日本鋼架結(jié)構(gòu)組合式預(yù)制住宅的發(fā)展歷程，結(jié)構(gòu)工程師必看！

如果按施工建筑面積分析日本的新建建筑市場，長期以來，木質(zhì)結(jié)構(gòu)占據(jù)了首位份額，但在泡沫經(jīng)濟(jì)期間，鋼架結(jié)構(gòu)躍到了頂點(diǎn)。在新建建筑市場中，鋼架結(jié)構(gòu)超過 RC 結(jié)構(gòu)及木質(zhì)結(jié)構(gòu)占據(jù)首位份額的國家，在世界上大概只有日本，可稱是極端特殊的鋼架結(jié)構(gòu)大國。

關(guān)于日本的鋼架結(jié)構(gòu)建筑，有些人會(huì)聯(lián)想到以霞關(guān)大廈為首的超高層辦公樓，也有些人會(huì)聯(lián)想到在由方型鋼管立柱和 H 型鋼橫梁構(gòu)成的構(gòu)架上安裝ALC 板的那種在城市中常見的中層樓房。然而，僅靠這兩款典型結(jié)構(gòu)，鋼架結(jié)構(gòu)建筑無法實(shí)現(xiàn)首位份額。另一種典型結(jié)構(gòu)始終保持著相當(dāng)份額的施工建筑面積——這就是以獨(dú)立式住宅及出租公寓為主的低層鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅。

建筑用輕鋼型鋼

日本的鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅的發(fā)展歷程從 1955年采用冷彎成型工藝的輕量型鋼實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化開始起步。明治以來，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展是國家所面對(duì)的課題，日本的鋼鐵行業(yè)以政府需求為中心成長發(fā)展。

但是，二次世界大戰(zhàn)結(jié)束、朝鮮戰(zhàn)爭進(jìn)入停戰(zhàn)狀態(tài)后，對(duì)日本的鋼鐵行業(yè)強(qiáng)烈要求代替以軍需為中心的政府需求，即開拓民用需求。其中對(duì)建筑市場的急速成長充滿期待，作為對(duì)促進(jìn)該新市場發(fā)展的重要對(duì)策全力推進(jìn)的項(xiàng)目之一，是對(duì) 2～6mm 左右厚度的鋼板以冷彎成型工藝加工成槽鋼等鋼材的輕量型鋼制造技術(shù)的開發(fā)。

采用冷彎成型的輕量型鋼實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化后，鋼鐵行業(yè)立即著手開發(fā)其用途。鋼材俱樂部創(chuàng)建了名為輕量鋼架建筑協(xié)會(huì)的組織，從當(dāng)時(shí)建筑學(xué)界的泰斗到前途無量的年輕研究人員，從建筑結(jié)構(gòu)學(xué)到建筑計(jì)劃學(xué)以及建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，大量學(xué)者加入該俱樂部，制定將輕量型鋼用于結(jié)構(gòu)的住宅和學(xué)校等低層建筑設(shè)計(jì)指南，快速推進(jìn)包括連接細(xì)節(jié)在內(nèi)的構(gòu)建工藝的開發(fā)、以及試行性設(shè)計(jì)施工事例的積累。

采用輕量型鋼的組合式預(yù)制住宅

從開始獲得這些成果的 1960 年前后起，住宅市場出現(xiàn)了快速發(fā)展的征兆，許多此前非建筑業(yè)的企業(yè)開始加入這個(gè)富有魅力的市場。來自鋼鐵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、以及家電設(shè)備制造業(yè)等的加入企業(yè)以生產(chǎn)和提供與以往依靠木工作業(yè)的木造住宅不同的工業(yè)化住宅為目標(biāo)，關(guān)注到作為其必然性結(jié)局、剛剛完成實(shí)用化的輕量型鋼的可能性。當(dāng)時(shí)，輕量型鋼已經(jīng)由巨大的鋼鐵行業(yè)完成了產(chǎn)品化，處于可作為結(jié)構(gòu)材料隨時(shí)使用的狀態(tài)。

關(guān)于采用輕量型鋼的構(gòu)建工藝，雖然各鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅制造廠商的細(xì)節(jié)部分各不相同，但采用槽鋼及方形鋼管作為立柱、采用槽鋼及輕量 H 型鋼等作為橫梁及桁架的方法基本相同。這種構(gòu)建工藝與壁式結(jié)構(gòu)的預(yù)制混凝土構(gòu)建工藝相比，對(duì)非常習(xí)慣木質(zhì)構(gòu)架構(gòu)建工藝的市場的住宅感、以及對(duì)房間配置方法的適應(yīng)性也良好，各鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅廠商擴(kuò)大銷售量，并且臨時(shí)擴(kuò)大房間配置的自由度，在市場上確立了如今的地位。

作為 1960 年前后的初期鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅，具有不少與以往人們所熟悉的木造住宅相比有些奇妙變化的“新穎性”。墻板之間的接縫通常明顯地顯現(xiàn)在外面，外部裝潢采用鋁材料等也令人耳目一新(照片 1、 2、 3、 4)。此外，當(dāng)時(shí)的鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅廠商的工廠尚處于與量產(chǎn)相差甚遠(yuǎn)的狀態(tài)，生產(chǎn)的部件種類也極少。因此，在平面的外形尺寸方面，各公司大多僅限數(shù)種。在當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品目錄中，有的房間配置僅有 1、 2 例。但是進(jìn)入上世紀(jì) 60 年代后期，鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅的外形向與普通木造住宅相似的方向變化，從只能在少量種類中選擇的“現(xiàn)成”配置向“易購”型配置系統(tǒng)重組，對(duì)各種住戶的要求在一定程度上可靈活地滿足。這種住宅將重點(diǎn)放在各位住戶對(duì)自身的住宅寄托的現(xiàn)實(shí)性夢想，而不是建筑師以及工程師等專業(yè)人員描繪的未來住宅。由于這個(gè)原因，鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅被日本的住宅市場接受，作為與以往木造住宅不同類型的住宅在社會(huì)中扎根。

照片 1 開發(fā)當(dāng)初的鋼架組合式預(yù)制住宅( 1960年)：閃閃發(fā)光的鋁材外墻、新穎的鋼窗、以及塑料房檐和護(hù)墻給人以深刻印象。

照片 2 在住宅廠商的研究所內(nèi)保存的上世紀(jì) 60 年代初期的鋼架組合式預(yù)制住宅

照片 3 初期的組合式預(yù)制住宅之一——小型房屋：1959 年上市銷售，是設(shè)置在院子內(nèi)的書房。目前在住宅廠商的研究所內(nèi)展示。

照片 4 初期的組合式預(yù)制住宅之一( 1961 年)

大量制造、銷售的“商品”

在數(shù)家企業(yè)開始進(jìn)入該領(lǐng)域后剛過去 10 年的1970 年，出現(xiàn)了每年銷售戶數(shù)超過 1 萬戶的鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅廠商，雖然經(jīng)歷了石油危機(jī)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，但進(jìn)入 80 年代后，形成了每年 1 萬戶以上的大規(guī)模制造和銷售體制的鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅廠商增加至數(shù)家，采用重量鋼架的 3 層以上住宅用系統(tǒng)的開發(fā)也在不斷推進(jìn)(照片 5)。此外，從 1970 年前后開始，基于進(jìn)一步提高工廠生產(chǎn)的比例、追求名副其實(shí)的工業(yè)化住宅性價(jià)比的考慮，相繼開發(fā)了采用房間尺寸的大型墻板建造住宅的構(gòu)建工藝、以及在工廠完成房間的單元構(gòu)建工藝(照片 6)。鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅廠商提供的住宅具有的作為大量制造和銷售“商品”的性質(zhì)越來越濃重。

照片 5 3 層建筑住宅用重量鋼架框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)例

照片 6 1970 年前后，進(jìn)一步提高工廠生產(chǎn)化比例的工藝開發(fā)也在積極推進(jìn)。(單元構(gòu)建工藝?yán)?

最后，關(guān)于這種鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅今后的課題，是每個(gè)企業(yè)各不相同的獨(dú)特構(gòu)建工藝。由于新建住宅市場縮小，這種構(gòu)建工藝在今后的經(jīng)營環(huán)境中無法發(fā)揮以往的合理性，甚至將會(huì)成為各企業(yè)的負(fù)擔(dān)。在近 50 年期間，獨(dú)特的構(gòu)建工藝細(xì)節(jié)中蓄積了各企業(yè)的大量專有技術(shù)。因此，不應(yīng)局限于以往作為“商品”的形式，應(yīng)該考慮向市場提供開放的構(gòu)建工藝，筆者認(rèn)為這個(gè)時(shí)期已經(jīng)到來。

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