一、鋼結構住宅體系
1、SI體系
SI，是Skeleton Infill的縮寫，顧名思義是將住宅建築分為“支撐體”與“填充體”兩大部分。S包含所有主體結構包括梁、柱、樓板及承重牆、共用設備管網等；I包含戶內設備管網、室內裝修、非承重外牆及分戶牆。
1961年，美國哈布瑞根教授在其著作中提出“骨架支撐體”理論，被視為SI體系的前身。國內外多數鋼結構住宅多以此為基礎衍生而來，如日本的KSI住宅體系、 NEXT21住宅體系、美國的預應力板柱體系及我國的CSI體系和VSI體系等等。區分SI體系與非SI體系的關鍵點在於除主體結構外的構件是否可以拆卸替換。
SI體系的提出有兩方面的優勢，一是住戶可在建築主體框架不變的前提下，在建築的全生命周期內，依據自身經濟能力的變化、家庭成員的發展變化及不同階段的喜好對住宅進行平面及太空改造。二是將一些使用壽命較短的構件與主體結構的壽命區別對待，比如埋置於主體結構內的管線及配管等設備構件的壽命一般只有20-30年，與主體結構的設計年限50年-100年相比相差甚遠，SI體系可確保住戶在不損傷主體結構的前提下更換設備及構件，從而實現百年住宅的目標。
以下列舉鋼結構體系均可實現SI體系的概念。
2、日本積水住宅β體系
由積水住宅創建的β體系為框架結構，適用於三層至四層建造體系，均為工廠生產的高精度高強度的鋼結構構件。積水住宅目前可實現梁位置固定後柱子位置可變，即上下層柱子位置可不對齊，平面靈活度更高。不僅可以靈活布置平面，也能實現角部無柱靈活布置角窗的效果。
β體系中，外牆板運用擠塑成型水泥牆板，此類牆板不僅具備優異的耐久耐火等性能，獨特的工藝早就了豐富的表面肌理。除此之外，鎖定工法及牆壁內通氣工法的使用提升了牆體性能及耐久性。
3、意大利BSAIS鋼框架支撐結構體系
BSAIS體系適用於1~8層鋼結構住宅，柱子採用H型鋼，主梁採用大斷面冷彎型鋼，支撐採用角鋼，梁柱通過高強螺栓連接。樓板為帶凹痕的壓型鋼板。外牆板採用雙層牆板體系，外側為普通混凝土預製條形板，內側為輕鋼龍骨石膏板；內隔牆採用輕鋼龍骨石膏玻璃棉。由意大利廠商完成的180㎡的樣板間，從主體結構到室內裝修，由10人經歷40天便可完成，其中鋼骨架僅耗時3天。
4、美國Conxtech鋼框架體系
Conxtech鋼框架體系是由美國ConXL公司開發的一種新型裝配式鋼結構體系，該體系適用於多高層建築，是由框架梁、框架柱、梁柱連接組件、壓型鋼板組合樓蓋組成，是一種純鋼框架結構體系，採用方鋼管混凝土柱及寬翼緣H型鋼截面梁。
Conxtech體系獨創性的運用了ConXR和ConXL兩種梁柱連接方式，是該體系的核心技術：
ConXR連接形式：梁柱交接處，在柱子的四個側面以楔形的插座鎖定相連，輔以高強螺栓固定完成梁柱節點拚接。連接節點處框架柱上下貫通，內部填充混凝土形成鋼管混凝土柱，形成剛性連接節點。適用於框架層數不超過12層的結構體系中。
ConXL連接形式：梁柱節點處，在柱子對角位置採用柱面T型套板相連，梁端套板插入兩個柱面套板之間，就位鎖定後由高強螺栓完成梁柱節點拚接。與ConRL形式相同，ConXL節點區域同樣為剛性連接節點。適用於框架層數不超過15層的結構體系中。
5、DBS多層輕鋼住宅體系（Dietrich Building System）
本體系是由美國Dietrich公司研究開發的輕鋼結構住宅體系，多數用於4-6層住宅及公寓等建築，在非地震區最高可建12層，DBS多層輕鋼結構住宅體系採用一般美國住宅尺寸，開間4.88米，淨高2.44米。牆體C型鍍鋅輕鋼龍骨採用鍍鋅鋼板製成，局部可採用熱軋型鋼加強。龍骨及樓蓋每隔一段距離均可便開孔布置管線。
DBS體系擁有多項專利技術，開孔周邊的變形處理保證了截面削弱處的局部穩定性，可使樓板開孔直徑達截面高度的80%。牆面為固定在輕鋼龍骨兩側的紙面石膏板，剪力牆需要加設一層鍍鋅鋼板，並用自攻螺絲和輕鋼龍骨固定。樓板採用20mm厚纖維水泥板，並在牆體龍骨與樓蓋梁間填充玻璃棉，兼顧保溫和吸聲隔音的作用。
二、鋼結構住宅的優點分析
1. 承載強度高、抗震性能好
同樣的荷載下，鋼結構比混凝土結構的構件截面尺寸小。由於鋼結構建築自重較輕、延展性較好，結構自身所受的地震作用小，並擁有較好的耗能能力，在較大變形下不容易倒塌，抗震性能較好。
2. 建設周期短
由於多數構件可在工廠實現預加工，現場施工以拚接為主，輔以高強螺栓連接，現場無需混凝土養護等工序，有效提升了施工效率。施工周期快，也降低了施工過程中受氣候影響延誤工期的幾率。
3. 構件工廠化加工，精度高、誤差小
工廠預製化程度高，部分裝配式構件廠家已達成牆板、樓板、單元體流水線生產，可預先完成門窗洞口或設備洞口的預留，預製精度較高，誤差較小，流水線生產降低了施工人員的技術水準對成品品質的影響，有助於提升產品的品質。
4. 現場乾作業，汙染小
施工現場無濕作業，粉塵等垃圾較少，現場噪聲較小。內隔牆、外牆均採用預製牆板，不使用黏土磚符合綠色建築的要求。
5. 廢料少，廢料可回收再利用
工廠流水線加工，產生的廢料部分可以在工廠內實現回收再利用。主體結構耐久性高，內外牆體均可拆卸更換。進行二次裝修時，成品部品的替換也可有效減少因拆改產生的建築垃圾。
6. 建築布局靈活，太空可變
可提供大太空結構體系，減少室內承重牆體，不僅為戶型及精裝設計提供多元化的設計太空，而且為全生命周期使用創造改造的太空及便利條件。
三、鋼結構住宅發展中問題
1、耐火耐腐蝕技術仍需提升
鋼結構由於其自身的物理性能，決定了其耐火性能會在溫度升高到一定程度時急劇下降。現階段鋼結構的耐火耐腐蝕性主要依賴防火、防腐的保護塗層或外包保護層。
2、圍護部品市場尚需完善
鋼結構住宅的隔熱、隔聲、保溫等問題主要取決於圍護系統及樓板材料，圍護結構的品質目前參差不齊，產品標準尚未統一，部品的產業鏈條的發展也會製約鋼結構住宅的發展與推廣。
四、國外鋼結構住宅發展特點
1、日本：推行一戶建制度、市場化程度高、售後服務體系較完善
作為世界上較早發展工業化住宅的國家，日本住宅產業化的市場化程度較高。地處地震多發區因為日本推行土地私有化政策及一戶建制度，建築商會依據每一個客戶的經濟實力及家庭成員情況完成住宅的建築及室內設計。
日本兩家知名的住宅公司——積水住宅與豐田住宅公司分別為客戶提供兩種不同的服務方式：積水住宅為每一戶配備專屬設計師，根據需求完成設計、製作及安裝；豐田住宅在買房初期便提供10種住宅設計方案，供客戶挑選並與設計師一同選取設計風格及設備等。此外，這兩家公司均給客戶提供專業的售後售後服務，包括監測、維護及改造等服務。
2、美國:土地私有化、規範較詳盡
同樣是推行工業化較早的國家，美國產業化市場的發展較為成熟。與日本相似，美國同樣推行土地私有化政策，並且住戶可以按自己意願設計房屋，再到市場中採買構件委託承包商建造進行機械化施工。正是這種個性化發展促進了3層以內住宅、別墅等小型住宅多數採用鋼結構體系。
此外，北美部分地區建築規範對別墅型住宅及小型房屋允許採用所謂“常規要求”的方法建造。這種“常規要求”的方法對結構的體系，施工方法，結構的尺寸及連接方式都有嚴格明確的規定。因此可以不需要或減少工程設計人員的參與，從而節省造價。
五、我國鋼結構住宅發展展望
1、鋼材產能過剩、鋼結構建築發展太空大
世界各國鋼結構建築佔比
日本及歐美國家的鋼結構發展時間較長，且技術相對成熟。中國鋼結構住宅市場發展太空較大，而且近些年，國內鋼材價格回落，熱軋型鋼維持在2000~3000元每噸，為鋼結構住宅的推廣提供了良好的契機。
2、產業鏈條發展尚需逐步完善
鋼結構裝配式住宅的發展，不僅僅是結構單專業的問題，鋼結構住宅體系不僅僅是集新材料、新技術、新體系、新的設計理念、新的施工方式於一體的集成化綜合性技術，更需在分工明確的前提下，完成生產、設計、施工緊密配合。除了本文提到的鋼結構裝配式住宅與結構專業的關係，推進產業鏈條發展仍需結合建築、水暖、電氣、室內精裝等專業共同協作配合，售後維護、服務體系逐漸完善，才能為住戶更好的提供全生命周期的住宅產品。
3、打破傳統住宅理念
我國對於鋼結構住宅仍處於初步認識的階段，從接受到習慣還需經歷一個循序漸進的過程。如何打破對傳統建築結構的固有認識，如何結合“產、學、研”的力量共同推進鋼結構住宅發展，是鋼結構住宅推進進程中的重要問題。
本文僅對部分鋼結構住宅體系的特點進行分析，與鋼結構住宅發展較成熟的國家相比，我國的鋼結構住宅研發與應用尚處於初步階段，鋼結構住宅體系蘊涵著巨大的發展太空及市場潛力。
來源：遠洋設計匯（Sinooceanland-Design），本文已獲授權，對原作者表示感謝。
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