《现代钢结构住宅技术流派分析》这篇文章是我20年前在刚开始了解、研究和实践钢结构建筑时，根据当时掌握的新产品开发程序和市场调研理论写的，现在看来仍有现实意义，所以又在微信上发了出来。
现代钢结构住宅技术流派分析
1.钢结构住宅体系的主要组成部分
钢结构住宅体系主要由以下几部分组成：
（二）围护结构体系
（三）轻质墙体
（四）装饰外墙
（五）楼板
6. 屋顶
（七）门、窗、楼梯
其与传统砖混结构房屋的区别主要体现在（1）、（2）、（3）方面，与木结构房屋的区别主要体现在（1）、（2）方面。
2.钢结构住宅技术学校
钢结构住宅因分类方法不同，存在很多不同的技术流派，如：
1、按型钢截面及框架体系分：
1、H型钢梁柱支撑加轻钢围护框架体系（图2.3-1、图2.3-2），简称H+H框架体系。
图 2.3-1
图 2.3-2
图 2.3-3
图2.3-4
2.以方钢作柱、U型钢作梁的支撑骨架体系（图2.3-5、图2.3-6），简称ð+U骨架体系。
图 2.3-5
图 2.3-6
3.以方钢为柱、H型钢为梁的支撑骨架体系（图2.3-7），简称ð+H骨架体系。
图 2.3-7
4、冷轧轻钢骨架体系（图2.3-8、图2.3-9）。
图 2.3-8
图 2.3-9
（二）按制造方法分：
1、模块化预制钢结构房屋（图2.3-5、图2.3-10）。
图 2.3-10
2、预制构件钢结构房屋（图2.3-1、图2.3-2、图2.3-3、图2.3-4、图2.3-7、图2.3-8、图2.3-9）。
（三）按地域文化及建筑风格划分：
1、欧美风格（图2.3-11）
2.日式风格（图2.3-12）。
图 2.3-11
图 2.3-12
3.钢结构房屋所用原材料
1. 承重框架材料
1、H型钢又分为热轧型和高频焊接型，近20年来在国内高层、超高层钢结构建筑中得到广泛应用，积累了一定的经验。国内H型钢生产厂家较多，完全可以满足钢结构住宅发展的需要，是现阶段（过渡期）我国钢结构住宅发展的首选材料。缺点是钢材用量较大，节点加工困难。
2、U型钢为冷弯型钢，厚度为1.6~8mm，高度为50~452mm，在欧美市场应用不多，但在日本是轻钢住宅，特别是模块化住宅支撑梁的首选材料。与H型钢相比，其优点是用钢量少，缺点是截面不稳定，存在随时间变形的问题。国内已有生产该类型型材的厂家，但由于市场需求量小，缺乏相应的使用经验，与H型钢相比还难以竞争。
3、C型钢为冷弯成型，厚度1.5~6mm，高度73~380mm，是欧美轻钢房屋支撑梁、柱的主要材料，日本钢结构住宅中多用作支撑柱。国内也有生产该类型材料的厂家，但由于市场需求量小，缺乏相应的使用经验，目前难以与H型钢竞争，但应是钢结构住宅用钢的主要研究方向。
4、方钢采用冷弯高频焊接，厚度1.5~8mm，边长20~200mm，在日本是轻钢房屋特别是组合式房屋支撑柱的首选材料，但在欧美应用并不广泛。优点是截面稳定、节点布置方便，缺点是用钢量大、螺纹连接不牢。国内也有生产该类型型材的厂家，但由于市场需求量小，缺乏相应的使用经验，目前难以与H型钢竞争。
5、冷轧轻钢骨架经冷弯成型为承重龙骨，厚度一般为0.84mm~2.46mm，边长为60~305mm。此支撑体系在日本很少采用，主要为一些欧美厂家所采用。国内非承重（隔墙、吊顶）轻钢龙骨生产能力很大，但能生产承重轻钢龙骨的厂家却寥寥无几。
2.非承重骨架材料
欧美钢结构住宅中的非承重（内外墙、吊顶）框架与我国隔墙、吊顶的轻钢龙骨类似，厚度一般为0.69mm~1.73mm，在国内办公楼装修中应用较为广泛，不必详细论述。
日本钢结构住宅的围护结构也是自成体系的，如图2.3-13、2.3-14所示。围护支撑体系的主要特征是斜拉杆，主要用于配合外墙板体系。由于日本钢结构住宅的外墙板、外墙装饰板是一体式的，每块表面积很小，墙体无法紧固支撑，所以需要斜拉杆加强支撑。
图 2.3-13
图 2.3-14
（三）轻质墙体
国外钢结构房屋(其实所有房屋)的墙体都是由轻钢(或木质)框架加轻质墙板加上保温、隔音、防水材料构成。
1.轻质墙板
（1）防火石膏板是目前国内外最常用的内墙板材，目前国内大部分用于办公楼装修，国内供应充足。
（2）防水石膏板可用作厨房、卫生间的墙板，国内供应充足。
（3）中、低密度水泥纤维板可作内外墙板，国内供应充足。
（4）定向刨花板加工性能好，耐冲击，在美国主要用作外墙板，国内也有少数厂家生产。
（5）防水胶合板
2、隔热、隔音材料国外轻钢房屋所采用的隔热、隔音材料一般以玻璃棉为主，国内供应充足。
3、防水材料：国外房屋外墙均采用单向透气透水防水纸贴面，但我国目前尚不具备生产能力。
（四）装饰外墙
1、日本住宅多采用真空挤压高密度水泥纤维板（图2.3-15、图2.3-16），国内也有厂家引进此技术，但由于其制造工艺复杂，价格昂贵，安装工序繁琐，难以推广。
图 2.3-15
图 2.3-16
2、高密度水泥纤维板因安装、维护方便，在欧美住宅中应用广泛，但生产设备价格昂贵，国内尚无生产厂家。
3.PVC板在欧美住宅中应用广泛，国内尚无生产厂家，安装维护方便，加工制造简单，因此国内塑料行业很容易开发此类产品，值得推广。
（五）楼板
1、国外的钢结构住宅普遍采用木板做地板，这是继承而来的，因为钢结构住宅是从木结构住宅发展而来的。
2、波形钢板组合楼板主要应用于多层、高层建筑，在低层住宅中使用，既浪费资源，成本也难以接受。
3、加气混凝土轻质板（ALC）在日本应用较为广泛，我国也具备生产能力。
（6）屋顶（瓦片）
1、瓷砖是传统的建筑用砖，比较重，安装工序复杂，不适合钢结构房屋。
2、水泥彩瓦由国内厂家生产，并已在钢结构房屋中使用。
3、高密度水泥纤维瓦重量轻、安装方便，在国外钢结构房屋中应用较为广泛。但生产设备及工艺较为复杂，技术难点在于防水、耐候性能难以保证。国内尚无生产能力。
4、金属瓦重量轻，安装方便，是钢结构房屋的主要材料，生产设备、工艺简单，技术难点在于防锈、耐候性。国内彩钢瓦生产厂家虽然较多，但均无一家能提供高品质表面喷砂屋面瓦。
（七）门、窗、楼梯
国产普通门窗在质量、规格上基本能满足市场需求，高档门窗仍需进口，国内有生产坡屋顶窗的合资工厂，国内有生产高档车库门的合资组装工厂。
国内目前还没有专业的楼梯生产厂家，不像国外住宅构件生产的专业化分工，有专业的楼梯生产厂家。
钢结构住宅技术流派比较
1、不同地域文化中的钢结构房屋
钢结构住宅的技术流派虽然有很多，但是仔细总结一下就会发现，按照地域文化来划分，即日系（日本）流派和欧美流派。
日本钢结构住宅技术与其其它文化特征一样，带有明显的岛国文化特征，对外来文化既向往又排斥，没有宽容与同化。古代日本从中国学习了先进的建筑技术，因此今天在日本钢结构住宅中仍可见到秦砖汉瓦的痕迹（图2.3-12、图2.3-14、图2.3-15、图2.3-16）。近代日本从西方学习了先进的建筑技术，其钢结构住宅的主要技术仍取自西方（图2.3-5、图2.3-6、图2.3-7、图2.3-13、图2.3-14）。
20 世纪 80 年代，一些日本人夸口说，即使到了 21 世纪，他们仍然可以从西方获得先进的科学技术，并卖给第三世界，从中获益。没错，20 世纪七八十年代，日本人把从西方学到的家电技术和产品卖到亚洲，赚得盆满钵满。然而，随后出现的信息产业（计算机、软件、网络）技术确实让他们失望了，因为信息时代，没有时差，不需要第二个过客。
日本的产品开发流程一般以技术为导向，即用“最好”（而非刚好）的产品引导消费，价格和市场接受度排在第二位。体现在技术层面，就是把全部注意力放在技术细节上——即不计成本，不断在技术细节和分支上下功夫钢结构玻璃丝棉生产厂家，这一点他们在家电行业就充分展现出来，比如他们开发的变频空调、VRV系统空调等。但从宏观上看，他们缺乏创造力，从未对新产业的发展做出过重大贡献。
同样，日本的钢结构住宅也带有很深的岛国文化印记，木屐、和服、榻榻米、推拉门、橱柜等日式住宅，外国人很难接受，这只是文化和风俗习惯上的差异。从应用和市场推广的角度看，日式（和式）住宅更不适合在国内推广，如方钢柱节点处局部加厚技术（图2.3-7）、真空挤压纤维水泥板装饰墙板技术等（图2.3-14、图2.3-15、图2.3-16）。从纯技术角度看，这些技术虽然优秀，但应用起来却十分复杂，制造投资成本也较昂贵，因此其产品价格当然也昂贵。
欧美企业的产品开发过程一般都是以市场为导向，满足消费者当下的需求，并和消费者一起前进，也就是所谓“刚好合适就是最好”的原则。因为欧美钢结构住宅不受秦砖汉瓦的束缚，一切都考虑舒适、美观、简洁、制造容易、成本低、维护方便。因此，很容易推广应用。
2、不同钢结构技术流派用钢量对比
（三）不同钢结构技术流派节点对比
1、C+c型骨架体系部分节点如图2.3-17、图2.3-18所示，简单实用。
图 3-17
图 3-18
2、冷轧轻钢骨架体系部分节点如图2.3-19、2.3-20所示，简单实用。
图 2.3-19
图 2.3-20
3、方钢+U型或方钢+H型骨架体系部分节点示意图如图2.3-6、2.3-7所示。
从方钢+H型支撑架体系的节点处理来看，如果钢结构住宅支撑体系的技术方向有问题，想要通过局部细节的技术处理来解决大的方向性问题是非常困难甚至不可能的。方钢+H型支撑架体系的节点连接强度一直是日本钢结构住宅体系头疼的问题，因为方钢是封闭截面，不能采用高强度的螺母螺栓连接副。方钢的材质、热处理、螺纹长度等都是影响方钢螺纹连接强度的死角。因此，曾采用在内侧或外侧加衬板，甚至故意焊接辅助节点的方法来解决ð+H型支撑架体系的节点连接强度问题，甚至想到了在方钢柱节点处局部加厚、加铆钉螺栓的思路（图2.3-7）。但总缺了一半，就是螺栓是高强度的，但是螺母（铆点）却不是高强度的，所以不能称之为高强度连接。
4、H+H骨架体系的节点较钢+H骨架体系复杂，节点处必须采用焊接加工。
（四）不同钢结构技术流派外墙体系比较
钢结构房屋的墙体基本都是夹层式，即两块墙板将钢框架和墙芯夹在中间。
1、日本钢结构住宅外墙体系
如上所述，日本钢结构住宅的墙体钢架体系与欧美钢结构住宅不同，是一种独特的体系。其外墙体系也走的是与欧美钢结构住宅不同的技术路径，即外墙板与外墙装饰板合二为一，既有强度要求，又有美观要求，对安装方式也提出了更高的要求，因此其制造成本和应用成本当然也高。内墙与欧美钢结构住宅相同，采用防火石膏板，隔音隔热材料也与欧美相同，采用玻璃棉，但做工要精致得多，详见图2.3-21、图2.3-22。
图 2.3-21
图 2.3-22
2、冷轧轻钢结构房屋外墙体系
冷轧轻钢结构房屋的外墙系统比日本钢结构房屋简单得多，外墙板和外墙装饰板相互独立，外墙板一般采用经过防水防腐处理的定向刨花板（图2.3-23），强度和韧性兼具。优点是对整个钢架系统有张紧作用，类似日本房屋的斜拉杆作用（图2.3-13），另外还可以防撞，钉上外墙装饰板。外墙贴上单向透气透水建筑纸后（图2.3-24），可直接将外墙装饰板钉在外墙板上（图2.3-25）。外墙装饰板有多种（外观和材料）形式可供选择。图2.3-26为添加隔音、隔热材料的示例，图2.3-27为设置石膏板后的示例。
图 2.3-23
图 2.3-24
图 2.3-25
图 2.3-26
图 2.3-27
5.中国发展钢结构住宅应借鉴的技术学校
综上所述，目前中国住宅市场竞争的低层钢结构住宅体系如表2.3-2所示。几乎所有钢结构住宅体系的维护体系都是夹层式轻质墙体，楼面体系虽然有多种不同形式钢结构玻璃丝棉生产厂家，但冷轧轻钢骨架楼面体系仍占主导地位。只有H+H体系采取了简单的技术过渡方式，即以H型钢替代中国传统砖木住宅的木梁柱或现代住宅的钢筋混凝土梁柱，而维护体系和楼面体系保持不变。虽然技术跨度变化不大，对现有的设计和施工人员操作十分有利，但却与世界住宅技术潮流相悖，不利于轻质墙体技术的推广应用，也不利于住宅的工厂化批量生产。
选择钢结构住宅技术学校的时候，要综合考虑，要有中国画写意的精神（松的地方马儿能跑，密的地方不能漏风），该粗的地方要粗，该细的地方要细，没必要执着于局部技术，局部技术的进步可能会逼出来修补整体技术方案的失误。
从地理、文化、用钢量、节点方式、外墙体系、综合造价等因素考虑，我认为C+c、冷轧轻钢结构住宅体系是首选。现阶段（技术尚不成熟的过渡期）可以采用H+H或□+H框架体系过渡，但用钢量要适当减少，不能用现有的高层、超高层建筑钢结构设计规范来评估计算，否则就体现不出轻钢结构住宅的优势。我认为我国钢结构住宅总体上主要要借鉴欧美的经验，当然一些日本钢结构住宅经验也可以在一些局部甚至细微的地方适当吸收。
当然，多层、高层建筑仍应采用H型钢作为支撑柱，但这不在本书的讨论范围内。
1. 产品寿命
中国传统的消费观念是：三年新，三年旧，再三年补。当然，现在的年轻人对于衣服等产品的消费观念已经转变，不会这样想。但对于大件商品，特别是房子，当然希望它的使用寿命尽可能长，甚至还要考虑传宗接代。
很多美国人都有这样一种消费观念：新的不去，旧的就不来。他们要的是合理的使用寿命，与购买价格相匹配的使用寿命，而不是越长越好。新产品不断推出，旧产品当然过时了。就像计算机微处理器，从286到386、486、586，乃至奔腾二、奔腾三、奔腾四；微软的计算机操作系统也不断从WINDOWS3.0升级到WINDOWS3.1、WINDOWS3.02、WINDOWS95、WINDOWS98、WINDOWS2000，乃至到今天的WINDOWS Me。用户是被不断推出的好产品逼出来的。没有哪个用户会在产品到达使用寿命后才去升级的。
甚至美国政府为了刺激消费、提振经济、扩大就业，也依法对一些产品实行严格的使用限制，到期必须销毁。
日本也有类似政策，比如战后为了发展经济，就强制所有企业销毁战前遗留的机床（机床），然后政府补贴他们购买新机床。这样不仅扩大了就业，也促进了消费，更重要的是保证了机床（机床）及其加工产品的质量。与之形成鲜明对比的是，我在上世纪 80 年代在东北一家企业工作时，居然看到一台极其古老的天罡皮带传动机床还在使用，只不过老式的蒸汽机换成了电动机。
房屋的内外装修没必要一劳永逸，十年八年就够了，最多二十年，住户可以根据市场上不断推出的新产品随时更换，或者重新粉刷、换颜色，让房子永远光亮如新。
2. 照顾孩子和 DIY
当美国一些稍微富裕一点的人坐在沙发上，一边看电视里的肥皂剧，一边斜眼看着保姆或兼职人员上班时，美国大部分中产阶级却热衷于DIY（Do It Yourself），自己建造房屋，当然也自己负责维护，全家人聚集在后院洗车、粉刷墙壁、修剪草坪，这成了周末最大的享受，如图2.3-28和2.3-29所示。
图2.3-28 洗车、粉刷墙面、修剪草坪
图2.3-28 男女老少全都投入战斗
3.墙与砖的关系
中国人对砖非常熟悉，有着几千年的制砖历史，至今仍是世界上砖消费量最大的国家（见表2.3-3）。秦砖汉瓦，尤其是中国人烧制的青砖、黑瓦，要经过多次浇水降温，才能再次烧制，达到碳化，才能经受住千百年的严寒酷暑、风雨侵蚀而不损坏、不褪色，在世界上独树一帜，为中华民族保留了许多优秀的古建筑。直到20世纪50年代，前苏联的冶炼专家才从中国学到青砖、黑瓦的烧制技术，这一传统技术失传于国外。现在我们常见的红砖，是正宗的进口产品，红砖的烧制过程是连续的。农村农民把烧青砖的窑炉叫“土窑”，把烧红砖的窑炉叫“轮窑”，意为连续生产。20世纪50年代，在前苏联的帮助下，我国用红砖修建了许多建筑物，没有太多的装饰。这些建筑物至今仍可见到许多大专院校、科研院所的建筑物，依然外观美丽。现在由于对红砖烧制工序控制不严格，烧成的砖有许多缺陷，如缝隙、裂纹、弯曲、翘曲、色泽和硬度不均匀、表面光洁度差等，太难看，不能用于外墙装饰，只能作为墙体的填充材料。没办法，只能在外面再加一层装饰面，既不保温，也不美观，造成很大的浪费。
墙是用砖砌成的，这对于中国人而言是理所当然的事情。因为中国人对砖太熟悉了，在冷兵器时代，中国人就用砖砌长城，抵御外敌入侵；县城、市镇也用砖砌成，抵御战争；富裕人家也用砖砌成深庭院，抵御土匪袭击。直到今天，我们跨越了火器时代，进入了信息化战争时代，有了各式各样的住宅电子信息安防系统。但大多数居民还是希望自己家的墙能像长城一样牢不可破（其实不可能，因为没人愿意在窗户上装防弹玻璃）。
从用砖量来看，似乎中国是全世界唯一一个在建房子的国家。答案肯定是否定的。如果不用砖，别人还能用什么来建房子呢？当然是采用新的建筑体系、新的建筑材料。钢结构房屋建筑是主流产品，所以我们没必要浪费时间去争论钢结构房屋的好处、是否应该使用。而是应该赶紧抛弃沿用了2000多年的“秦砖汉瓦”建筑技术，打开中华民族的伟大胸怀去应对外来文化和技术的冲击，接受并同化。
在美国，砖块并不是“做”墙体的唯一材料。其实，冷轧轻钢（或木）框架房屋的外墙并不像我们平常看到的墙体那样全部由砖块砌成，而是由一系列墙体构件组装而成。它包括由冷轧轻钢（或木）墙架体系、内层石膏墙板、中间保温材料、外层张拉墙板构成的承重墙和装饰外墙。
说到外墙装饰，大多数房主主要想到的是美观度等与房屋性能相关的问题。其实，外墙装饰的作用远不止我们用眼睛看到的那么简单。外墙的主要作用是帮助保护房屋内部结构和居住空间免受日晒雨淋。
在美国，砖块也用于装饰外墙。需要注意的一点是，没有人会在砖墙外面贴一层瓷砖或马赛克。这是因为砖块和石头一样，在美国非常昂贵且美观，不需要掩盖。
我们的祖先建造了砖和瓷砖结构，例如南部的民间房屋和Qiao家庭庭院，蓝砖和黑色瓷砖没有任何装饰，并保持了数千年的美观。
1.价格比较
由于劳动力和高劳动力成本，中国和美国之间的产品价格之间存在很大的差异。
因此，在美国，廉价的产品在中国也不是相反的。
●长期以来，砖头被禁止在美国进行，因此最昂贵的是，他们需要手工制作，这使它们更昂贵。
●乙烯基（PVC塑料）壁板在美国最便宜，因为它通过吹制机器在工厂中被吹牛，并且可以大量生产，但中国没有这样的生产线。
●水泥在美国的昂贵，因为它需要最高的组装技能，实际上是什么组装技巧？
2.厨房设计
欧洲人和美国人的饮食习惯与我们的大多数烹饪用具都大不相同。
中国人喜欢烹饪，炒，油炸和炸油，所以厨房总是充满烟雾，最近不允许使用开放的厨房，建筑师想出了一个好主意，即使用滑动门将厨房与餐厅分开，在烹饪时关闭它并在饮食时打开。
3.浴室设计
美国建筑师认为，窗户是为了观看风景，应该保留用于客厅，饭厅，卧室，甚至是浴室，但从来没有为浴室，因为人们在该空间中呆了太短，因此，美国房屋中的浴室通常被设计在房屋中心或附近。
但是，中国建筑师坚持认为，五种谷物的回收率必须靠近外墙，这很方便，可以节省电力，因此很容易排放排气管。
4.方向问题
北部和面对南方的人似乎是一个原则，当时我们的祖先在北半球居住，这是一个气候和地理位置。对于君主而言，坐在南方和北部的部长是为了使问题越来越复杂，我们的土地较少。
现代科学和技术为我们提供了电力，（供暖，冷却）蒸汽，燃料，方便的运输和各种新的建筑材料，如果我们的房屋不再是一个问题。
自《现代钢结构住房技术学院分析》发表以来已经过去了将近20年，但中国的钢结构住房仍处于步履蹒跚的状态，尚未取得重大进展。
正如20年前，H+H建筑结构系统仍然占主导地位。
在过去的20年中，国际钢制结构设计理论和基本钢结构设计标准以及钢结构设计的应用标准和冷钢钢结构住房设计规范在国际上取得了巨大进展。
但是，由于对标准的讨论，中国冷滚动钢框架房屋的发展已被推迟了20年，但尚未撤离。
在下一系列博客文章“低层轻型钢制框架房屋的设计”中，我将进一步介绍并讨论最新的设计理论和研究趋势，这些理论和研究趋势在国际上是在国际上进行的。
