多层钢结构住宅的技术经济分析
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摘要
二十世纪九十年代末期，我国钢铁产量大幅增长，为建筑业用钢提供了充足的
原材料储备，一种新型的居住建筑体系--钥结构体系住宅开始在我国得到越来越
广泛的重视与开发研究。到目前，对该体系的研究已进入全面启动阶段，一方面各
地建筑业积极参与这一新体系的研究和实践，并有了一批钢结构住宅试点和示范的
建设经验和科技成果；另一方面，在建设实践中也发现了大量亟待解决的技术性问
题。
本论文以钢结构住宅作为研究对象，运用分类和对比的研究方法对该体系进行
全面的技术经济性研究。
1． 从工厂装配化程度、施工组织和效率、用钢量、适用范围、建筑造价等角度
出发，对钢结构住宅用钢类型、住宅体系的选型、墙体材料及防火、构造节点等进
行综合比较和分析，以便根据实际情况，择优选择。
2． 针对地区间地震设防烈度的不同提出了相应的结构类型，并用计算说明结
构体系的合理性和经济性。用实例论证了六度抗震地区多层住宅楼采用钢框架结构
比钢框筒结构更加经济合理，以及8度抗震地区1～3层钢结构住宅，可以采用纯
框架结构，6层及6层以上钢结构住宅，可以采用框架--支撑体系增大结构的刚
度，满足层间水平位移和总侧移刚度的要求，并以北京赛博思金属结构有限公司开
发的SBS-PSC钢结构住宅结构体系为例，说明八度抗震地区住宅采用钢框架---混
凝土内筒的可行性和经济性，其结果对于多层钢结构住宅的应用推广有着很好的现
实意义。
3． 文中引用了数个工程实例真实有效的技术参数，对钢结构住宅的经济效益
进行详细分析，全面公正地反映钢结构住宅与混凝土结构住宅之间的差异与优劣，
并根据评价的结果提出钢结构住宅今后的发展方向。
In the end of 1990's, with great increasing of steel output, it provides architecture industry with ample repertory of raw and processed materials, one new pattern structural system -- steel frames system house have been widely attached importance and opened out and researched. By far, the research of this system has come generally into the phase of startup, one side this new pattern is studied and practiced by the architecture industry, some steel frames system houses have been made experiments and much constructive experience and technological production have been obtained; one the other hand, some desiderate undone technical problems have been found in practice.
Steel frames system houses were considered as investigative object, through classified and contrastive investigative way, comprehensive technical research is carried through in this paper.
Firstly, in allusion to constructional degree in the factory, construction structure and efficiency, using amount of steel, scope and structural cost, in this paper it was put up comprehensive compare and analyse to using type of steel in steel frames system houses, choice of residential system, wall material and fireproofing, as well as node conformation, thus, according as actual circumstances, good scheme may be selected.
Secondly, in allusion to earthquake intensity in different area, some corresponding structural types were provided, at the same time, the rationality and economy of structural system were also explained by calculation. By example, it was approved that it was more rational and economic to adopt steel frames system compared with steel frames and tube structure system for multiplayer residential building in 6 degree aseismatic area. For one to three-storey residential steel building in 8 degree aseismatic area, pure frame structure may be adopted; For six to six-storey above residential steel building, in order to increase the rigidity of structure and fulfill the demand of interlayer- horizontal displacement and total lateral sway rigidity, frame structure - supporting system may be adopted. Meantime, by dint of the SBS- PSC residential steel building system that opened out by one Inc. of Peking, it has been proved that steel frame structure - concrete inner core system is feasible and economic in 8 degree aseismatic area. This result incarnates corking reality meaning for the application and generalization of multiplayer residential steel buildings.
Thirdly, in this paper some actual and effective technical parameters were cited in practical projects, economic benefit of residential steel buildings was analyzed in detail, the difference and merit rating between residential steel buildings and concrete residential buildings were reflected all-around. At last, according as evaluation result, the developmental direction of residential steel buildings was put up.
原材料储备，一种新型的居住建筑体系--钥结构体系住宅开始在我国得到越来越
广泛的重视与开发研究。到目前，对该体系的研究已进入全面启动阶段，一方面各
地建筑业积极参与这一新体系的研究和实践，并有了一批钢结构住宅试点和示范的
建设经验和科技成果；另一方面，在建设实践中也发现了大量亟待解决的技术性问
题。
本论文以钢结构住宅作为研究对象，运用分类和对比的研究方法对该体系进行
全面的技术经济性研究。
1． 从工厂装配化程度、施工组织和效率、用钢量、适用范围、建筑造价等角度
出发，对钢结构住宅用钢类型、住宅体系的选型、墙体材料及防火、构造节点等进
行综合比较和分析，以便根据实际情况，择优选择。
2． 针对地区间地震设防烈度的不同提出了相应的结构类型，并用计算说明结
构体系的合理性和经济性。用实例论证了六度抗震地区多层住宅楼采用钢框架结构
比钢框筒结构更加经济合理，以及8度抗震地区1～3层钢结构住宅，可以采用纯
框架结构，6层及6层以上钢结构住宅，可以采用框架--支撑体系增大结构的刚
度，满足层间水平位移和总侧移刚度的要求，并以北京赛博思金属结构有限公司开
发的SBS-PSC钢结构住宅结构体系为例，说明八度抗震地区住宅采用钢框架---混
凝土内筒的可行性和经济性，其结果对于多层钢结构住宅的应用推广有着很好的现
实意义。
3． 文中引用了数个工程实例真实有效的技术参数，对钢结构住宅的经济效益
进行详细分析，全面公正地反映钢结构住宅与混凝土结构住宅之间的差异与优劣，
并根据评价的结果提出钢结构住宅今后的发展方向。
In the end of 1990's, with great increasing of steel output, it provides architecture industry with ample repertory of raw and processed materials, one new pattern structural system -- steel frames system house have been widely attached importance and opened out and researched. By far, the research of this system has come generally into the phase of startup, one side this new pattern is studied and practiced by the architecture industry, some steel frames system houses have been made experiments and much constructive experience and technological production have been obtained; one the other hand, some desiderate undone technical problems have been found in practice.
Steel frames system houses were considered as investigative object, through classified and contrastive investigative way, comprehensive technical research is carried through in this paper.
Firstly, in allusion to constructional degree in the factory, construction structure and efficiency, using amount of steel, scope and structural cost, in this paper it was put up comprehensive compare and analyse to using type of steel in steel frames system houses, choice of residential system, wall material and fireproofing, as well as node conformation, thus, according as actual circumstances, good scheme may be selected.
Secondly, in allusion to earthquake intensity in different area, some corresponding structural types were provided, at the same time, the rationality and economy of structural system were also explained by calculation. By example, it was approved that it was more rational and economic to adopt steel frames system compared with steel frames and tube structure system for multiplayer residential building in 6 degree aseismatic area. For one to three-storey residential steel building in 8 degree aseismatic area, pure frame structure may be adopted; For six to six-storey above residential steel building, in order to increase the rigidity of structure and fulfill the demand of interlayer- horizontal displacement and total lateral sway rigidity, frame structure - supporting system may be adopted. Meantime, by dint of the SBS- PSC residential steel building system that opened out by one Inc. of Peking, it has been proved that steel frame structure - concrete inner core system is feasible and economic in 8 degree aseismatic area. This result incarnates corking reality meaning for the application and generalization of multiplayer residential steel buildings.
Thirdly, in this paper some actual and effective technical parameters were cited in practical projects, economic benefit of residential steel buildings was analyzed in detail, the difference and merit rating between residential steel buildings and concrete residential buildings were reflected all-around. At last, according as evaluation result, the developmental direction of residential steel buildings was put up.
引文
[1] 李志林．国外轻钢结构体系探源[J]．工业建筑，1999，(1)
[2] 贾连光，梁玉君，周广师，王强．我国多层轻型房屋钢结构建筑的应用与展 望．沈阳建筑工程学院学报，2001，(2)
[3] 弓晓芸，严虹．国外工业化钢结构住宅应用探讨．工业建筑，2001，(8)
[4] 王明贵，张莉若．住宅产业现代化和钢结构住宅．建筑科学，2001，(6)
[5] 张跃峰．轻钢结构住宅的结构体系初探[J]．结构工程师(增刊)，2000
[6] 刘歌青，石永久，王元清，陈宏，张勇．纯框架体系在多层轻钢结构住宅中 的应用研究．工业建筑，2002，(12)
[7] 王新武，管克俭，段棋成．轻钢结构住宅结构体系及应用．洛阳工业高等专 科学校学报，2002，(12)
[8] 杨尉彪等．高层建筑钢结构梁柱节点试验研究．建筑结构，2001，(08)
[9] 弓晓芸．轻钢结构建筑的应用及发展[J]．工业建筑，2002，(5)
[10] 颜宏亮，马林．墙体改革与轻钢结构住宅体系的发展[J]．住宅科技，2000， (8)
[11] 蔡玉春，王建平．SBS-PSC多层钢框剪住宅体系研究及应用．施工技术， 2002，(8)
[12] 戴复东，朱伯龙，李鑫全．轻钢轻板住宅建筑体系-中国住宅发展方向．建 筑学报，1998，(12)
[13] 李忠富．国外住宅科技状况与发展趋势．住宅科技，2000，(3)
[14] 王元清，石永久．多层轻钢房屋钢结构的设计与应用研究．建筑结构，1999， (6)
[15] 黄仁尧．美国轻型钢结构房屋的特点．工业建筑，1991，(6)
[16] 罗隽．90年代钢结构在英国建筑中的应用．世界建筑，1997，(11)
[17] 刘承宗，周志勇．我国轻钢建筑及其发展问题探讨[J]．工业建筑，2000， (4)
[18] 高光虎．多高层轻型钢结构住宅设计[J]．建筑结构，2001，(8)
[19] 陈全，石永久，王元清，陈宏．钢-混凝土叠合板组合楼盖在多层轻钢房 屋的应用[J]．工业建筑，2001，(6)
[20] 侯兆欣．我国住宅钢结构体系推广应用中的几个问题．施工技术，2000，(7)
[21] 贾连光，梁玉君，周广师，王强．我国多层轻型房屋钢结构建筑的应用与 展望．沈阳建筑工程学院学报，2001，(17)
[22] 华春辉，何文汇，江飞．某多层轻钢别墅的结构设计．工业建筑，2001，(1)
[23] 罗家谦主编．《高层建筑钢结构设计参考》．北京建筑设计研究院，1995
[24] 黎钟，高云虹著．《钢结构》．高等教育出版社，1990年
[25] 永毓栋，王志骞．《钢结构稳定性原理》．西安交通大学出版社，1991
[26] 包世华，方鄂华．《高层建筑结构设计》．清华大学出版社，1990年
[27] 陈富生，邱国桦，范重著．《高层建筑钢结构设计》．中国建筑工业出版社， 2000年
[28] 孙晓彦，徐坷．多层钢结构住宅设计．2002年全国建筑钢结构行业大会论文 集，2002年
[29] 程鹏，童根树．单跨两层框架的稳定性．钢结构，2001(2) ，vol16
[30] 许红胜，舒兴平，尚守平．考虑节点域剪切变形的空间钢框架结构分析．钢 结构，2000(2) ，vol15
[31] 刘世平，李银山．剪切型多层钢框架抗震优化设计．天津大学学报，第30 卷第4期Vol．30 No．4
[32] 徐彬，梁启智．高层框筒结构二阶分析变分摄动法．华南理工大学学报(自 然科学版)，Vol．28No．ZFebruary．2000
[33] 郑廷银，董军，朱慧．高层钢结构双重抗侧力体系的二阶简化分析．南京建 筑工程学院学报，Sum No．57
[34] 梁启智，方兴华，裴兴无．带支撑钢框架结构的抗风可靠度二阶分析．华南 理工大学学报(自然科学版)，Vol．26 No．2 February．1998
[35] 陈加猛，梁启智，张晓虹．高层筒中筒结构的二阶分析．华南理工大学学报 (自然科学版)，Vol．26 No．8 August．1998
[36] 舒赣平，孟宪德，王培．轻钢住宅结构体系及其应用．工业建筑，2000，(8)
[37] 黄庆丰．框架结构二阶位移实用计算．华侨大学学报(自然科笔版)，Vol．23 No．1 Jan，2002
[38] 张跃峰．低层居住建筑中的轻钢龙骨体系．钢结构，2001(2) ，vol．16，NO．52
[39] 李洁，黄明鑫．多层轻型钢结构住宅建筑-结构体系及关联技术．建筑钢结 构进展与市场，2003
[40] 弓晓芸，严虹．国外工业化钢结构住宅应用探讨．工业建筑，2001，(8)
[41] 王明贵，张莉若．住宅产业现代化和钢结构住宅．建筑科学，2001，(17)
[42] 上海钢结构住宅研讨会．2002，11
[43] 上海国际钢结构成果展览会暨技术交流会论文．2002,6
[44] 张唯恭，胡智敏．台湾钢结构建筑及H型钢之使用．建筑钢结构进展，2002， 1
[45] 国外住宅产业及其发展措施．建设部科技信息研究所资料，2001
[46] 建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
[47] 建筑设计防火规范(GBJ16-87)
[48] 住宅设计规范(GB50096-1999)
[49] 民用建筑热工设计规范(GB50176-93)
[50] 高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程(上海市标准)，2002年4月
[51] 余洲亮．金属建筑系统设计与规范．清华大学出版社，2001
[52] 建筑结构构造资料集．中国建筑工业出版社，1990
[53] 谭东．外围护结构新型建材与构造技术．硕士学位论文．上海同济大学， 2000． 12
[54] 陈福广主编．新型墙体材料手册．中国建材出版社，2000，1
[55] Ackroyd, M. H., Design of Flexibly Connected Steel Frames, Final Research Report to the American Iron and Steel Institute for Project No. 333, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York. 1985
[56] Eduardo Bayo, Alfonso Loureiro, "An efficient and direct method for buckling analysis of steel frame structures", Journal of Constructional steel research 57, 2001．
[57] C . J. Earls, "On the notion of effective lenth for single angle
geometric axis flexure , Journal of Constructional steel research 58, 2002．
[58] C . M. Wang, K. H. Ng, 5． Kitipornchai, "Stability criteria for Timoshenko columns with intermediate and end concentrated axial loads", Journal of Constructional steel research 58, 2002．
[59] W .F.Chen, 《Stability Design of Steel Frames》, CRC Press, 1991．
[60] AISC(1989) Specification for Structural Steel Blllidings?
Allowable Stress Design and Plastic Design, Ninth Edition, Chicago, IL
[61] AISC( 1986) Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings, First Edition, Chicago, IL.
[62] Barakat, M. A, "Simplified Design Analysis of Frames with SemiRigid Connections, Ph. D.Thesis", School of Civil Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 1988．
[2] 贾连光，梁玉君，周广师，王强．我国多层轻型房屋钢结构建筑的应用与展 望．沈阳建筑工程学院学报，2001，(2)
[3] 弓晓芸，严虹．国外工业化钢结构住宅应用探讨．工业建筑，2001，(8)
[4] 王明贵，张莉若．住宅产业现代化和钢结构住宅．建筑科学，2001，(6)
[5] 张跃峰．轻钢结构住宅的结构体系初探[J]．结构工程师(增刊)，2000
[6] 刘歌青，石永久，王元清，陈宏，张勇．纯框架体系在多层轻钢结构住宅中 的应用研究．工业建筑，2002，(12)
[7] 王新武，管克俭，段棋成．轻钢结构住宅结构体系及应用．洛阳工业高等专 科学校学报，2002，(12)
[8] 杨尉彪等．高层建筑钢结构梁柱节点试验研究．建筑结构，2001，(08)
[9] 弓晓芸．轻钢结构建筑的应用及发展[J]．工业建筑，2002，(5)
[10] 颜宏亮，马林．墙体改革与轻钢结构住宅体系的发展[J]．住宅科技，2000， (8)
[11] 蔡玉春，王建平．SBS-PSC多层钢框剪住宅体系研究及应用．施工技术， 2002，(8)
[12] 戴复东，朱伯龙，李鑫全．轻钢轻板住宅建筑体系-中国住宅发展方向．建 筑学报，1998，(12)
[13] 李忠富．国外住宅科技状况与发展趋势．住宅科技，2000，(3)
[14] 王元清，石永久．多层轻钢房屋钢结构的设计与应用研究．建筑结构，1999， (6)
[15] 黄仁尧．美国轻型钢结构房屋的特点．工业建筑，1991，(6)
[16] 罗隽．90年代钢结构在英国建筑中的应用．世界建筑，1997，(11)
[17] 刘承宗，周志勇．我国轻钢建筑及其发展问题探讨[J]．工业建筑，2000， (4)
[18] 高光虎．多高层轻型钢结构住宅设计[J]．建筑结构，2001，(8)
[19] 陈全，石永久，王元清，陈宏．钢-混凝土叠合板组合楼盖在多层轻钢房 屋的应用[J]．工业建筑，2001，(6)
[20] 侯兆欣．我国住宅钢结构体系推广应用中的几个问题．施工技术，2000，(7)
[21] 贾连光，梁玉君，周广师，王强．我国多层轻型房屋钢结构建筑的应用与 展望．沈阳建筑工程学院学报，2001，(17)
[22] 华春辉，何文汇，江飞．某多层轻钢别墅的结构设计．工业建筑，2001，(1)
[23] 罗家谦主编．《高层建筑钢结构设计参考》．北京建筑设计研究院，1995
[24] 黎钟，高云虹著．《钢结构》．高等教育出版社，1990年
[25] 永毓栋，王志骞．《钢结构稳定性原理》．西安交通大学出版社，1991
[26] 包世华，方鄂华．《高层建筑结构设计》．清华大学出版社，1990年
[27] 陈富生，邱国桦，范重著．《高层建筑钢结构设计》．中国建筑工业出版社， 2000年
[28] 孙晓彦，徐坷．多层钢结构住宅设计．2002年全国建筑钢结构行业大会论文 集，2002年
[29] 程鹏，童根树．单跨两层框架的稳定性．钢结构，2001(2) ，vol16
[30] 许红胜，舒兴平，尚守平．考虑节点域剪切变形的空间钢框架结构分析．钢 结构，2000(2) ，vol15
[31] 刘世平，李银山．剪切型多层钢框架抗震优化设计．天津大学学报，第30 卷第4期Vol．30 No．4
[32] 徐彬，梁启智．高层框筒结构二阶分析变分摄动法．华南理工大学学报(自 然科学版)，Vol．28No．ZFebruary．2000
[33] 郑廷银，董军，朱慧．高层钢结构双重抗侧力体系的二阶简化分析．南京建 筑工程学院学报，Sum No．57
[34] 梁启智，方兴华，裴兴无．带支撑钢框架结构的抗风可靠度二阶分析．华南 理工大学学报(自然科学版)，Vol．26 No．2 February．1998
[35] 陈加猛，梁启智，张晓虹．高层筒中筒结构的二阶分析．华南理工大学学报 (自然科学版)，Vol．26 No．8 August．1998
[36] 舒赣平，孟宪德，王培．轻钢住宅结构体系及其应用．工业建筑，2000，(8)
[37] 黄庆丰．框架结构二阶位移实用计算．华侨大学学报(自然科笔版)，Vol．23 No．1 Jan，2002
[38] 张跃峰．低层居住建筑中的轻钢龙骨体系．钢结构，2001(2) ，vol．16，NO．52
[39] 李洁，黄明鑫．多层轻型钢结构住宅建筑-结构体系及关联技术．建筑钢结 构进展与市场，2003
[40] 弓晓芸，严虹．国外工业化钢结构住宅应用探讨．工业建筑，2001，(8)
[41] 王明贵，张莉若．住宅产业现代化和钢结构住宅．建筑科学，2001，(17)
[42] 上海钢结构住宅研讨会．2002，11
[43] 上海国际钢结构成果展览会暨技术交流会论文．2002,6
[44] 张唯恭，胡智敏．台湾钢结构建筑及H型钢之使用．建筑钢结构进展，2002， 1
[45] 国外住宅产业及其发展措施．建设部科技信息研究所资料，2001
[46] 建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
[47] 建筑设计防火规范(GBJ16-87)
[48] 住宅设计规范(GB50096-1999)
[49] 民用建筑热工设计规范(GB50176-93)
[50] 高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程(上海市标准)，2002年4月
[51] 余洲亮．金属建筑系统设计与规范．清华大学出版社，2001
[52] 建筑结构构造资料集．中国建筑工业出版社，1990
[53] 谭东．外围护结构新型建材与构造技术．硕士学位论文．上海同济大学， 2000． 12
[54] 陈福广主编．新型墙体材料手册．中国建材出版社，2000，1
[55] Ackroyd, M. H., Design of Flexibly Connected Steel Frames, Final Research Report to the American Iron and Steel Institute for Project No. 333, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York. 1985
[56] Eduardo Bayo, Alfonso Loureiro, "An efficient and direct method for buckling analysis of steel frame structures", Journal of Constructional steel research 57, 2001．
[57] C . J. Earls, "On the notion of effective lenth for single angle
geometric axis flexure , Journal of Constructional steel research 58, 2002．
[58] C . M. Wang, K. H. Ng, 5． Kitipornchai, "Stability criteria for Timoshenko columns with intermediate and end concentrated axial loads", Journal of Constructional steel research 58, 2002．
[59] W .F.Chen, 《Stability Design of Steel Frames》, CRC Press, 1991．
[60] AISC(1989) Specification for Structural Steel Blllidings?
Allowable Stress Design and Plastic Design, Ninth Edition, Chicago, IL
[61] AISC( 1986) Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings, First Edition, Chicago, IL.
[62] Barakat, M. A, "Simplified Design Analysis of Frames with SemiRigid Connections, Ph. D.Thesis", School of Civil Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 1988．
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