低层装配式钢结构住宅在四川农村地区的应用研究

赵家斌 王永景 黄珊 张大林 姜友荣

摘要：介绍了低层装配式钢结构住宅结构体系及其特点，并就装配式钢结构住宅给相关利益方带来的利益进行介绍。以实际工程为依托，阐述了装配式钢结构住宅在推广过程中的瓶颈，并就解决方案给出建议。

Abstract： This paper introduces the low-rise fabricated steel structure residential structure system and its characteristics， and introduces the benefits brought by the assembled steel structure residence to relevant stakeholders. Based on the actual project， the bottleneck of the fabricated steel structure housing in the promotion process was expounded， and suggestions were given for the solution.

關键词：装配式建筑;钢结构体系;农村住宅;存在问题

Key words： fabricated building;steel structure system;rural housing;problem

中图分类号：TU241.4;TU391                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）36-0071-03

0  引言

四川地区范围辽阔，环境与气候条件差别大，地貌复杂多变，地震灾害频发，各地区经济发展不均衡，是我国民族种类最多的省份之一，住宅建筑有多元化，个性化的特点。近年来国家不断提出推进装配式建筑发展的指导意见，大力鼓励发展钢结构建筑，提倡农村住宅工业化，是指将钢结构建筑用在最需要最合理的地方。比如地震烈度高、现场施工条件差和要求工期短的农村地区更适合建设低层装配式钢结构住宅。因此，推广装配式钢结构住宅的合理性更多的是从环境保护、价格合理、促进经济持续发展和尊重当地居民生活习惯的角度考虑。

1  低层装配式钢结构住宅常用的结构体系

国内常见的低层装配式钢结构住宅结构体系有：轻型钢框架、冷弯薄壁型钢结构、强化轻钢结构和轻钢轻混凝土结构体系。冷弯薄壁型钢结构相较于轻型钢框架结构具有截面小，自重轻，配套材料易获取，工人经简单培训即可作业的特点，是欧美等国的主流住宅产品，近年来引入国内后在农村地区自建项目中应用广泛。强化轻钢结构的特点是梁柱系统采用“加强冷弯薄壁型钢”构成房屋骨架，搭配轻型楼板和屋面，通过专业设计后降低施工难度，多用于农村居民的自建住房。虽然低层钢结构住宅体系在国外已经十分成熟和完善，但是对于我国来说还是新鲜事物，应用推广缓慢。特别是对于农村消费者，长期以来习惯了砖混或钢筋混凝土结构的居住体验，要逐渐接受到最终喜欢钢结构住宅，这种观念转变仍需要一个适应的过程，需要一批质优价优的装配式钢结构样板工程来做示范。

2  产业优势

装配式钢结构住宅作为新兴产业，给相关各方带来不同层面的利益。对政府管理部门而言，它是短时间内完成易地扶贫搬迁，农村危房改造，建筑业走绿色发展道路的有力保障，由此能产生巨大的社会效益和环境效益。对开发商而言，它能缩短建设周期，提高资金利用率，降低投资风险。对消费者而言，它建筑造型多变，室内隔墙可以根据需要调整几乎不受空间限制，短时间内就能搬入新房。对施工方而言，其施工快速高效、机械化程度高，由于模块化、标准化部件的引入，已实现BIM信息化、智能化管理。

3  工程案例及发展瓶颈

中国五冶集团近年来先后完成古蔺县钢结构住宅建设工程，凉山州喜德县农房样板房建设工程，道孚县藏民居庄园工程等低层钢结构住宅建设项目，在积累经验的同时对钢结构住宅在农村地区发展的瓶颈进行探寻和突破。

3.1 古蔺县钢结构住宅建设工程

该项目位于泸州市古蔺县，是易地扶贫搬迁建设项目，分为单层和双层两个户型，建筑面积分别为100m2和158m2。项目主体结构采用钢框架结构，梁柱采用刚接节点，楼板和屋面采用钢筋桁架楼承板，墙体采用灰渣混凝土板（图1）。

与当地砖混住宅相比，采用钢结构住宅在确保国家扶贫标准的基础上提高了房屋品质，节能环保，居住舒适感显著提升;缩短了建设周期，节约了扶贫资金，经济效益显著。但在施工过程中遇到以下问题：部分农村地区的道路条件难以满足部件运输及吊装设备使用要求;现场施工条件差，焊接施工效率低，工业化程度不高。以上问题影响施工质量与工期，增加了建造成本，对钢结构住宅推广不利。

3.2 凉山州喜德县农房样板房建设工程

该项目位于凉山州喜徳县，处于我国南北地震带中南段，地质活动频繁。作为当地积极引导住宅建设使用装配式钢结构的示范样板房项目，如何让消费者接受钢结构住宅是设计阶段要考虑的问题。五冶集团设计团队基于项目所处的特殊地理环境，提出了“传统钢结构+新型围护体系”的组合创新模式，对低层装配式钢结构住宅进行了完善与优化。主体结构采用钢框架的基础上，采用全螺栓连接;内外墙采用新型轻质复合实心墙板，可根据需要选择现场复合或工厂预制的施工方式;屋面采用保温性能优越的轻质复合材料（图2）。

该项目采用轻质复合墙体的施工方法有效解决了农村地区运输难，吊装作业难的困境;通过节点全螺栓连接的工艺提高了钢结构住宅的工业化程度，有利于保证现场施工质量。但在项目实施过程中遇到以下问题：钢结构房屋造价较高，消费者更愿意接受传统砖混结构房屋;项目所在地昼夜温差大，外墙板在反复冻融条件下的耐久性需要进一步提高，后期维护成本增加;露梁露柱的现象依然存在，不利于消费者后期使用。

3.3 道孚县藏民居庄园工程

该项目位于甘孜藏族自治州道孚县，是当地的扶贫开放与装配式建房试点项目，试图通过实际对比体验引导当地群众逐渐采用“轻型钢结构房屋”替代“木结构承重房屋”，保护当地森林资源。五冶集团设计团队引入轻钢轻混凝土结构体系，建造了6棟不同风格的藏式民居，建筑面积2362m2。

轻钢轻混凝土住宅以薄壁轻钢，轻混凝土和快装连接件为主要材料，通过轻钢构架预制装配（全螺钉连接）和现场浇筑轻混凝土的方式建造（图3，图4）。轻钢构架与轻混凝土形成的剪力墙能够承担竖向和水平作用，墙体刚度显著提高。该体系相较于钢框架结构具有：用钢量更少，造价更低，工业化程度更高，轻混凝土浇筑的实心墙体保温隔音性能更好等优势。

该体系解决了传统钢结构住宅露梁露柱的通病，内外墙体采用混凝土现场整体浇筑，有利于外墙裂缝和抗渗指标控制，降低运维成本;室内墙体可以满足钉挂要求，满足当地居民对文化信仰的个性化装饰需求;保证质量的前提下使用快装连接件提高了拼装效率;造价控制在3000元/m2左右（以上价格包含基础工程，材料加工费，运输费和外装饰费，不含内部装修费），比当地传统木结构房屋节约成本25%，经济效益显著（图5）。该低层装配式住宅项目经简单装修后的居住体验与传统钢筋混凝土住宅基本一致，转变了消费者对钢结构住宅舒适度欠佳，耐久性差的固有认识，让农村居民实地感受体验了安全、舒适、经济、环保的钢结构住宅。

3.4 发展瓶颈

通过以上工程实践，发现目前制约低层装配式钢结构住宅在四川农村地区发展的主要原因在于房屋造价，居住舒适度和尊重民族生活习惯的个性化设计三个方面。受传统文化的影响，农村消费者更愿意接受“实心墙体”和现浇混凝土楼面，一些轻钢龙骨复合墙体遇敲击产生的“空洞感”是其排斥钢结构住宅的最主要原因。因此，隔音性能优异的“实心墙”目前更符合农村消费者的需求。其次，建筑方案要尊重不同地区的居住习惯，建筑风格与周边建筑保持协调一致。比如凉山州项目的卫生间单独布置在室外，道孚项目考虑藏民以室内火炉为中心的建筑布局等。

如何降低房屋造价，是钢结构住宅能否顺利推广的另一个关键因素。农村住宅建筑面积普遍不大，但室内房间数较多，以凉山州项目为例，建筑面积100m2的二层住宅仅卧室就有4个之多，由此造成的内墙数量增加对房屋成本影响显著，在设计阶段必须予以重视。

4  结束语

本文通过对低层装配式钢结构农宅在四川省内的试点工程进行研究，分析了不同结构体系在农村地区推广的特点和发展瓶颈，结合实际案例对现有体系进行不断优化和创新，为四川省农村住宅产业化的发展提供了参考。从长远来看，装配式钢结构农宅有利于实现绿色建筑的理念，有利于国家进行钢材的战略储备，有利于提升建筑工业化水平，应通过产学研相结合的方式加大推广力度。

参考文献：

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[2]闫竹玲，杨有飞.我国低层钢结构住宅应用存在问题探析[J].低温建筑技术，2014，36（08）：145-146.

[3]杨林青，路银鹏，李欣.装配式轻钢结构低层住宅体系研究[J].建筑技术开发，2019，46（06）：11-12.