概述工業(yè)化住宅是指房屋的構件、部品在工廠加工制作后運到現(xiàn)場進行組裝的預制裝配式建筑。這種建筑設計標準定型，構件在自動化生產(chǎn)線上加工，現(xiàn)場采用螺栓、自攻螺釘?shù)冗B接件和密封材料干式組裝，無濕作業(yè)，施工安裝便捷。這種工業(yè)化住宅的骨架可以采用木結構、鋼結構。由于木結構的防火、防腐、防蟻處理及價格問題，大多數(shù)采用鋼結構。與其它結構相比，鋼結構可以說是一種最符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式的結構形式，它最容易實現(xiàn)設計的標準化，構配件生產(chǎn)的工廠化，施工機械化、裝配化。

工業(yè)化低層住宅與傳統(tǒng)的磚混結構相比具有以下優(yōu)點：房屋自重輕：這樣就降低了基礎的費用，節(jié)省了運輸安裝工作量，抗震性能好；骨架鋼構件、圍護結構板材及各種配件工廠化生產(chǎn)，精度高、質(zhì)量好；施工安裝簡單，周期短，200m2別墅從基礎至I裝修2個月可以建成；建筑造型美觀，房間布置靈活，管道和各種線路布置簡便；現(xiàn)場施工文明，基礎以上全是干式工法，沒有濕作業(yè)，建筑垃圾少，屬環(huán)保型建筑；適用于山區(qū)、邊遠地區(qū)以及地方建筑材料缺乏的地區(qū)；真正的交鑰匙工程，骨架、屋面、墻面、內(nèi)墻及室內(nèi)裝修，熱水系統(tǒng)、中央空調(diào)及家電的安裝調(diào)試全部完工，不需二次裝修，用戶可及時入住。

這種工業(yè)化的低層住宅在國外得到廣泛的應用，日本每年新建竣工的工業(yè)化住宅20萬棟左右，按每棟150m2計算，建筑面積3 000萬m2.在日本，工業(yè)化住宅專業(yè)廠家有幾十個，其中比較大的七八家，積水、大和、三澤房屋株式會社都是很有名的廠家，這些公司內(nèi)設有技術部、設計部、生產(chǎn)工廠、施工部及住宅研究所和遍布全國的營業(yè)所全面負責工業(yè)化住宅的營銷、研究開發(fā)、設計、構件加工、施工安裝及售后服務。公司不是大而全，往往圍護結構的板材及配件、施工安裝都由專門的關聯(lián)會社和名牌廠商提供及施工。

工業(yè)化住宅設計施工除了遵守日本建筑基準法及各種規(guī)程、規(guī)范的要求以外，還要通過建設大臣認定的工業(yè)化性能認定制度，優(yōu)良節(jié)能建筑認定制度，優(yōu)良住宅部品認定制度。對新開發(fā)的3層輕鋼別墅也必須通過建設部的各種認定，認定前要進行各種材料、結構性能試驗，包括實物的火災試驗。這種嚴格的審查制度，保證了消費者得到質(zhì)量優(yōu)良的住宅。

另外，完善的售后服務以及各種部件的保修年限使消費者放心、滿意。所以別墅在日本銷售量一直呈上升趨勢。

20世紀80年代中期，隨著我國改革開放的深入，工業(yè)化的鋼別墅也進入我國，上海龍柏飯店、大連桃園山莊、北京光明公寓等引進日本大和、積水、三澤房屋株式會社鋼別墅200多棟。近幾年蘇州、廣州又從美國、澳洲引進二、三層別墅，這些房屋的骨架和圍護結構、設備等全套從國外引進，中方只負責基礎、地坪及房屋部件組裝。目前國內(nèi)一些單位也在進行鋼結構別墅的試點。

第一作者：弓曉蕓女1943年6月出生教授級高級工程師2日本、意大利低層鋼結構住宅2.1日本低層鋼結構住宅日本工業(yè)化住宅廠家很多，各廠家不斷研究開發(fā)新型住宅，滿足市場要求，但是，鋼結構體系基本相同，只是在屋面、墻面選材，室內(nèi)外裝修及設備上有所不同。積水房屋株式會社在日本工業(yè)化住宅中占領先地位，專利產(chǎn)品預制裝配化住宅B型在繼承傳統(tǒng)工法的優(yōu)點基礎上，把日本傳統(tǒng)的木結構住宅改進成鋼結構和合成板結構，并采用米制整數(shù)值的模數(shù)。B型體系提供了多樣化自由設計以滿足客戶不同要求，B型體系的主要特點：（1）采用1m的模數(shù)：鋼柱間距1m，墻板標準尺寸高25m，寬2m，中間可插入1m、0.5m；（2）骨架采用鋼結構，為提高防銹性能進行電著涂層；（3）墻面：在標準尺寸的鋼框中豎向鋪設板材，干法施工；（4）鋼筋混凝土條形基礎：使用規(guī)格化的鋼模板，工廠加工的鋼筋，商品混凝土現(xiàn)場澆注，也有工廠預制基礎運到現(xiàn)場埋設。下面介紹一般日本工業(yè)化住宅的建筑結構形式：（1）鋼骨架：一般結構形式有斜撐耐力壁結構、框架結構、框架桁架組合結構及板式結構（見）。

斜撐耐力壁結構的鋼柱采用厚度32mmC型鋼組成工字型或口字型斷面，也可以采用H型鋼。梁采用厚度5.58mm的H型鋼。鋼骨架的用鋼量平均為60kg/m2，以保證使用及抗震所需要的強度和剛度，梁柱采用鍍鋅合金鋼材加工，磷酸鐵膜化學處理后再進行樹脂涂料電著涂層，經(jīng)過這樣三道防銹處理后，大大提高鋼結構的耐候性和耐久性。需要防火時采用噴涂防火涂料或者用板隔斷。

樓板：除應具有足夠的強度和剛度外，其耐火性、隔音、隔震性能也很重要。干式工法主要有以下三種：①鋼梁上設木龍骨，鋪木地板；②鋼梁上設次梁，鋼龍骨，鋪木夾板；③鋼梁上鋪100mm厚ALC混凝土樓板，再鋪15mm木夾板，地毯或木地板。也有米用壓型鋼板上現(xiàn)澆混凝土組合樓板，再在樓板上設采暖設備。）屋面：應抗風雨、防水、防漏、保溫隔熱、耐久美觀。屋面一般做成坡屋頂，根據(jù)用戶要求，屋面板采用琉璃瓦、石片瓦、彩色油氈瓦、彩色鋼板瓦等。

為一種住宅屋面的構造。

（4）外墻：除滿足使用功能要求外，外墻板還應考慮能夠工業(yè)化生產(chǎn)，考慮與鋼骨架連接構造簡單，現(xiàn)場安裝方便。外墻種類很多，例如，高檔的采用陶瓷板、磁磚，一般的采用ALC混凝土板、塑料板、木板及彩色鋼板夾芯板。為一種住宅的外墻構造：①57厚混凝土板，表面可加工各種圖案；②鋼骨架表面進行3道防銹處理；③66mm空氣層；④29mm高性能隔熱耐火板；⑤12mm石板。

這種外墻構造耐久性好，強度高，不易燃，防火性能好，隔熱性好，隔聲性好，并且防結露，防潮濕，居住舒適性好。

（5）門窗：窗戶大都采用雙層中空玻璃，氣密性好的鋁合金或塑料門窗，其強度高，隔聲性能好，不易結露。窗外可設遮陽百葉窗。根據(jù)要求門可作成木門、塑料門和鋼門，密閉、開啟方便，防盜、防火。

2.2意大利低層鋼結構住宅意大利BASIS工業(yè)化建筑體系是新意大利鋼鐵公司和熱那亞大學合作研究設計的新型房屋建筑體系，是意大利在鋼結構應用領域新開發(fā)的項目。該建筑體系具有造型新穎、結構受力合理、抗震性能好、施工速度快、居住辦公舒適方便、采用CAD計算機輔助設計和CAM計算機輔助制造等優(yōu)點。在歐洲、非洲、中東等地區(qū)大量推廣應用，獲得好評。該建筑體系適用于建造18層鋼結構住宅。1986年筆者去意大利考察，參觀了意大利低層、多層鋼結構住宅及加工廠施工現(xiàn)場。意大利廠商送給冶建院的BASIS工業(yè)建筑體系樣板房，其結構為框架支撐結構形式，柱子米用H型鋼H140mmX140mmX7mmX11mm，主梁米用大斷面冷彎型鋼2C280mmX 5mm，次梁米用5mm，支撐米用角鋼L75mmX 6mm，梁柱通過連接板采用M18mm高強螺栓連接。樓板采用0.帶凹痕的壓型鋼板，上澆混凝土的組合樓板，樓梯為鋼樓梯（也可以做成混凝土現(xiàn)澆樓梯）外墻結構的外側采用80mm厚普通混凝土預制條形板（也可以采用混凝土條形板，板面可預制成各種圖案）外墻板設預埋件采用T型螺栓與梁連接，板縫之間設雙層密封條，外墻內(nèi)側為100mm厚玻璃棉鋁箔隔氣層，輕鋼龍骨石膏板，柱子正好在內(nèi)外側墻板的空氣層中。內(nèi)隔墻采用鋼龍骨石膏板玻璃棉。屋頂為組合樓板，上面做保溫、防水，平屋頂作為屋頂花園，門窗采用SECOL公司彩色鋼板門窗及塑料遮陽卷簾，家具有板式組合家具，鋼組合家具，燈具、空調(diào)、太陽能等設備均為意方產(chǎn)品。這棟樣板房建筑面積180m2，所有構件及設備、家具用10個集裝箱從意大利運來，該樣板房10人40d建成，鋼骨架僅用3d.是意大利BASIS工業(yè)建筑體系節(jié)點構造。

3發(fā)展我國鋼結構住宅的幾點想法（1）深刻領會國家住宅產(chǎn)業(yè)化、鋼結構住宅技術經(jīng)濟政策。建設部和國家冶金局對建筑用鋼高度重視，兩年來發(fā)了好幾份文件，多次召開會議，并在擬iT‘十五“產(chǎn)業(yè)政策和規(guī)劃時，把鋼結構住宅作為重點加以考慮。指出鋼結構住宅基本發(fā)展思路是一要打基礎，促發(fā)展；二要抓配套，促應用；三要抓試點，帶產(chǎn)業(yè)。指出鋼結構住宅體系的研究要高水平，要符合我國的產(chǎn)業(yè)技術政策，要符合國家關于走出去的戰(zhàn)略政策，要符合經(jīng)濟發(fā)展總體要求，要從符合市場走向的角度研究。要求鋼結構住宅要以人為本，在研究、設計、材料、配件及加工工藝、施工及管理等方面起點要高。鋼結構住宅應以其適用、安全、耐久、環(huán)境和經(jīng)濟性能等優(yōu)良的住宅性能得到用戶的認可和滿意，另外，要研究開發(fā)適合我國國情的鋼結構住宅，適合不同消費群體有地方特色的鋼結構住宅體系。

加大鋼結構住宅體系研究的力度。建設部大力推動各省市及大企業(yè)對鋼結構住宅進行研究開發(fā)試點?？蒲性O計單位要支持企業(yè)不斷改進，逐步完善，搞好各自的鋼結構住宅體系。開發(fā)低層、多層和小高層鋼結構住宅以適應市場的不同要求。對于鋼結構住宅來說，結構只是一個骨架，還有許多配套材料和相關技術需要解決，例如，比較突出的問題是墻體材料不配套。鋼結構住宅體系必須考慮相關企業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展和科技創(chuàng)新。目前，我國鋼結構住宅骨架用的軋制H型鋼已在馬鋼、萊鋼、鞍鋼生產(chǎn)，上海大通高頻焊接H型鋼，秦皇島、武漢冷彎矩形鋼管以及全國幾十條焊接H型鋼生產(chǎn)線、冷彎型鋼生產(chǎn)線，為鋼骨架提供了多品種的鋼材；各種形式的屋面、樓面用的壓型鋼板、ALC板、太空板、SP板、玻璃棉、聚氨酯板、石膏板、防火板都可以生產(chǎn)；各種螺栓、自攻螺釘以及防水密封材料均可買到；水暖電設備有引進的，有國產(chǎn)的。目前，主要問題是通過設計研究解決如何使這些建筑構件部品很好地組合起來，達到既能滿足住宅性能的要求，又能施工安裝方便，并且能夠使設計標準定型，構件工廠化生產(chǎn)。新的住宅產(chǎn)品，應在材料、構件試驗的基礎上進行整體房屋試驗，總結經(jīng)驗，改進完善后形成一個比較成熟的住宅產(chǎn)品，經(jīng)過有關部門鑒定再推向市場。建立完善的售后服務制度，使用戶放心。

鋼結構住宅建筑體系可按低層、多層、小高層和高層分類進行研究，日本把23層別墅建筑稱為工業(yè)化住宅，現(xiàn)在已經(jīng)日趨完善，在標準定型的基礎上可為用戶進行單體個性化設計。20世紀80年代中期，我國從日本引進200多棟別墅供外國人住，近幾年需求量增加，隨著國民生活水平的提高，郊區(qū)別墅、鄉(xiāng)間別墅已是一部分消費者的選擇。鋼結構住宅體系可以為這部分消費群體提供理想的住宅。

不均勻系數(shù)，取1.2 3結構內(nèi)力計算31結構位移計算整個結構按十字交叉梁系劃分成等代柱單元、等效柱單元以及樓板梁單元，采用矩陣位移法計算。

單元剛度計算分別采用式（3）、式（6）、式（7）。

求解方程（8）可得第i榀抗側力結構第樓層的位移y/和。

求出剪力墻各墻肢在樓層處的剪力和彎矩后，由節(jié)點平衡條件和墻肢兩側連梁的線剛度即可求得連梁的剪力和彎矩。

對于底層框架柱，求得頂點的位移和轉角后，可按普通桿件分別求得各柱的剪力和彎矩。第i片框支墻第1個柱子的軸力可按式（14）計算：第i片框支墻底層樓面轉角。

求得底層框架柱的內(nèi)力后，可根據(jù)框架節(jié)點的平衡條件求得框支梁的內(nèi)力。

對于端點為k的樓板，剪力可按下式（15）計算：4結語限于篇幅，本文不再給出實例。作者己經(jīng)做過的算例表明：本文方法應用于框支剪力墻結構內(nèi)力計算，不僅能夠考慮樓板變形，而且適用于結構豎向剛度變化的情況。自由度很少且有足夠的計算精度。