住宅是人類生存和發展的基本物質生活資料之一。隨著城市現代化建設速度的加快和國民經濟的迅速發展,人們對住房的需求大大增加,對居住品質要求不斷提高。我國的房地產業得到了持續空前的發展,為住宅產業化的發展創造了有利環境。
在所有的結構材料中,輕質高強、經濟環保、工業化程度高、抗震性能好的“綠色材料”鋼材更適合工業化生產,更符合國家對于低碳經濟發展的需要,在住宅市場有著良好的發展前景。
1 裝配式鋼結構住宅的優點
裝配式鋼結構住宅是指按照統一、標準的建筑部品規格將鋼構件制作成房屋單元或部件,然后運至施工現場裝配就位而生產的住宅。與傳統的住宅結構相比,裝配式鋼結構住宅具有以下優點。
1.1 空間布置靈活。鋼結構主要為鋼框架結構;鋼框架-支撐結構;鋼框架-剪力墻結構,相比于磚混結構住宅,住宅開間尺寸較大,墻體多為非承重墻,平面空間布置自由。
1.2 綠色環保、可持續發展。鋼結構具有生態環保的優點,改建和拆遷容易。材料的回收和再生利用率高。而且采用裝配化施工,取代了現場濕作業的方式,占用的施工現場少,施工噪音小,降低了能耗和建筑垃圾的產生,是真正意義上的綠色建筑,符合可持續發展的需要。
1.3 自重輕、承載力高。裝配式鋼結構住宅的自重約為同高度混凝土結構建筑的1/2~3/5,且鋼結構柱截面面積較混凝土結構柱的截面面積減少一半左右,有效增加了建筑的使用面積。鋼結構重量輕,為其安裝、運輸提供了便利條件,同時減輕基礎的負荷,降低地基、基礎部分的造價。
1.4 質量優良、抗震性能優越。裝配式鋼結構住宅的構件均可由專業工廠標準化生產,可通過現代化檢測與標準化控制保證建材質量,同時可避免惡劣天氣影響施工質量。鋼材輕質高強、延性好、塑性變形能力強的特點,也提高了住宅的抗震性能,增加了安全可靠性。
1.5 實現住宅建設的工業化和產業化,施工工期短。裝配式鋼結構住宅所有部件均可采用工業化生產方式,實現技術集成化,提高住宅的科技含量和使用功能。同時,裝配式鋼結構住宅的設計、生產、施工、安裝可以通過BIM體系實現一體化。變“現場建造”為“工廠制造”,提高住宅的工業化和產業化水平,縮短施工工期。
1.6 經濟適用。隨著工業化和產業化的發展以及國家的大力扶持,裝配式鋼結構住宅預制構件的成本將不斷降低。與此同時,人力資源的短缺與人工成本持續的升高將對傳統混凝土結構施工造成較大沖擊,裝配式建筑將更具經濟效益。
2 國內裝配式鋼結構住宅的現狀
我國對裝配式鋼結構住宅體系的研究起步較晚,直到 1994 年才正式提出住宅產業化的概念。經歷近 20 年的快速發展,我國現階段裝配式鋼結構住宅體系的主要發展方向可分為低層輕鋼裝配式住宅和多、高層輕鋼裝配式住宅兩類。其中近年來尤為受國人觀注的是遠大集團重點發展的多、高層裝配式鋼結構建筑。該公司獨創的節點斜撐加強型鋼框架結構體系在360小時內建成了30層樓的主體結構,獲得了“中國速度”的轟動性社會反響。該體系的施工采用“搭積木”的方式,大大加快了現場施工速度。這從一個側面也反映了時代在變革,建筑行業本身升級換代的必然需求強烈。
3 裝配式鋼結構住宅存在的問題
(1)沒有統一的標準化模數體制,缺乏完善的鋼結構住宅規范體系。無完善的施工驗收標準。(2)裝配式鋼結構住宅的圍護結構材料和配套設施不完善,無法真正形成一套完整的裝配式體系。(3)現有墻體材料性能和安裝方法很難滿足鋼結構住宅在保溫、通氣、防火以及耐用性等方面的要求。現有的外墻用材缺乏豐富多彩。材料品質也缺乏多樣化。規格沒有建立標準化。節點也沒有相應的規范化,現場裝配效率低。(4)產業尚在培育與發展中,預制部件的標準化和通用化程度低,集成化程度和科技含量低,不能有效降低房屋綜合營造成本,難以進入商品房市場,只能依靠國家政策支持先從保障房打開缺口。(5)裝配式鋼結構住宅要求研發大量的新技術。目前國內還缺乏這方面的科研人才。國內研究鋼結構住宅的人員較少。
4 我國裝配式鋼結構住宅未來發展的有利條件
4.1 政策支持。在節能減排和可持續性發展的大背景下,住建部和各地主管部門均建立了推廣機構并制定了激勵辦法。如《建材工業“十二五”發展規劃》等。具體到省市,上海市提出到2015年外環內建筑一半實現裝配化施工,到2016年外環內所有建筑實現裝配化施工。可以看出,我國在不遺余力地不斷推進住宅產業化和建筑工業化的發展,為其提供有力的政策保障。
4.2 技術發展。隨著改革開放,中國加入WTO,經濟全球化。國內外企業的技術、經濟交流已經非常頻繁,從大量引進國外先進鋼結構生產、施工技術到逐漸形成具有研發、制造、施工能力的鋼結構產業鏈,經歷數十年的發展,我國鋼結構產業已日趨成熟,為轉型發展集成化程度更高的裝配式鋼結構住宅體系打下堅實基礎。而且,近幾年來,大型鋼結構企業,著眼未來建筑市場前景,紛紛加快了建筑工業化的進程,與高校合作,致力于發展裝配式鋼結構建筑,并取得了一批成果,助推了裝配式鋼結構住宅體系的技術發展。
4.3 產業基礎。自改革開放以來,我國鋼產量飛速增長,已連續多年位居世界鋼產量首位,正逐步邁向鋼鐵強國行列,國內企業完全具備規模化生產的能力。同時隨著產量的增長,如今國內鋼材已經出現了較為嚴重的產能過剩。近期國家的重大發展戰略“一帶一路”正是有基于大量基建設施與材料的過剩產能需要外銷的考慮,此時大力發展裝配式鋼結構住宅也能內部消耗過剩產能,激發企業活力。此外,國內建材技術近年來也取得較大進展,可為裝配式鋼結構住宅的發展提供了強有力的物質基礎。
5 結語
隨著人力資源的短缺與人工成本持續的升高,建筑行業本身升級換代的必然需求以及國家對于低碳經濟發展的必然要求,住宅產業化將會是我國住宅業發展的必由之路,而其中輕質高強、工業化程度高、綠色環保、經濟適用的裝配式鋼結構住宅無疑更受青睞,具有廣闊的發展空間,將帶動住宅施工行業的革新。