概述工業(yè)化住宅是指房屋的構(gòu)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(shè)計標準定型，構(gòu)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(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)。由于木結(jié)構(gòu)的防火、防腐、防蟻處理及價格問題，大多數(shù)采用鋼結(jié)構(gòu)。與其它結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)可以說是一種最符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式的結(jié)構(gòu)形式，它最容易實現(xiàn)設(shè)計的標準化，構(gòu)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(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點：房屋自重輕：這樣就降低了基礎(chǔ)的費用，節(jié)省了運輸安裝工作量，抗震性能好；骨架鋼構(gòu)件、圍護結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(chǔ)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(yīng)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(shè)有技術(shù)部、設(shè)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(shè)計、構(gòu)件加工、施工安裝及售后服務(wù)。公司不是大而全，往往圍護結(jié)構(gòu)的板材及配件、施工安裝都由專門的關(guān)聯(lián)會社和名牌廠商提供及施工。

工業(yè)化住宅設(shè)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(shè)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(shè)部的各種認定，認定前要進行各種材料、結(jié)構(gòu)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(wù)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(jié)構(gòu)、設(shè)備等全套從國外引進，中方只負責基礎(chǔ)、地坪及房屋部件組裝。目前國內(nèi)一些單位也在進行鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)住宅2.1日本低層鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系基本相同，只是在屋面、墻面選材，室內(nèi)外裝修及設(shè)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(lǐng)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(chǔ)上，把日本傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)住宅改進成鋼結(jié)構(gòu)和合成板結(jié)構(gòu)，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(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)板材，干法施工；（4）鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)：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(chǔ)運到現(xiàn)場埋設(shè)。下面介紹一般日本工業(yè)化住宅的建筑結(jié)構(gòu)形式：（1）鋼骨架：一般結(jié)構(gòu)形式有斜撐耐力壁結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架桁架組合結(jié)構(gòu)及板式結(jié)構(gòu)（見）。

斜撐耐力壁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)木龍骨，鋪木地板；②鋼梁上設(shè)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(shè)采暖設(shè)備。）屋面：應(yīng)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(gòu)造。

（4）外墻：除滿足使用功能要求外，外墻板還應(yīng)考慮能夠工業(yè)化生產(chǎn)，考慮與鋼骨架連接構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(jié)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(jié)露。窗外可設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計的新型房屋建筑體系，是意大利在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域新開發(fā)的項目。該建筑體系具有造型新穎、結(jié)構(gòu)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(shè)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(yīng)用，獲得好評。該建筑體系適用于建造18層鋼結(jié)構(gòu)住宅。1986年筆者去意大利考察，參觀了意大利低層、多層鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)為框架支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的外側(cè)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(shè)預埋件采用T型螺栓與梁連接，板縫之間設(shè)雙層密封條，外墻內(nèi)側(cè)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(cè)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(shè)備均為意方產(chǎn)品。這棟樣板房建筑面積180m2，所有構(gòu)件及設(shè)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(gòu)造。

3發(fā)展我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的幾點想法（1）深刻領(lǐng)會國家住宅產(chǎn)業(yè)化、鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)經(jīng)濟政策。建設(shè)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(jié)構(gòu)住宅作為重點加以考慮。指出鋼結(jié)構(gòu)住宅基本發(fā)展思路是一要打基礎(chǔ)，促發(fā)展；二要抓配套，促應(yīng)用；三要抓試點，帶產(chǎn)業(yè)。指出鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的研究要高水平，要符合我國的產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策，要符合國家關(guān)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(jié)構(gòu)住宅要以人為本，在研究、設(shè)計、材料、配件及加工工藝、施工及管理等方面起點要高。鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)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(jié)構(gòu)住宅，適合不同消費群體有地方特色的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。

加大鋼結(jié)構(gòu)住宅體系研究的力度。建設(shè)部大力推動各省市及大企業(yè)對鋼結(jié)構(gòu)住宅進行研究開發(fā)試點。科研設(shè)計單位要支持企業(yè)不斷改進，逐步完善，搞好各自的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。開發(fā)低層、多層和小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅以適應(yīng)市場的不同要求。對于鋼結(jié)構(gòu)住宅來說，結(jié)構(gòu)只是一個骨架，還有許多配套材料和相關(guān)技術(shù)需要解決，例如，比較突出的問題是墻體材料不配套。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系必須考慮相關(guān)企業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展和科技創(chuàng)新。目前，我國鋼結(jié)構(gòu)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(shè)備有引進的，有國產(chǎn)的。目前，主要問題是通過設(shè)計研究解決如何使這些建筑構(gòu)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(shè)計標準定型，構(gòu)件工廠化生產(chǎn)。新的住宅產(chǎn)品，應(yīng)在材料、構(gòu)件試驗的基礎(chǔ)上進行整體房屋試驗，總結(jié)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(guān)部門鑒定再推向市場。建立完善的售后服務(wù)制度，使用戶放心。

鋼結(jié)構(gòu)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(chǔ)上可為用戶進行單體個性化設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)力計算31結(jié)構(gòu)位移計算整個結(jié)構(gòu)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(cè)力結(jié)構(gòu)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(cè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)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(yīng)用于框支剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算，不僅能夠考慮樓板變形，而且適用于結(jié)構(gòu)豎向剛度變化的情況。自由度很少且有足夠的計算精度。