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摘 要：建筑业是我国国民经济的支柱产业。近年来，随着我国建筑业的不断扩张，其带动的相关产业也在迅速发展，为改善居民生活和社会发展做出了重要贡献。但是，我国建筑业在装配式方面一直是大而不强，建筑设计水平有待提高，施工现场安全设备不完善，组织模式落后，市场违法行为依然存在，环境污染严重。随着中国特色新型城镇化道路的推进，国家出台了多项政策，倡导发展装配式建筑，扭转建筑业转型升级的局面。装配式钢结构具有抗震性能好、重量轻、回收率高、工期短、空间利用率高、环保节能等优点，满足了现阶段我国装配式建筑产业发展的需要，具有广泛的应用前景。
目前，国外装配式钢结构住宅的发展已经相当成熟，但我国尚处于起步阶段。因此，有必要对我国装配式钢结构进行研究，弥补我国装配式钢结构发展的不足，促进装配式钢结构在住宅产业化道路上的发展。本文的研究内容包括：
以装配式钢结构为研究对象，参考国内外相关文献，根据国外装配式钢结构的发展现状，了解国内外钢结构的发展现状，研究发现，我国装配式钢结构产业化发展仍有很大的提升空间，值得借鉴；
根据对我国装配式钢结构产业化的研究，建筑产业化是推进新型城市化发展的重要措施。本文结合国外的发展经验，找出了目前我国装配式钢结构产业化发展滞后的原因，并根据中国国情提出了加快装配式钢结构产业化发展的若干建议和措施，为加快工业化发展奠定基础；
（3） 标准化是实现工业化的前提。本文回顾了国内外装配式钢结构标准化设计研究的现状，总结了我国装配式钢结构标准化设计研究的不足和存在的问题，提出了切实可行的改进方案，完善标准化建设体系，加强标准化对新型城镇化建设的指导，促进我国装配式钢结构建设稳步发展；（4）装配式钢结构的设计离不开模块化的设计思想，目前我国装配式钢结构模块化应用还很少。通过对国内外模块化建筑以及针对装配式钢结构模块化设计进行研究分析，总结适合我国国情的装配式钢结构模块化设计发展措施，以期满足人们对于居住环境多样化的需求。
关键词：装配式钢结构住宅，产业化，模块化，标准化设计
与传统的现浇建筑相比，预制建筑在建筑发展过程中具有非常显著的优势：保障建筑质量、节约能源、绿色环保、节省了许多劳动力并使劳动条件得到改善、在冬季施工也很方便等。在诸多优势的奠基下，装配式建筑的发展中存在着瓶颈，如在生产过程中所用成本高、效率低等，这些都导致了装配式在我国推进困难。我国现在的大趋势是积极推动被动式、低耗能的建筑，装配式钢结构的发展有了新的契机，装配式住宅产业化大大推动了节能住宅产业化的革新。
建筑业作为中国百产业的基础，自改革开放以来，发展迅速，规模不断扩大，带动了相关产业的发展，为经济社会发展、城乡建设和居民生活的改善做出了重要贡献。但我国建筑业仍然大而不强。随着成镇化的建设推进，传统砖混结构、框架结构和剪力墙结构存在一系列问题：（一）建筑施工过程资源消耗量大，垃圾生产量较大。据有效统计，仅建筑业能耗就占社会总能耗的30%左右，建筑垃圾年产生量高达15-24亿吨[1]；（二）湿作业的施工方式，不紧水资源浪费严重，而且造成严重的环境污染，对生态系统的平衡造成威胁；耐候性差，受天气影响严重；（三）传统的现浇施工模式，较多的工人需求量，存在工人劳动强度大、生产效率低、施工周期长等问题。这些问题都一定程度上阻碍着我国现代化建筑行业转型发展，这也将是影响城市化发展的重要因素。因此，从工业生产、装配式建设等方面对建筑业进行转型升级，促进新型城镇化发展，满足我国可持续发展的要求，具有重要意义。
（a） （b）
（a） （b）
图1-1 传统建筑施工现场
一直以来我国积极推进发展装配式建筑，但目前我国建筑业发展仍以现浇为主，新建建筑中装配式建筑比例较低，规模化程度不高，与绿色产业化建筑的发展目标存在一定差距。装配式钢结构是最符合“绿色产业化建筑”的结构形式[2]，因为钢结构本身就是在工厂生产加工，产业化程度高，同时也可以实现钢结构设计、生产、施工、安装一体化，来提升我国住宅产业化的发展。因此，发展装配式钢结构住宅结构体系是我国未来建筑业发展的必经之路。
21世纪以来，全球发展提倡资源节约。中国作为全球人口大国和最大发展中国家之一，能源资源消耗极为严重，且我国目前铁矿石、森林、水资源等建筑业所必须的资源匮乏，其中建筑活动占我国资源消耗的重要部分，占人类消耗总自然资源的40%左右，与此同时，产生的建筑垃圾约占整个城市垃圾总量的30%-50%
[3]。因此，走绿色可持续发展道路是我国建筑业未来的发展趋势。
装配式建筑作为我国建筑业的新兴产业，通过工厂生产预制构部件，运送到施工现场由吊车等垂直运输设备进行吊组装搭建而成的建筑，是实现从传统的“建房子”到“搭房子”的转型。发展装配式建筑对于节约资源，保护生态环境，提高劳动效率缩短施工周期及保障施工质量等具有重要意义，是建筑产业化进一步实现高效率、高质量发展的重要举措。发展绿色装配式钢结构建筑是未来建筑业走可持续发展道路的迫切需求。
根据住房和城乡建设部发布的《第十三个五年预制建筑行动计划》，2018年6月25日，河南省作为建设大省，为贯彻落实《河南省人民政府办公厅关于开展预制板施工的实施意见》（豫政办〔2017〕153号），根据《河南省装配式建筑产业基地管理办法》（豫建科（2017）31号），通过设立申报单位，由市住建部门推荐，各部委、各机构组织专家会议，评审并现场审核。河南省45家公司获批省级名单公布预制构件产业基地，截至2018年底，全国已有30个城市、195家企业，首批预制建筑示范城市和产业基地获批并公布。到2020年，我国预制建筑将达到占新建建筑15%以上、2050年占新建建筑40%以上的新目标。因地制宜，培育50多个示范城市和200多个预制建筑业示范基地。
自2000年以来，我国国民经济实力明显增强，钢产量稳居世界强国。在建筑产业化蓬勃发展的大背景下，钢结构发展面临着前所未有的机遇。据有关数据记录，我国钢材产业正处于一个产能过剩时期，钢铁的产能利用率不高，价格低迷，2015年，我国出现多数大型钢铁企业陷入亏损，导致原钢材出现廉价的竞争经营局面。
如图所示，到2019年达到8500万吨，相比十年前增长了5400万吨，最快年增长率达到21.3%，充分体现出我国钢结构的发展迅速。随着建筑装配式钢结构行业的不断发展，势必为钢结构的发展带来机遇。
图1-2 我国钢结构年产量统计
钢结构应用跨越行业领域广泛，包括轻型厂房仓库、多高层写字楼、大跨度体育场、输变电铁塔、公路桥梁、海洋石油钻井平台等。目前，我国钢结构的应用领域主要集中于商业、场馆、厂房等，应用于住宅、学校、医院等的钢结构分别仅占全部钢结构的3%左右。因此，装配式钢结构具有着十分显著的优点：轻型、便捷、大跨、强度高、安全性高、荷载能力强等。
图1-2钢结构行业主要分类及应用
钢结构行业主要分类及应用 | ||
分类 | 主要用途 | 主要特点 |
轻型钢结构 | 轻型工业厂房、仓库、各类交易市场等 | 轻型、便捷 |
多高层重钢结构 | 大型公共建筑、写字楼、电视塔等 | 高耸、 |
大跨度空间钢结构 | 轻型工业厂房、机场航站楼、会展中心、体育场馆、剧场等 | 大跨、空间大 |
电力钢结构 | 电厂、输变电铁塔等 | 自重轻、强度高 |
桥梁钢结构 | 公路铁路桥梁、市政桥梁等 | 跨度大、荷载能力强 |
海洋石油钢结构 | 海洋石油钻井平台等 | 强度高、安全性高 |
图1-3 我国钢结构在下游的应用比例
装配式钢结构以其自身的优势，有着绿色、环保、可持续的发展方向，赢得政府青睐，《“十三五”装配式建筑行动方案》要求我国装配式建筑在新建建筑中的比例，2020年不低于15%、2025年达到30%。目前，中国装配式钢结构建筑不断大力推进[4]，2015年以来，我们制定了预制构件发展目标，确定了重点区域，引导我国预制构件快速、有效、健康发展，我国相继出台了多层面、多方位鼓励政策。
图1-4 国家关于装配式建筑相关政策
装配式钢结构是通过标准化的设计，然后在工厂进行标准化部品部件的加工生产，进而将标准的部品部件制作成房屋单元，运送至施工现场进行拼装组合成多样化的住宅户型，与普通结构住宅形式相比，装配式钢结构住宅的优势更为凸出：
（1）空间布置灵活、满足住户对住宅的多种功能要求
与传统结构形式相比，钢材的强度高、横截面小等优势，使得建筑使用面积相对其他结构形式可以增加8%左右[5]。装配式钢结构住宅开间尺寸大，用户装修时可以自由进行分割和布置。此外，室内水、暖、电等管线布置，可以融合于墙柱和楼板中，保证室内空间的完整。
（2）轻质高强、抗震性能优越 、安全性高
钢的自重较轻，约比钢筋混凝土结构轻45%。同时，重量轻，能有效地控制地基、运输、安装等费用。此外，钢材具有韧性好、强度高、塑性变形能力好等特点，对提高房屋的安全可靠性起着重要作用。在装配式钢结构施工过程中，无需使用模板和脚手架。据统计，如果她的市场份额提高5个百分点，可以减少的木材数量相当于9000公顷的森林；可以减少的污水量相当于10个西湖的总量。
（3）高度的工业化、产业化
钢结构本身就是在工厂加工生产，完全符合建筑产业化的要求，钢结构各部件均能够在工厂加工生产，最易实现工厂大规模生产和标准化、系列化发展的，是建筑产业化发展大背景下最主要的结构形式。同时运用计算机辅助制造，能以最快的速度满足用户需求，报价快、效率高。
（4）符合绿色建筑发展的趋势
钢结构住宅在工厂内直接加工后运至现场组装吊装，既有效降低了能耗，又减少了现场施工浪费、工作量和噪声污染；钢结构住宅易拆迁，材料回收率可达70%[6]，符合当前建筑业可持续发展的要求。据统计，传统混凝土结构的碳排放量为740.6kg/m2，而装配式钢结构仅为传统结构的65%，甚至更少；装配式钢结构在施工过程中大大减少了水泥、沙石的需求，不仅施工现场环保，并且在减少矿挖、运输的过程中减少了废弃等碳的排放量。
（5）缩短建造周期、提高产品质量高
装配式钢结构住宅的工厂化的特点，设计与现场生产手段紧密结合，促进各类工作的协调一致，不仅能够提高建筑部件的精密程度，更能提高整体效率，缩短工期，把工人从繁重的劳动当中解放出来。例如：远大15天实现30层大楼的顺利完工，15层新方舟酒店的一周奇迹、一天建成远大馆[7]等。
（6）钢结构住宅有利于住宅品质的全面提升
我国房地产开发总量很大，但住房质量参差不齐。住宅产业化可以提高零部件的质量和性能，实现住宅产品的系统配套，有效减少传统施工方法因养护时间、浇筑不密实等原因存在的质量问题，提高住宅质量。
装配式建筑的类型包括装配式钢结构、装配式木结构和装配式混凝土结构三大类。现代建筑在建筑高度、外部造型和周期节能等方面的要求越来越高，而钢结构作为住宅产业化的主要形式之一，钢构件主要是在工厂预制加工为主，大大提升了建筑的综合性能，此外，钢结构抗震性能好，强度高，自重轻，基础造价相对较低，钢结构的整体性能远远优于传统的住宅结构，这使得预制钢结构建筑的比例越来越大。因此我国建筑行业的未来目标也着眼于大力发展装配式钢结构建筑上。
钢结构住宅的优势是显而易见的。目前我国一二线城市房价不断攀升、供应不足等社会问题严重。2013年，习书记针对如何加快保障性住房时强调：加快推进保障性住房，是满足居民基本住房需求，早日实现居民住有所居的重要任务，特别是现在，国家高度重视扶贫工作，扶贫工作进入攻坚阶段。做好低层钢结构住宅也是人们向往美好生活的重要组成部分。
保障性住房户型小，布局标准。采用装配式住宅产业化的生产方式建造保障性住房：一方面，可以实现保障性住房大规模的生产建造；另一方面保障性住房的推进，也有助于我国装配式住宅产业化建造技术的发展，目前我国相关技术还较落后，可以以此为基础，来推进此项技术在我国的发展[8]。
目前，我国已有大批的钢结构装配式试点基地。例如：江苏共有29个国级、省级示范建设基地；2020年海南省开始做为装配式钢结构建筑示范基地，带动海南省整个装配式钢结构建筑的发展；江西省南昌、九江、赣州、抚州、宜春、新余市等多个市成为第一批试点城市，促进建筑产业化转型升级；郑州首家装配式钢结构智能工厂落地郑州，同时也代表着河南装配式建筑业发展的方向等。
目前，我国许多省份的钢结构住宅试点项目都包含了钢结构农村预制构件住宅的目标和内容，因此，今后，钢结构预制构件住宅的发展路径应该从低层和高层两个领域展开。低层住宅和高层住宅的使用要求不同。与农村地区的低层住宅一样，它们通常是单体建筑。室内隔音不是主要问题。主要问题是解决外墙开裂和渗水问题。严格控制造价，采用轻钢结构。城市小高层住宅需要充分发挥钢结构抗震性能好、自重轻、施工轻等优点。建筑自重轻基础的造价相应降低，从而发挥钢结构施工速度的优势。对于工期要求严格的建筑，预制钢结构住宅具有很大的发展潜力。
预制钢结构住宅的特点是可以在工厂内实现大规模的生产加工，在装配式建筑中的发展具有独特的优势。国内装配式钢结构起步较晚，大多数地区，钢结构住宅发展缓慢，部分住宅不够合理，缺乏模块化的建设理念和统一的标准化模式体系。针对现代社会的居住需求，装配式钢结构住宅的设计既要遵循建筑结构的客观规律，又要适应现代社会的需要，以人为本，关注住宅的使用功能，本文从以下几个方面展开分析：
本文论述了预制钢结构在国内外的发展，分析了预制钢结构住宅在我国的应用；
（2）随着人们生活水平的提高，越来越高居住需求也发生着巨大变化。新农村建设的关键是住宅的更新建设，装配式钢结构住宅的优点居多，大量推广装配式钢结构住宅对于改善农村面貌、推动居民生活的现代化以及新农村建设具有重要意义；
（3） 结合国内外装配式钢结构的发展现状，对装配式钢结构住宅产业化发展中存在的问题提出了建议和要求，以促进钢结构住宅产业化的快速发展；
（4）我国装配式钢结构技术缺乏标准的设计依据、统一的模块化体系，很难实现工厂制造、大批量生产。本文通过对成熟装配式钢结构建筑体系中模块化设计的应用，以及住宅模块化如何实现对住宅系统的分解和组合进行分析解读，得出模块化设计对于钢结构住宅的设计、提升钢结构住宅的多样性具有重要的意义。
20世纪50年代以来，受“二战”的影响，住房需求急剧增加。一些国家工业化建设了大量的住房，并逐步形成了标准的住房体系。在国外，预制钢结构住宅的研究和应用比较早，产业化水平比较成熟，例如欧美日等发达国家已经建成了从钢结构住宅的设计、生产、施工、维修、回收等全过程管理的住宅一体化体系。装配式钢结构住宅在提高社会整体效益和人民生活水平的同时大大降低了对资源的消耗。钢结构建筑，与木结构、钢筋混凝土结构形成我国三大主要建筑结构形式。同样，钢结构装配式建筑作为我国三大主要装配式建筑形式之一。同后木结构、钢筋混凝土结构相比，装配式钢结构建筑轻质高强、安全性较高、施工节能环保、工期短等优势，是我国目前装配式建筑中应用前景较广的结构形式。
图2-1 装配式钢结构吊装现场
国内钢结构装配式建筑发展始于《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见的通知》的发布，提出不断开发研究新型结构技术，积极推广轻钢框架结构及其配套的装配式板材在建筑领域的应用。十八大之后，装配式钢结构才真正在我国快速发展起来。尤其2016年之后，随着相关政策的出台，各地开始试点工程的建设，大大推进了我国装配式钢结构的发展。
（1）2016年2月6日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，指出要大力扶持发展装配式建筑住宅，积极推广钢结构在装配式建筑住宅的应用。
（2）2017年6月1日，我国《装配式钢结构建筑技术标准》（GB/T51232-2016 ）正式实施。
（3）2018年3月7日，关于住建部发布《住房城乡建设部建筑节能与科技司 2018 年工作要点》中，指出装配式钢结构住宅对改善住宅品质、经济性、舒适性等问题有明显的优势，能够有效推动装配式钢结构在未来住宅领域的蓬勃发展。
（4）2019年7月开始，住建部已相继批复同意湖南、四川、山东、浙江等省，开展“钢结构装配式住宅”建设试点，加快国内装配式钢结构住宅的发展。
（一）产业化发展
我国钢结构住宅产业化起步较晚，主要发展模式是以企业带动为主，其中以湖南的远大可建、浙江杭萧、中建钢构等为主要代表的公司[9]。浙江杭州杭萧钢结构有限公司设计的钢结构住宅体系主要以多层、高层建筑结构为主；湖南远大钢结构住宅体系主要采用装配式斜支撑节点钢结构框架体系，包括梁、柱、地板、墙板等配套构件，可工业化、标准化生产，实现水、电、采暖、通风系统一体化，如长沙“小天鹅”、“T30A塔式酒店”等项目已建成；中建钢结构研发集成装配式绿色钢结构建筑适用于低层和多层建筑。
（二）标准化研究
苗昊逸[10]对国内外装配式标准化进行研究，指出我国标准化研究滞后于国外发达国家25年左右，提出了装配式标准化程度提升方法，为我国装配式建筑标准化程度的综合评价提供指导。
王睿[11]针对陕西地区的农宅空间进行了标准化设计研究，主要研究了陕西地区钢结构农宅的户型标准化设计。
陈腾[12]通过对北京地区传统农宅的调研分析，对北京地区轻钢农宅户型的标准化与多样化设计进行了研究，但研究范围过于局限于农宅的户型，轻钢农宅整体的标准化设计研究有限。
（二）模块化研究
张爱林[13]等人提出了一种模块化装配式斜撑节点，并对采用斜撑节点连接的钢框架进行了试验研究及有限元分析，研究表明模块化装配式带斜撑节点抗震性能良好。
陈志华等人[14]提出一种钢模块建筑结构与传统钢框架结构的连接节点。该节点很好的解决了传统框架与模块建筑的连接问题，但缺乏该节点的受力性能分析，抗震性能未知。
刘学春等人[15]提出了一种模块化多高层钢结构异形柱梁柱节点连接装置，此节点异形柱只有三个腹板和翼缘，决定了其只能用于边节点。
彭天雪[16]从建筑设计的地域特色角度出发，对传统四合院的研究，结合装配式轻钢结构，试图总结和探索出满足现代人需求的新型四合院。
周东飞[17]针对湘中地区人们的生产生活习惯，结合人体尺度的原则及轻钢结构建筑的模数，总结出适合湘中地区的不同功能空间模块。
董竞瑶在以苏南农村为例时研究时，引入模块化设计理念，通过实地调研进行模块参数的选取，构建模块库，针对不同功能类型设计不同模块化的农村住宅。但由于忽视了苏南当地村落建筑风貌特色，设计出的模块化的农房无法融入当地建筑风貌。
杜晓鸥等人[18]通过描述模块化建筑设计的特点，利用标准化的空间单元，通过不同的组合方式实现居住空间的灵活使用。
于鑫[19]提出模块化建筑是建筑多样化以及建筑行业创新的重要途径和方式。通过处理模块化系统、构件、材料之间的关系，试图寻求即适应建筑科技快速发展又有利于限制土地资源匾乏等问题加剧的建筑设计方法。
仝非非[20]对模块化设计在建筑设计的应用方法进行了分析研究，试图寻找一种能够实现模块化设计中的可持续性的目标。
随着环保及节约资源意识的增强，许多发达国家开始大量关于钢结构住宅工业化产品的研究和应用。18世纪工业革命以来，资本主义国家钢铁工业的快速发展大大推动了钢结构技术的发展。从最初钢结构建筑应用于工业厂房，然后大范围应用于工业、商业、办公建筑，到现在的钢结构住宅。现如今已经建立了以钢结构住宅体系为主导、工业化程度高的通用钢结构住宅体系，形成了以通用化、构配件标准化、商品化的住宅产业现代化模式。20世纪70年代至今，钢结构住宅在经济发达国家和地区得到了深入的开发研究，总体走向钢结构发展的成熟阶段。发达国家关于钢结构住宅的科研及工程应用起步较早，目前已经有相当规模的装配式建筑产业化体系，工业化水平相当成熟，对住宅的灵活布置，多样化研究已经有较高的突破。我国钢结构装配式体系及产业化的发展还需借鉴学习国外经验，快速推动我国装配式钢结构的高效稳态的发展。
美国钢结构住宅的施工技术是在传统木结构住宅的基础上发展起来的。它是世界上最早采用钢结构住宅形式的国家之一。1965年至1990年间，美国建筑市场轻型钢结构的比例从15%上升到53%。20世纪80年代以来，美国逐步实现了主要部件和住宅部件的普及，实现了部件的模块化、标准化和系列化，生产效率显著提高，满足了节能环保的要求。1997年，美国颁布了《住宅冷弯型钢框架设计导则》，从多方面指导轻钢龙骨体系住宅的设计和施工。2000年，小钢架房屋约占住宅总面积的20%。
在日本，建筑工业化始于20世纪50年代。作为一个位于地震带的国家，人们对结构的抗震性能提出了更高的要求，轻钢结构住宅良好的抗震性能得到了公众的认可。1969年，日本启动了促进住宅产业标准化的“五年计划”。经过几十年的发展，钢结构住宅构件的工业产品标准已经相当成熟，占总标准的80%以上。结构体系采用单元结构。根据客户需求，在墙体、屋面、室内外装饰、设备安装等模块进行个性化设计。19世纪末，日本已有70%以上的新建建筑实现了钢结构工业化，并形成了较为完整的建筑设计标准化和构件通用化的建筑体[21]。
丹麦是世界上最先将建筑模数列入法规中的国家。1960年，丹麦颁布《全国建筑法》，其中规定“丹麦所有建筑均应采用模数标准，基本模数为：1M（100mm），设计模数为：3M（300mm)”。法规要求新建住宅必须依据模数来设计，提高了住宅建设的效率与标准，保证了建筑构配件之间的通用性。丹麦还成立了包含200余家厂商在内的建筑协会来指导行业的发展，在推广标准化的基础上，丹麦也在大力推广住宅多样化的发展，通过多种空间组合，实现装配式轻钢结构建筑的全方位发展。
意大利BASIS工业化体系是钢结构应用领域全新开发的项目。该体系适用于1～8层钢结构住宅，结构受力合理、抗震性能好、造型新颖多样、居住办公舒适便捷、缩短施工工期等优点。
在澳大利亚，在2000年时钢结构住宅建筑占有超过50%的住宅建筑市场份额。澳大利亚住宅产业化开始的也比较早，随着轻钢材料的大规模生产，轻钢结构体系快速发展，并且于20世纪90年代发布了《冷弯成型结构钢规范》，轻钢结构现己形成了一条成熟的体系。现在澳大利亚钢结构住宅市场占有率己超过50%[22]。
法国是世界上推行建筑工业化较早、也是轻钢结构发展最早的国家之一，历经多年市场发展的需求，逐渐建立起了适合本国轻钢结构建筑的标准化体系，在1978年，法国提出了工业化建房的观点，主要对轻钢结构体系的构造体系进行了总结及规定，把结构与施工区分开来，提高了效率。在1982年，法国开始提倡发展通用部品部件的生产，并整理成了一套部品部件的目录，并且研制出一套系统将同一标准的部品部件划分到一个目录下，并有相关概念标准、施工连接方法等，大大推动了轻钢结构建筑的发展[23]。
瑞典的轻钢结构住宅预制率达95%，是世界上最大的轻型钢结构住宅制造国。20世纪40年代，瑞典就已经开始注重模数化的研究，并在60年代建立起了完善的标准化体系，模块化与标准化设计提高了轻钢结构房屋的建设速度，轻钢结构体系得到了快速的发展。从1960年开始，陆续颁布了主体平面结构尺寸、楼梯、公寓式住宅竖向尺寸、窗户、隔断墙、厨房水槽等行业标准，各种建筑部品标准的颁布为轻钢建筑的发展扫除了障碍，并组成了一个工业标准SIS，该标准为世界上最完善的行业标准之一[24]。目前，瑞典新建住宅中超过70%是采用标准化的设计方法，工业化的方法建造的，模块化与标准化设计提高了轻钢结构房屋的建设速度，轻钢结构体系得到了快速的发展。瑞典的建筑工业化体系发达，其技术水平处于世界领先地位
[25]。
英国开发了一种结构简单、规格标准、可在工厂实现大规模模块化生产的“盒式”钢结构房屋系统。预制轻钢结构住宅在英国的发展呈现出多样化的趋势。混合型、混合型、单元型住宅建筑竞争激烈，各有其优势。轻钢结构建筑蓬勃发展。英国预制钢结构住宅系统按预制构件的出厂等级可分为三个等级：1）构件是在工厂加工制造的，构件都是在工厂加工制造的，构件都是运到现场后用螺栓或自攻螺栓连接的；2）板式结构、钢构件、墙板、屋面板等围护结构是预制的，在工厂用专用模具拼接；3）模块化结构，整个房间作为一个单元在工厂预制，这种结构发展迅速。
（1）市场接受度。首先，对于开发商来说，预制钢结构的施工成本很高。虽然钢结构预制住宅模式的优势，缩短建设周期，降低建设成本，它的前提是有一个相对完善的生产管理体系的钢结构预制房屋，工厂生产的预制组件和配件现场建设大会，从施工人员的专业技术管理，在成熟的制度建设与低成本，可以有效降低相关成本。但目前，工厂配件、专业技术人员和管理人员的生产成本明显高于传统的浇筑施工。其次，钢结构装配式房屋作为一种全新的建筑模式，是设计和施工单位相对较新的市场领域。设计单位或者施工单位缺乏相应的技术管理力量，不愿意主观承担。
(2)目前钢结构装配厂房技术服务存在一些问题。首先，在技术积累方面，无论是设计还是施工管理，都缺乏相应的专业人才、技术和管理力量，导致成本高；第二，在配套服务方面，住房和居住建筑不同于一般的公共建筑，而钢结构预制组件住房需要一套完整的技术标准和产品系统，和一套完整的支持是必要的但是，目前，钢结构市场的分包商只负责结构，而另一些则负责后续维护，装饰，完成建筑产品等活动，导致相应的技术服务标准与质量不一致，以及更复杂的工程质量责任问题。
未来住宅产业化将是国家建筑业的历史性变革，是发展绿色建筑、走可持续发展道路的重要举措。但总而言之,国外钢结构住宅体系已经非常成熟的模块化设计、标准化生产、组装建筑、节能、防火、抗震等方面，特别是应用程序支持的墙壁,地板和其他外壳组件也非常完美，和施工周期特别短，这是值得我们借鉴和学习。目前，我国房屋装配程度不高，且相关技术不成熟，主要体现在:预制钢结构产业化程度不高；标准化程度落后，施工成本高；缺乏满足居民多样性和功能性的模块化设计理念。
在建筑产业现代化发展的潮流下，装配式钢结构住宅由于其抗震性好、高回收利用率等特点得到国家的认可。钢结构住宅产业化相应的支持政策已经相继出台，所谓装配式钢结构住宅产业化，就是工厂直接批量生产建筑构件，以提高住宅生产效率和降低成本。我国住宅产业化发展虽已近40年，但与发达国家相比，仍处于起步阶段，要将住宅产业化推向新高峰，还需要很长的一段探索路程。
住宅工业化：是特定时代背景下的产物，发源于20世纪初的欧洲，为了节约成本，加快住宅的建设速度，其通过在工厂内大批量生产，现场施工。在二战后得到了迅速的发展。随着时代的变迁，住宅工业化追求己从高速率变成高标准[26]，要做好住宅建筑的产业化必须做好住宅建筑的标准化
住宅建筑的标准化就是简化设计和施工流程，采用统一的标准来设计住宅的构件和建筑本身，形成标准化和系列化的住宅部件和产品。如:丹麦将建筑构件进行标准化设计，并且思想构件的通用化，将所有生产厂家的各通用构件都收录到统一的产品目录中，在设计时设计师从目录中选择各个部件进行组装设计，像搭积木一样设计出满足客户需求的个性化的多样化建筑，简化设计流程。因此实现住宅建筑产业化发展的关键是必须快速推行住宅产品构件的标准化、通用化和系列化建设。
住宅产业化包括住宅构件生产的工厂化、施工机械化、管理科学化等方面。建立了全国性的详细的技术规范来保证各工厂生产部件的协调性和通用性，建筑商可以在不同厂家选择不同的构件进行组装，以实现按照自己的想法建筑住宅的思想，也使各房屋部件生产企业可以转注于开发一部分住宅构配件，加强和会分工合作，加快产业化进程，提高生产效率。住宅产业化只有在标准化的条件下才能实施。住宅建筑通过产业化的生产能够提高产品的质量，减少施工现场的作业量，改善作业环境，简化施工流程，以便于实现科学的管理，提高施工效率。
市场化经营要重视市场经济规律，以提供产品和服务为目标，将住宅的开发、设计、生产、运输、施工、维护等连接为一条完整的产业链，包括：（1）生产工业化。所用的构件均在工厂采用最新的科技水平进行快速、批量生产；（2）流通专业化。将住宅的设计、生产和经营分开，是所有部分均具备专业化的流通体系；（3）经营规模化。利用产业集团充足的资金、科技和人力等资本，引导社会各个企业，进行规模化经营；（4）消费个性化。居民的个性化消费需求，能够大大促进住宅产业多样化的发展要求，有助于推荐产业化的快速发展。
住宅产业化的发展主要包括产业化生产的初级阶段，建立住宅产业化生产体系；产业化发展的推进阶段，以提升住宅产品的质量，节约资源为主体；产业化发展的成熟阶段，真正的实现住宅产业化低耗能、低污染、少破坏，实现住宅和居民的和谐共存，也是达到资源节约目标的根本途径。
近年来，面对我国钢铁产量供过于求的状况，需要科学有效的方法来解决。我国建筑行业意识到装配式钢结构体系可以从根本上解决这一问题，因此在全国范围内要求重视与推广。在1950年左右，我国在全国范围内大力推广建筑设计标准化、建筑生产工业化、建筑施工机械化，预制装配式建筑和预制构件首先在建筑造型简单的工业建筑体系中开展[27]；1970年左右，发达国家装配式钢结构建筑体系的大量普及，并得到了广泛的认可，结合我国国情，借鉴发达国家的经验完善补充我国装配式钢结构建筑标准化设计，并逐渐在住宅建筑方面应用装配式钢结构体系[28]；目前，装配式钢结构建筑在我国各省市指定试点项目，根据当地技术发展现状及环境特点，逐步修订完善地标规范，各省市已经有一定规模的装配式钢结构落地项目。
我国装配式钢结构住宅产业化的发展模式包括：
（1）政府鼓励、政策引领
装配式钢结构住宅产业化的发展，急需政府的引领作用，对于政府投资的安置房、新农村建设等项目作为第一批采用钢结构的试点项目，由政府引领带动社会对钢结构技术的认可。根据各地住宅产业和社会经济的发展水平参差不齐，装配式钢结构住宅产业化在发展的过程中，政府需根据当地发展状况制定钢结构住宅产业的详细扶持政策。包括：制定完善模数协调机制，推出通用标准建筑体系；编制相关产品定额和施工定额；培养技术人才，开发、解决相关技术难题；培养技术企业，培养具有研发、设计、加工、安装等装配一体化的集团化企业，提高社会参与度；建立产业基地，实现技术的集成和配套，为装配式钢结构技术的推广创造条件，更快的实现住宅产业化的发展。
(2)集团企业为主
装配式钢结构住宅产业化是集设计、生产、施工、运营等的技术密集型产品，钢结构住宅产业化发展的过程中，需要一批兼具设计、生产、施工、运营的综合能力强的大型集团企业参与，协助政府完成产品的开发、设计和施工的标准化控制、集成化生产和配套化供应的目标。因此具有大型集团化企业的参与是钢结构住宅产业化发展走向成熟的重要因素。
(3)高校技术保障
高校作为专业人才最集中的地方，高校可以利用其雄厚的专业技术实力，为钢结构住宅产业化发展提供知识储备。在钢结构住宅产业化发展中利用其技术优势和科研实力，可以连接设计、施工、生产等单位，为企业进行针对性的技术开发，提升企业在钢结构住宅企业的开发和建设中的积极性。
(4)示范基地先行
国家层面划分试点城市，培养一批带动能力强及符合住宅产业现代化要求的龙头企业，利用其优势全身心研发探究住宅产业化体系，建立推动住宅产业化发展的快速道路。
(5)市场运作
住宅产业化后，住宅就像普通商品一样在市场上流通。在完成标准化和系列化后的钢结构住宅将能满足大规模生产的条件，市场销售不能跟上产业化生产的步伐，则社会化大生产就没有实现的基础。所以，要想钢结构住宅的产业化的成功实施就必须要求有一个成熟、有效的消费市场，当钢结构住宅大量建设后也会促进消费市场的成熟。
钢结构住宅在国外发达国家的发展已相当成熟，然而我国2010年左右，才在国内一线城市和主要的钢铁产区开始出现钢结构高层大厦和住宅工程。在城市现代化建设和住宅产业化的发展当中，钢结构住宅属于新事物，社会大范围的接纳钢结构住宅还需要较长的一段时间积累。总体来看，包括：
（1）人们对钢结构认识不够
业内人士对装配式钢结构认识不够，缺乏积极性及热情。而且人们普遍认为钢结构住宅比普通的钢筋混凝土结构钢材含量高，价格昂贵，对国内钢材质量有偏见以及担心钢结构住宅的安全性等问题。
（2）政策不完善
关于装配式钢结构，由于其起步较晚，目前能够满足设计要求的标准化规范并不完善。虽然国家层面已经出台了不少关于钢结构的规范规程，但针对钢结构住宅的规范很少，对于设计者来说，没有可控设计参考的依据。
（3）钢结构住宅市场发育不完善
目前，钢结构住宅并没有得到社会的广泛认可，没有完善的相关政策扶持，进而导致钢结构住宅市场发育不完善，产业化进程缓慢。这些问题的出现也直接制约着装配式钢结构产业化的发展。
（4）政府、企业管理不协调
装配式钢结构住宅产业化是一个系统的复杂的管理工作，需要政府与企业间的协调配合。政府和企业追求的利益不同、管理不一等人为因素都会影响到政府和企业之间的协调关系。因此，提高各级管理人员的重视度和责任感，对装配式钢结构住宅产业化的协调工作具有积极推动作用。
造价问题一直以来是钢结构住宅认可度不高的主要原因之一。根据国内现有的钢结构住宅经济分析数据，各种结构方案的造价差别很大，主要原因是计算标准不统一。据近年来钢结构住宅项目竣工统计，每平方米造价比普通混凝土建筑高出数百元。这里造价高的主要因素是钢结构后期的维护保养，包括防火、防腐等，其实很多人忽略了钢结构房屋抗震性能好的优点。比如汶川地震后，很多人发现钢结构房屋经过地震试验后破坏程度较低。今后，钢结构住宅将成为首选。大多数人没有通过地震测试，认为传统建筑是安全的。事实上，结构措施不到位的砌体房屋在地震作用下破坏程度很高，在强震作用下会影响生命财产安全。所以缺乏对钢结构住宅的相关技术经济分析，也是产业化滞后的主要原因。另外目前我国关于装配式钢结构经验不足，专业技术人才缺乏， 配套系统不完善，是钢结构住宅的造价是普通住宅造价的1.5倍[29]，因此市场缺乏价格竞争力。
技术问题是一个产业健康持续发展的基础保障。首先，对于商品房，需要结合业主的需求，户型不一，这样就很难实现工厂化的批量生产；再者，我国在模块化和标准化方面研究较少，缺乏标准化体系。虽然，国内现阶段科技实力己经能够对钢结构住宅产业化的发展进程支撑，但是产业化的技术在建筑技术领域的应用研究非常少，住宅产业化的准备工作欠缺。最后，工程技术不成熟不配套将会导致生产出来的产品出现过多的质量问题，住宅产业化的健康发展，无疑是不利的。
住宅建筑的各种设备和管道都很复杂，大部分都需要隐藏在墙体中。在钢结构住宅建筑施工中，有必要采用与墙体同时安装的方法。这就要求所有的东西都必须采用标准化设计，人们不能随意改变房间的布局、线条的方向和室内的装饰，不能体现住宅建筑的个性化。在调查了一些完成的钢结构住宅项目后，居民希望能够像剪力墙住宅一样容易地进行改造。例如，如果电视机对这个位置不满意，我们就移动一个位置，敲几个钉子。而钢结构住宅的隔墙属于轻隔墙。在钢结构住宅的设计中，需要提前安装干预部分，在需要悬挂热水器等重物的地方单独设置龙骨。这些观念需要在居民的意识中逐步改变。因为在日本，住宅产品的集成度特别高，这是不允许使用任意改造阶段的。随着生活水平的提高，我们也将改变室内装饰DIY的方式。事实上，很多人不愿意买粗糙的房子来装饰自己。预制钢结构房屋如果能在未来实现菜单装修，也能保证装修质量和质量。我们相信，人们也会选择预制钢结构房屋。但是，目前的装修市场还不规范，装修质量参差不齐。因此，研究和开发适合于钢结构住宅的水电管网布局是住宅产业化快速升级的基础。毕竟，它必须回到房子的使用功能。目前，钢结构住宅的主要问题不是主体结构，而是结构体系中的薄弱环节。主要问题是外围护结构的装饰体系和三板体系。三板制包括外墙板、内墙板和地板。外围保护系统需要满足安全性、功能性和耐久性的要求。其功能包括水密性、气密性、隔音和热性能，需要相关企业的综合研究。为了解决建筑外防护体系的问题，建筑外装修、建筑内装修、建筑保温等企业需要研究和制造集成产品。
在国家建筑产业化发展过程中，预制钢结构以其抗震性能好、重量轻、施工周期短等优点，具有广阔的应用前景。根据我国装配式钢结构的发展现状和存在的问题，提出了以下产业化发展措施：
（1） 加大政策和企业支持力度
国家应加强政策支持，加大宣传力度，扩大适用范围，提高市场占有率。一方面，要大力扶持相关产业企业，使其积极投入预制钢结构产业化发展进程，加快产业化健康可持续发展。另一方面，在政府投资的建设项目中，优先采用钢结构。
（2） 加强人才培养发展标准化设计体系
鼓励钢结构企业与相关专业院校和科研机构开展学术研究合作，积极承担政府科技计划项目办公室，加强钢结构预制住宅的研究和应用，落实各项问题相关技术研究方面，成立钢结构住宅研发中心，加大科研投入，加强高性能材料研发，推广绿色建材，提高材料构件的稳定性、安全性、舒适性和多样性。制定统一的标准化模块体系和完整的钢结构住宅标准体系。推进预制钢结构在低收入住房、新农村建设、人才公寓等保障性安居工程中的应用。
（3） 示范基地建设
如何实现预制钢结构的快速发展和示范基地的建设，对开展预制施工实践，促进建筑业转型升级具有明显的带动作用。目前，国家大力支持示范基地建设，常州市共有29个国家级和省级示范基地；海南省将于2020年开展钢结构预制构件试点，促进海南省钢结构预制构件的发展。江西省以南昌、九江、赣州、福州、宜春、新余为主要城市，开展装配式钢结构住宅建设试点，以促进建筑产业化转型升级。
（4） 成本控制
进行详细的技术经济分析，降低成本，提高经济效益和性价比。我国钢结构一直处于高质量发展阶段，目前一吨钢的生产成本已从100元提高到300元左右，钢结构企业只有转型升级，提高加工技术，通过产品结构调整，实现节能减排，有效控制成本；扭转钢结构产业现状，必须从建筑产业化转型入手，创新提升工厂加工水平，不断扩大生产规模，实现钢结构的广泛应用。从长远来看，装配式钢结构相对具有成本效益。钢结构预制楼房可以节省大量的人工成本。随着人工成本的增加，预制钢结构可以节省很大一部分人工成本。钢结构总成可回收利用，回收率较高；干法施工不仅可以节约大量资源，缩短工期，避免环境污染，还可以间接控制大量成本。
项目概况：用地面积：8030平方米（装配式钢结构（本案例采用远大可建公司装配式钢结构建筑系统））
建筑总面积：57398m2（包括：地上43420m2，地下13978m2），其中商业约9200m2、办公区域约7660m2、公寓住宅26560m2。
计容面积：43343平方米
建筑高度：商 业20m，地上5层
写字楼78m，地上19层
公 寓74m，地上21层
均有2层地下室
本案例从技术性、经济性两个方面进行比较分析
1、技术性比较
装配式钢结构较传统砼结构，具有建筑品质高、抗震性能好、施工快、绿色环保等优点。明细详下表：
表3-1 装配式钢结构与传统结构的技术性对比
名称 | 传统混凝土结构 | 装配式钢结构 |
优点 | 技术已经成熟、耐久性好 | 质量好、抗震性能好、强度高、施工快，总工期能缩短2/3、空间布置灵活，户内使用面积高、施工过程安全、90%工厂制造、节约材料、自重轻、绿色环保 |
缺点 | 扬尘多、建筑垃圾多、噪音大、工人需求量大、施工的工期长 | 耐火性能差 |
2、经济性比较
装配式是国家发展项目。国家和各省市出台了一系列鼓励和优惠政策。因此，经济比较需要在常规开发成本的基础上增加政策优惠额的扣除。
（1）考虑政策优惠前：
钢结构单方贵1162元·/平方米，贵15%
传统钢筋混凝土结构：单方为7582元/平方米
装配式钢结构：单方为8745元/平方米
（2）考虑政策优惠后：
钢结构单方贵905元/平方米，贵12%
统钢筋混凝土结构：单方为7582元/平方米
装配式钢结构：单方为8488元/平方米
明细详下表：
表3-2 装配式钢结构与传统结构的经济性对比
费用项目 | 传统混凝土结构 | 装配式钢结构 | 成本差额（钢-砼） | 指标差额（钢-砼） | 差额 百分比 | |||
成本（万元） | 单方指标（元/平米） | 成本（万元） | 单方指标（元/平米） | |||||
开发成本 | 32923 | 7582 | 37970 | 8745 | 5047 | 1162 | 15% | |
政策优惠 | - | - | -1115 | -257 | -1115 | -257 | 100% | |
合计 | 32923 | 7582 | 36855 | 8488 | 3932 | 905 | 12% | |
产业化发展是实现装配式钢结构住宅建筑健康、快速、有序发展的关键。产业化发展即以构件标准化为核心，实现生产、施工、管理等完整的产业链。本章对装配式钢结构住宅产业化的概念、发展状况、面临的问题等进行了基本理论分析，结合国内外经验及我国发展现状，总结出我国装配式钢结构住宅产业化发展需做的努力：加大政府扶持、鼓励企业带头、示范基地建设、加大科学研发人才培养、控制成本等推进我国装配式钢结构建设具有重要意义。通过实际案例分析，装配式钢结构无论是在技术性还是在经济性方面都比传统建筑要好很多。
装配式钢结构住宅的标准化设计离不开模块化的设计思想，模块化的设计对于钢结构住宅的标准化生产以及空间的灵活布置具有重要意义。通过对单元式标准模块的设计、制造及组装，实现住宅建设的标准化设计、专业化生产及施工，制造出更加宜居的环境，是我们继续努力的目标。
标准化建设是实现住宅产业化的前提，装配式钢结构建设要想实现产业化，必须对一些重要技术标准进行统一标准化总结，比如对建筑模数、模数协调机制、连接方式等方面进行标准化建设，才能实现构配件的标准化设计、标准化生产，并建立样板房体系，及标准化的钢结构住宅建筑体系，并一步步实现重构造体系向通用体系的过度。做好钢结构住宅的各种构配件及部品的标准化、规格化和系列化以及相互之间的通用性、互换性和协调性，将为钢结构住宅的规模化、工业化发展打好基础。
标准化的定义为：《标准化工作指南》中关于标准化的定义：“在一定范围内获得最佳秩序，对实际或潜在的问题制定共同的可重复使用的规则的活动”一一上述活动主要包括制定发布及实施标准的过程。标准化的核心问题是解决人的问题，标准化工作与社会经济发展的不协调问题，需要有人来发现和研究解决的方法，同时标准化工作是一门基础学科，它为各种学科的发展创造了条件”[30]。通过加强标准化的发展，可以促进行业内以及各行业之间的交流，存进各种交流信息的对等，最终促进产品的改进升级。
建筑标准化是通过合理利用材料，建立完善的标准化体系，包括建筑构件、部件、材料、工程卫生技术设备、建筑及其部件的统一参数，促进构件的通用性和互换性，实现建筑产业化，取得最佳的经济效益，建立相关标准、规范、规则等的制定过程。
住宅建筑标准化是未来住宅发展的风向标，通过住宅建筑的标准化设计，可以大量的节约资源，在保持统一建筑风格的同时，创造更高的经济效益、社会效益和环境效益，最终创造出良好的宜居环境。
规范、图集不完善，甚至设计人员设计过程中没有完善的可依据标准。
标准化设计单一。就目前装配式混凝土结构而言，设计人员在设计时就极力追求规整、简单的构造方式，住宅的相似度极高。装配式钢结构住宅也一样，这样并不能满足居民对于住宅多样性的要求。
技术落后。目前装配式钢结构面临着与建筑部品部件配套的问题，空间合理布局、精细化设计程度不足，对于小户型购买者，提高房间的利用率才是不可忽视的。要想在市场上推广应用，首先得需住户的认可，大力研发。
模数化不协调。模块化协调是构件标准化设计，实现住宅建筑多样性和个性化的基础。目前，我国还没有装配式钢结构的协同模块化设计，很难实现工厂的批量生产及产业化的发展[31]。
随着建筑产业化水平的提高，建筑标准化的重要性日益突出，涉及的领域也在不断扩大。如何将建筑标准化体系应用到提高住宅产业化生产建造效率、节约资源、控制成本上，是目前我国住宅产业化急需解决的问题。
对此，首先，从实际出发，对于标准化，必须考虑到中国的历史文化传统，根据地域差异，考虑到不同的设计风格，每栋建筑都有自己的特点，这将极大地促进中国整体建筑的发展。中国是一个历史悠久、文化多元的国家。经过多年的发展，住宅产品的标准化不仅停留在表面图集和理论上，还可以吸取中国文化的精髓，创作出具有中国特色的作品。
再者，从标准化上下功夫，来降低造价控制成本。例如，实现户型组合的标准化设计，就是采用户型的基本单元组合设计，降低设计成本，缩短设计周期；零件的标准化生产和标准化应用，可以实现批量生产，提高生产效率，缩短工期，可以控制综合造价的提升。
最后，高标准工厂预制一体化将是住宅产业化转型的有效途径。预制钢结构建筑在原有分散构件预制的基础上，实现模块化生产和供应，包括模块化部品部件及模块化建筑单元，提高工厂集成预制比例，提升住宅产业化生产效率。
上述标准化问题的原因，钢结构住宅在满足住户需求的前提下，仍然沿用传统的户型设计，没有一 种系统化的设计理念作为装配式钢结构住宅的指导思想，导致模数不一，很难实现工厂的大规模生产。而模块化设计恰好是一种自上而下的设计，它主要着眼于整个建筑系统，由总而细地将功能进行分解与组合。它可以通过一系列的标准化设计，使得整个建筑系统更加有序、灵活，来提升住宅的品质。
住宅模块化[32]，就是以取得住宅在设计、生产、施工、使用、管理等全生命周期中的最佳效益为目的，以系统为出发点，研究住宅的结构形式，采用分解和组合的方法，建立住宅模块系统，并和建筑结构支撑体系统、围护结构模块系统等物质构成要素共同构成住宅产品的模块化体系，以实现住宅产品的全生命周期的低碳性。
模块化建筑的房间单元均为独立的完整模块，这些模块的主体结构、机械、电气、管道和装饰装修等在工厂预制加工，运至施工现场完成基础连接、模块连接以及公共设施配置等工作，整个现场施工的工作量仅占总工程工作量的10%~15%左右[33]。为了满足人们对住宅多样化的追求和适应住宅市场的激烈竞争，通过对住宅模块化的研究，可以更好的选择适应人们需求的住宅部品，实现最佳的效益和质量。
目前，在西欧、北美、韩国、日本及东南亚等地区的模块化建筑有较多应用与发展[34][35]，关于模块化建筑各方面的研究成果已相当多。
模块化设计不是面向某一个产品，与传统设计区别在于，模块化设计是针对整个产品系统，包括模块化系统总体设计、模块化系列设计、模块化产品设计。从理论上来说，钢结构住宅的大开间、柱网跨度大的特点，是适合模块化发展的。
国外发达国家模块化建筑发展较快，现己有40多年的发展史。相比国外，我国最早是在20世纪90年代开始了对于模块化的研究。
2012年3月建造的461 Dean，是一座32层的高层住宅，位于美国纽约布鲁克林。461 Dean由纽约建筑公司SHoP设计，建筑高度109.4m，建筑面积34万平方英尺。整个建筑由960个预制钢框架模块单元堆叠而成。每个模块单元宽4.57米，长6.10米至15.24米(平均9.10米)，高3米。模块单元全部在工厂加工完成，包括完整的水、暖、电等安装系统，具有很高的部品化率。
（b）
图 4-1 461 Dean模块单元及完工效果图[36]
La Trobe Tower是一座位于澳大利亚墨尔本的商业住宅，高133米，层高44层（包括工厂房间)。该建筑是由澳大利亚Hickory集团建造而成，于201 5年完工，比计划建造工期缩短了9个月。整个建筑由294个模块单元组成，模块单元依靠支撑柱承重，支撑柱间设置的多条拉索以及模块短边设置的剪力墙用以提高模块的抗侧性。模块顶板和地板采用钢筋混凝土结构将模块框架梁一起浇注完成，以提高模块的整体稳定性。La Trobe Tower是目前所有模块化建筑结构中部品化率最高的一种，是澳大利亚最高的预制建筑。
远大T30酒店[37]，该建筑采用远大体系建造，层高为30层，总建筑面积1.7万m2，经过振动台试验证明其有9度抗震性能。整栋建筑为模块化全钢结构，室内装修、设备管线安装均在工厂预制完成，部品化率达到93%。项目工期仅用了15天，创造了工程建造速度的奇迹。另外，T30实现了“5倍节能、20倍空气净化、只产生1%建筑垃圾”，用钢量相比常规建筑节约15%左右 ，混凝土用量少85%左右，建筑成本低25%左右。如图为远大T30酒店吊装施工及完工效果。
（b）
图 4-2 T30模块化钢结构施工现场及效果图
在装配式钢结构住宅发展的过程中，产生过很多优秀的成果，形成了诸如SAR体系、SI体系、百年住宅体系等，在这些住宅体系中，无一例外的都选择对住宅进行拆分，通过对单一部品进行研究，来提升建筑的整体品质，这便是模块化设计在产业化住宅里的应用。
住宅模块化主要是实现对住宅系统的分解和组合。住宅模块如何划分，怎么组合成有效的系统，住宅系统的分解需要遵循什么样的原则、有什么样的技巧，是住宅模块化的核心内容[38]。目前，我国关于模块化研究技术较落后，现有的结构形式并不能凸显结构体系特色。
模数因素
在住宅设计中遵循模数协调，是实现低多层钢结构住宅模块化设计的基本保障，也是解决住宅构配件和设备的配套性、通用性、互换性和拓展性的基础。而住宅模数的确立，同样受多种因素的影响。
结构因素
彭一刚教授在《建筑空间组合论》中指出，建筑是由人们用物质材料从自然空间中围隔出来的人造空间。这种类型的空间是为了满足一定的功能使用要求。而把围隔空间的物质材料按照材料性能和力学的规律性组织在一起的产物，就是结构体系。结构体系除了为功能提供保障外，与自然空间接触的面还应具有美学价值。这些结构因素均对模块单元的建立具有很大的影响。
功能因素
住宅的结构模块化设计形成了住宅的室内使用空间。新时代的住宅不单单是栖息之所，而是一个满足人们日常活动、生活等行为习惯等多种功能集合的产物。明确各个功能空间应具有的特性是对住宅功能空间进行模块划分的基础，合理的模块划分是各个功能之间协调运作的保证。
本节针对影响模块化设计的因素进行了分析。结构则对内部空间使用效率、分隔产生巨大的影响。设计最终还是要落在以人为本之上，因此人们对功能空间的需求也是影响模块化设计的重要因素。通过以上影响因素的分析，为模块的研究提供了理论支撑，也为下面进行模块优化设计提供了思路。
本章针对装配式钢结构模块化及标准化设计因素进行了分析。模块化设计对于提升钢结构住宅设计水平，为住户提供一个安全、健康、适用、节能、绿色、环保的居住环境具有重要的意义。将模块化设计理论运用到装配式钢结构住宅户型设计中，将会有效的促进装配式钢结构标准化设计，实现居住条件的个性化及多样化，营造出一个更加宜居的环境。可以预见，到2020年，国内钢结构预制构件住宅的市场应用范围将加快扩大，相应生产企业的技术和市场业务发展也将迎来新的机遇。
预制钢结构建筑必须通过标准化、模块化与制造业紧密结合，实现批量生产。本文以新型城镇化为切入点，综合住宅产业化、标准化及模块化为研究对象，并对其影响因素作分析总结，得出以下结论：
（1）我国各地还没有完善的钢结构技术标准，多层钢结构住宅或其他类型建筑所需的行业标准和建筑构件相关体系还没有完全建立起来，这些因素都不利于装配钢的全面发展我国的建筑结构。
（2）对于国内外装配式钢结构住宅产业化、模块化、标准化发展进行总结分析，学习借鉴国外发展经验，指出现阶段我国装配式钢结构住宅发展的关键在于实现钢结构的产业化、模块化、标准化。
（3）针对我国装配式钢结构产业化发展的内容进行分析，借鉴国外经验，加大政府扶持力度、鼓励企业带头作用、示范基地建设、提升科学研发培养技术人才、以及控制成本对于推进我国装配式钢结构住宅产业化发展具有重要意义。
（4）针对装配式钢结构住宅标准化及模块化进行分析研究
标准化水平的发展是进一步提高我国住宅产业化水平的基础，而模块化设计对于提升钢结构住宅标准化设计水平，为住户提供一个安全、健康、适用、节能、绿色、环保的居住环境具有重要的意义。通过对建筑模块的不断优化，补充完善钢结构住宅相关标准，营造出一个更加宜居的住宅环境，是我们继续努力的目标。
本文是在对装配式钢结构住宅的发展现状和适用性研究的基础上进行的，在一定程度上为我国装配式钢结构住宅产业化生产、模块化及标准化设计等的发展提供一定的思路与理论支撑。我国装配式钢结构起步较晚，生产和施工技术相对落后，钢结构住宅的设计还有很长的路要走，任何一种住宅体系都有一定的适应性和局限性。装配式钢结构住宅虽然在一定程度上具有很大的优势，但由于其造价较高，推广应用难度较大。如何从其它层面来保证住宅质量的同时，控制建造成本，使民众对钢结构住宅有信心，也是我们研究和开发钢结构住宅的初衷。
因此，装配式钢结构住宅未来的发展道路还很长，还需针对如何合理协调钢结构住宅的造价、开发性能更加优越的住宅部品等方面仍需不断努力。
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