多高层钢结构住宅技术及应用
合肥工业大学土木与水利工程学院 王静峰
1 绪论
1.1 国外钢结构住宅发展概况
国外采用钢结构建造住宅的主要是钢铁生产大国和钢结构建筑比较发达的国家和地区，如欧洲、北美、日本和澳大利亚，其中在北美、日本和澳大利亚1~3层的低层住宅是住宅的主流形式，因此钢结构住宅多为低层；在欧洲许多国家钢结构多层和高层住宅建造量较大，工业化生产和预制装配程度也较高。
20世纪50年代，欧洲由于受到“二战”的严重影响，对住宅需求非常大，为解决房荒问题，欧洲一些国家采用了工业化程度较高的钢结构建筑体系，建造了大量住宅，形成了一批完整的、标准的钢结构住宅体系，并延续至今。60年代，住宅建筑工业化的高潮遍及欧洲各国，并发展到美国、加拿大、日本等经济发达国家。
近年来，随着钢结构建筑技术的不断提高与发展，社会对住宅的需求经历了一个“由注重数量，到数量与质量并重，再到质量第一，进而强调个性化、多样化、高环境质量”的发展阶段。许多西方国家的住宅工业化生产又出现了新的高潮。
瑞典是世界上住宅工业化最发达的国家，其80%的住宅采用以通用部件为基础的住宅通用体系；在美国现有34家专门生产单元式建筑的公司；在钢结构住宅体系上，国外已开发了钢结构工业化生产体系，并不断提升住宅产品的性能指标。
目前，国外的钢结构住宅工业化生产方面的研究已进入对住宅体系灵活性、多变性的研究，以大适应面和产生规模效应。如日本的三泽住宅以“年住宅”的概念，达到年销售量近万套；以及英国政府委托建筑领域完成的一份被称作“建筑生产反思”的报告中提出了一个最新的观念：将制造业的生产方式列入建筑业，它打破了人们长期以来认为的建筑业不同于制造业，认为它的每个产品都是独一无二的观念。
值得注意的是，住宅产业化的实现体现出这样的基本原则，即以模数化构建标准化，以标准化推动工业化，以工业化促进产业化。从20世纪90年开始国外已形成了从设计、制作到供应的成套技术及有效的供应链管理，其中轻钢结构因其自重轻、强度高、空间利用率高等特点，发展成为单元式建筑的主干，主要用于住宅、饭店、酒店的修建或扩建中。
1.2 发展钢结构住宅符合我国产业政策要求
中国是世界上最大的砖砌体建筑和混凝土建筑大国，每年生产7000多亿块砖（约占世界产量的1/2），5亿吨水泥（占世界产量1/3强），生产砖的代价是每年毁坏农田15万亩，消耗标准煤约7000万吨，生产水泥的代价是每年排放温室气体CO2约3亿吨，
破坏的矿山和排放的废水则难以统计，更为严重的是，砖、混凝土都是不可再生材料，一次性使用后果严重，形成的建筑垃圾将难以处理。
钢结构建筑的发展带来了解决问题的突破口。首先，钢材是一种高强度高性能的绿色环保材料，具有很高的再循环使用价值。其次，钢结构具有抗震性能好的特点，结构空间布局灵活，构件截面尺寸小，住房使用面积高，可有效提高使用面积5%～8%，满足居民的投资要求。钢结构有利于工业化配套生产，具有安装方便建造速度快的优点，工期可缩短1/2～1/3，减少了企业投资的财务成本。
同时钢结构建筑的发展，会带动一系列 相关轻质高强墙体材料的发展，为我国产业结构调整，实现产业升级创造条件。因此，在禁止使用实心粘土砖之后，积极开发、生产实用新型的钢结构住宅体系，建立替代现有结构体系的新型建筑结构体系，已迫在眉睫。
钢结构的发展是我国社会经济发展水平，钢结构建筑技术发展的必然产物。第一，我国钢铁行业迅猛发展，钢产量从1978年的3718吨增加到1996年的超过1亿吨，到目前，连续9年是世界第一产钢大国。总的消费量超过了美国和日本的总和。近年来，随着我国冶金企业的不断调整产业结构，钢与钢材的品种、规格日渐增多，建筑配套产品日益齐全，为钢结构住宅发展奠定了物质基础；
第二、我国政府高度重视钢结构建筑发展，建设部在新修订的《建筑技术政策》中，明确提出积极发展钢结构的方针，把钢结构技术列为十大重点推广技术。同时，1998年成立国家建筑用钢领导小组，足以证明国家对发展钢结构建筑的重视，这必将对我国钢结构建筑的发展起积极推动作用。
另外，发达国家建筑用钢量为其钢产量
45%～55%，而我国建筑用钢量仅为钢产量的20%左右。同时，住宅产业是我国国民经济新的增长点，住宅建筑量大面广，在推进住宅产业现代化过程中，钢结构住宅发展前景广阔。钢结构住宅因其固有的优点将成为我国推进产业现代化的主要建筑体系。
1.3 我国钢结构住宅建设现状
我国“十五”期间计划达到每年建筑钢结构用钢量将占全国钢材总产量的3%；到2015年将达到钢材总产量的6%。这是已经公布的《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》明确提出的发展目标。为促进我国钢结构住宅产业化发展，建设部于2002年发布了《钢结构住宅产业化技术导则》，并审批通过了三批共36项钢结构住宅科研项目立项和确定了北京赛博思金属结构工程管理公司的第一个建设部钢结构住宅产业化科技示范工程。
目前我国钢结构住宅的开发应用已呈现出更为广泛与深化的发展趋势，同时全国各地也相继建成了一批钢结构住宅示范工程。低层钢结构住宅有河北唐山的裕华道轻钢别墅、浙江杭州的金都富春山居，都是轻钢框架；多层钢结构住宅有湖南长沙的远大集成
住宅，为钢框架结构，北京的亦庄青年公寓，为钢框架混凝土核心筒结构，山东济南的艾菲尔花园，为钢框架结构，山东莱钢樱花园4号楼和试验楼，为钢框架支撑结构，山东莱钢的南生活区4号楼，为钢框架—预制混凝土剪力墙结构；
小高层钢结构住宅有北京金融街的12层板式住宅金宸公寓，为钢框架-混凝土核心筒结构，天津建工丽苑小区住宅，为钢管混凝土柱框架核心筒结构，山东莱钢的13层樱花园1号楼，济南伟东新都住宅小区，结构为钢框架—混凝土剪力墙结构；
高层钢结构住宅有北京朝阳区十里堡的晨光家园B区、上海中福城二期、三期住宅、广西南京的湖滨大厦等，为钢
管混凝土柱框架-核心筒结构，上海的中福花苑一期，为钢-混凝土剪力墙结构体系。安徽马鞍山的光明新村1号楼和2号楼，还有济南百花小区1号楼，是钢-混凝土混合结构体系，新疆乌鲁木齐市新民西街化工集团综合楼，为钢框架混凝土
核心筒结构，陕西的丽彩天玺，为全钢构体系 上海中福城二期住宅
建筑地点：位于上海市黄浦区。 建成时间：2002年 建筑面积：6万平方米 建筑高度：60米
建筑特点：占地面积9289m2。由10个高层住宅单元通过三层裙房连成一体，地下 1层、地上18层。楼梯间、电梯井集中布臵在核心筒内，采用大柱网结构，柱距7.8m，户内不设柱。工程投资1.26亿，造价2100元/m2 。
综合用钢量指标：
上海中福城二期建筑平面图