钢结构住宅在国外发展历史及现状

3.2.1　钢结构住宅在国外发展历史及现状

第一个由铁梁柱组成的建筑是1796年在英国Shrewsbury建成的Ditherington Fiax蓖麻厂。由于当时英国棉花厂常常出现火灾，而铸铁在建筑上的耐火性质要比木材优越，促使了以铁作为承重构件的建筑出现。1889年芝加哥的Randmcnally大楼成为第一个用全钢结构骨架的高层建筑。19世纪中期，美国金属屋面承建商Peter Naylor为加利福尼亚淘金者居住需要推出了一种“便携式铁房子”，可以看作钢结构住宅的雏形。20世纪早期，许多卓越的建筑师和工程师开始试验能够大量生产的住宅。钢铁、铝、铁丝网和玻璃等都作为制造住宅的原材料。但在当时的经济技术等条件下，由于不适合于分散建造的小型住宅，造价太高，无法和传统建造的住宅相竞争因而没有推广。直到1930年，霍华德·T·费制造出一般业主都能够满意的住宅，成为钢结构住宅的先驱者。

实际上，钢结构由于其材料自身的特点，最早应用于对跨度和荷载有特殊要求的大型建筑。自20世纪50年代以后逐渐渗入到其他建筑领域并得到迅速发展。在这些领域中，其它材料一直具有很大的竞争力，采用钢结构时必须冲破种种偏见和重重障碍，这在住宅建筑中表现得尤为明显。二战期间最著名的采用钢结构的房屋是Quonset军营，用于满足军队廉价而标准化的掩体的需求（图3-7）。这种以实用为主、简单、平淡的结构被人们普遍认为廉价和不美观。

图3-7　早期钢结构住宅Quonest小屋

（资料来源：[美] Alexander Newman著，金属建筑系统设计与规范[M]，余洲亮译，清华大学出版社，2001.3）

但是，一代又一代的建筑师们通过设计住宅进行了大胆的实验，创造了一个新的装饰极少而又能迎合现代人居住需要的理想形象，为改变住宅建设理念作出了先驱性的探索。1941年至1948年格罗皮乌斯和瓦许曼（Wachsman）在美国和通用电器公司一起合作设计了第一个半自动化工厂生产的木制嵌入式墙板单元住宅建造体系，充分体现了体系设计思想，这种独户小住宅的全部构件，包括厨房、浴室的固定装置可由一辆特殊的卡车运载到现场，只用锤子就能把房屋连同电气、卫生设备安装好待用。现代主义建筑大师密斯·凡·德罗迈出了将钢结构应用于独立式小住宅的第一步，设计了Farnsworth住宅（图3-8）。他将钢与玻璃细致配合，组成通透的盒子，矗立于平台之上。精确严谨的设计，自然流动的空间，纯净轻巧的形式，改变了钢结构住宅的形象，引起了建筑界的轰动。随后许多建筑师效仿，结合钢结构的特点，设计了一批钢与玻璃的小住宅，充分展现钢结构住宅的美学特征，使钢结构小住宅在当时颇具吸引力，也使其在建筑史上占据了不可忽视的地位。

图3-8　Farnsworth住宅

（资料来源：http://www.galinsky.com）

但如第二章所述，直到二次大战前，在钢结构住宅建筑方面，除了应急状态下的短暂发展和个别先驱者的探索和试验，总的来看，进展不大，除了个别公寓、小住宅等单个建筑物中由于采用了钢构架，在一定程度上提高了建筑工业化程度外，建筑业基本上仍然是传统的手工业方式。20世纪50年代以后，建筑钢材的发展有了很大突破，色彩丰富而耐久的彩色压型钢板的出现以及H型钢和冷弯型钢的问世，大大地推动了钢结构住宅的发展，由单独设计，造价昂贵的高级私人寓所转向面向大众的钢结构住宅的体系化生产（图3-9）。其中以法国巴黎Porte-des-Lilas公寓大楼为代表，其结构体系为多层门式框架，在地面焊接组装，吊装就位后再铺预制混凝土，楼板也在现场顶制。GrandMare住宅区是建设较晚的又一个典型的工业化体系住宅群（图3-10），其一个显著的特点是应用了大型构件，如达到建筑物全高的剪力墙，楼盖格构大梁支撑的跨度等于每套公寓全部进深等。此后，沙西利斯新镇的Maison des Jeunes大厦、巴黎Rue Croulabarbe大街的高层公寓大楼、昔蒂乌克斯的Boicldicuresidential住宅群、布鲁塞尔的Bourgmestre Machlens高层公寓和Balonock住宅区等一系列颇具建筑艺术特色的住宅建筑拔地而起，显示了钢结构在住宅领域应用的旺盛的生命力。

图3-9　轻钢结构别墅

（资料来源：www.davey.com.cn）

图3-10　法国Grand Mare 住宅区

（资料来源：http://www.urbanisme.equipement.gouv.fr）

在法国，随着对装配式住宅的反思，特别是建筑师普若乌（Jean Prouve）和夏瑞（Pirre Chareau）的重新认识，钢结构住宅的发展又有了进一步发展^[6]。其中，杜波斯克及兰多斯凯建筑和设计事务所（Dubosc&Landowski Architecture and Style Workshop）在这方面取得了较大的成就，其通过探索钢结构住宅的建造方法，运用轻型有效的结构来满足功能不断变化要求。由于采用了钢结构，法国第戎Castel Eiffel住宅的场地设计、功能布局和每套公寓里贯通2、3层的复杂空间都没有受到结构体系的限制^[7]。布伦Marcel Dassault住宅群采用的钢结构体系则覆盖了全部基地，材料和构件只需装配完成。这样，发挥钢结构住宅装配化的优势，住宅的建造工作不会损害环境。住宅内侧金属外墙板不仅作隔热处理，而且被涂上三原色和白色，用以突出结构特征和反映了城市文脉（图3-11、3-12、3-13、3-14）。

图3-11　法国Saturne Ⅱ综合体

(资料来源： Jacopo della Fontana著，彭怒 编译，结构与建筑[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003，30)

图3-12　法国West Side综合体

(资料来源：Jacopo della Fontana著，彭怒 编译，结构与建筑[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003，44)

图3-13　法国Marcel Dassault综合体

图3-14　芬兰钢结构住宅

（资料来源： Jacopo della Fontana著，彭怒 编译，结构与建筑[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003，39）

（资料来源：Esko Miettinen，Harri Ripatti，Risto Saami，Use of steel inhousing renovation，The Finnish Constructional Steelwork Association Ltd. Rakennustieto Oy，Helsinki）ciation Ltd. Rakennustieto Oy，Helsinki

在日本，住宅短缺和建筑用地不足问题特别尖锐，工业化程度高，施工速度快、抗震性能好的新型钢结构体系是较佳的选择。目前，日本的住宅产业化已发展到相当高的水平，轻钢结构的研究应用也非常广泛。每年用于建筑的钢材有2 500万吨左右，占钢材总量的25%，其中用于钢结构住宅的钢材也有700～800万吨。近年来，由于经济发展趋缓，住宅商品市场需求不足，大规模的钢结构住宅开发已趋低潮，但为解决抗震问题，对于高层钢结构的研究仍然十分重视，在地震高发区开发了成片的高层钢结构住宅区（图3-15）。

图3-15　日本芦屋浜高层钢结构住宅

（资料来源：陆烨，日本产业化高层钢结构方案介绍，建筑钢结构进展[J]，2003（5）：2）

从20世纪初到现在，美国的高层和超高层建筑（一般为办公楼、旅馆、公寓）广泛采用钢结构体系，在住宅方面主要开发2～3层层数较少的轻钢结构体系别墅，也有部分6～8层的群体住宅建筑，结构形式主要采用交错桁架体系。1994年美国加州北岭（Northrige）发生大地震，大量木结构、钢筋混凝土结构房屋及部分桥梁构筑物倒塌，而钢结构建筑未发现倒塌现象，钢结构住宅结构性能方面的价值得到了普遍肯定。根据AISI的统计，美国在普通的低层民用住宅中采用轻钢结构，特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重结构体系应用于住宅建造所占的比例，从20世纪90年代初的5%已发展到现在的25%左右。