“工厂制造”，质量稳定，现场组装，减少施工现场的环境、噪音污染；第三、新型轻质围护板材，不助燃，不霉变，不虫蛀，装修一次到位，少维修，管线可暗埋在墙体及楼层结构中，内墙为轻质板材，增加使用面积5%~8%，可重新分隔空间改变使用功能，更好的满足住户的要求；第四、钢材可回收利用，轻质墙板、复合楼板等新型材料，符合建筑节能和环保的要求；第五、钢结构住宅轻质高强，使基础设计简单化，减少基础造价，尤其适用于地质条件较差的地区；第六、抗震性能好，用于结构抗震措施的费用少。

第七、施工周期短，投资回报快，资金风险低，投资效益高，制作、运输、安装、围护方便；第八、比较传统结构, 钢结构不要求内墙为承重墙, 内墙配置可以随心所欲, 甚至建成后也可以调整位置, 重新分隔空间, 能够更好的满足建筑大开间、灵活分隔的要求, 并且可提高使用面积；第九、钢结构构件及其配套技术相应部件, 绝大部分可以实现工厂化制作形成产品系列化, 可以实现住宅建筑技术集成的产业化新思路。

第十、钢结构住宅工业化程度高,现场作业少, 其材料本身可再生利用, 符合建筑的环保要求；第十一、易增层和改造，另外, 还具有无徐变和收缩现象、防虫防蛀、能在恶劣天气下施工等优点；第十二、经济效益好，短工期、低成本、快周转、易装修、增面积。

轻钢结构住宅施工时基本为干法施工，装配化程度高，由于不需要支模，受气候影小。

第十三、舒适现代并且绿色环保，满足可持续发展的要求：享受“空间自由组合”的住宅、享受会“呼吸”的住宅、享受“高品质”的住宅。

轻钢结构建筑突破可多样性和建筑美学的难点，不仅大空间大跨度的公共与工业建筑非它莫属，并以宽敞舒适高标准为特征的商用与民用建筑也以它来满足与日俱增的需求。

1.2.3 钢结构住宅与传统住宅的比较1、从两种住宅体系的特点分析：a)钢结构住宅钢结构住宅体系的组成是：主体结构体系以钢结构为主；外围护体系为新型再生墙砖；内隔墙体系主材为各类复合型墙板；楼板体系主材为预制钢筋混凝土楼板或商品混凝土现浇组合楼板圈。

其体现优势的特点主要表现在：一、由于钢结构住宅的构件以钢梁、钢柱或者是一些钢和混凝土的混合构件为主要的承重构件，这些构件强度高、自重轻、延性好，这样结构上部荷载减轻，基础处理的工作难度也降低。

二、因为钢构件可以在工厂制作，质量可靠，尺寸精度高，有利于现场安装，施工周期短，容易实现和应用各项节能技术和新型节能环保，具有节能特点。

三、大开间分割灵活，结构占地面积小，使用面积能增加，住宅的使用寿命增加，钢结构住宅具有节地特点。

四、钢材还可以回收，建筑垃圾减少，环境污染较少。

b)传统住宅传统住宅建造体系组成是:主体结构形式多为钢筋混凝土梁、柱、楼板、屋面板，围护结构多为混凝土砌块，基本在现场施工完成。

由于我国劳动力充足低廉，传统住宅以其成熟的生产及管理模式在城镇化发展初期较好地满足了社会对住宅供应的紧迫需求，但对照发展循环经济模式，也逐步显现出三个弱点：一、全国绝大部分地区的传统住宅都是毛坯房直接进入销售市场。

由于住户分散装修，造成大量的资源浪费和环境污染。

二、住宅质量及安全性能差。

主要是因为传统住宅的手工操作，现场湿作业多，导致质量通病多，也导致了住宅的耐久性能差，使用年限缩短。

三、保温隔热性能差。

与气候相近的发达国家住宅建设水平相比，我国传统住宅外墙的传热系数是其 3.5~4.5倍，外窗为2~3 倍，屋面为3~6倍，门窗的空气渗透为3~6倍。

2、从钢结构与钢筋混凝土或砖混结构相比较, 钢结构住宅还有如下优势：a)自重轻，约为传统结构的1/4左右，减小对地基的要求。

可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。

b)在建筑功能上，梁柱截面面积小，户内的有效平面增大，比相应的砖混和钢筋混凝土结构提高了6%，增大了有效的生活空间。

具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。

c)工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。

钢结构住宅在建造过程中由于实现了产业化建造，因此能耗低于使用传统建造模式建造的住宅。

d)施工周期缩短，现场湿作业少。

e)钢结构住宅工程造价与钢筋混凝土结构基本持平，但是工期比钢筋混凝土结构缩短1倍以上，实际收益更大。

钢结构住宅是代替砖混住宅较为理想的建筑体系。

f)钢结构体系具有良好的抗震性能。

g)管线布置方便。

在钢结构的结构空间中，有许多孔洞与空腔，而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线，这样使管线的布置较为自由，也增加了建筑净高，而且管线的更换、修理都更为方便。

h)多元的结构体系。

钢结构住宅体系大致可分为钢框架结构体系，钢框架支撑结构体系, 钢框架预制钢筋混凝土墙结构体系，钢框架钢筋混凝土剪力墙结构体系，钢框架钢筋混凝土核心筒结构体系，空间错列桁架结构体系，轻钢龙骨结构体系。

不同结构体系的受力特点不同，适用于不同的住宅类型。

i)可充分发挥钢材的延性好、塑性变形能力强等优点，加之与外围护结构性板材结合，形成非常坚固的板肋结构体系，即产生应力蒙皮效应，从而具有更强的抗震能力和抵抗水平荷载的能力，提高住宅的安全可靠性。

j)工业化程度高，施工速度快，施工周期约为传统结构的1/3左右。

各部件现场组装，湿作业少，噪声粉尘和建筑垃圾少；施工作业受天气及季节影响较小，符合文明环保的建筑施工要求。

k)所用材料主要是绿色可回收或易降解材料,属环保型绿色建筑。

l)构配件制作工厂化、机械化和商品化程度高，质量稳定，有利于降低成本，实现住宅建筑技术的集成化、产业化。

m)采用与钢结构体系配套的轻质墙板、复合楼板等新型材料, 具有良好的隔音、保温性能, 符合建筑节能的要求。

n)结构构件尺寸相对较小，所有管线可暗埋在墙体及楼板结构中。

利用钢材质轻强高的特点，可采用大开间布置，使建筑面积能够合理分隔，灵活使用，并增加使用面积约8%左右。

o)施工简便，降低人工成本, 房屋构件更换、维修方便。