國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)組成及應(yīng)用概況

鄭寶磊，陳智忠

（太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024）

鋼結(jié)構(gòu)住宅在歐美等國家的應(yīng)用已有幾十年的時間，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅起步很晚，改革開放后,從國外引進了一些低層和多層鋼結(jié)構(gòu)住宅，才使我國有了學習與借鑒的機會。近年來，特別是伴隨著熱軋H型鋼的國產(chǎn)化及其產(chǎn)量的快速增長，為民用鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，目前，我國已建成的民用高層鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)數(shù)不勝數(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)高層住宅方面也有許多已建建筑。我國建筑行業(yè)的專家、學者以及專業(yè)技術(shù)人員作了大量的科學研究和建設(shè)實踐工作，在高層鋼結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)吊裝、實驗研究等方面取得了豐富的經(jīng)驗和成果，住宅鋼結(jié)構(gòu)特別是高層住宅鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展正逐步成為民用鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向[1]。

1 國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅的體系

1.1 支撐骨架系統(tǒng)

鋼結(jié)構(gòu)承重體系的形式多種多樣，主要有鋼框架體系、鋼框架—混凝土剪力墻體系、錯層桁架體系、鋼支撐框架體系和巨型結(jié)構(gòu)加子結(jié)構(gòu)體系等，然而近年來許多結(jié)構(gòu)采用上述結(jié)構(gòu)形式結(jié)合體，如鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)與型鋼混凝土框架鋼支撐相結(jié)合的混合型結(jié)構(gòu)體系（圖1）。構(gòu)件的截面形式有：熱軋H型鋼截面、焊接H型鋼截面、焊接箱形截面、冷彎薄壁C型、方鋼、型鋼混凝土及鋼管混凝土截面等[2]。

圖1 混合型結(jié)構(gòu)體系

1.2 圍護骨架系統(tǒng)

高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它減輕了結(jié)構(gòu)自重，外墻體一般采用輕質(zhì)復合材料、輕質(zhì)單一材料墻板，其與梁柱的連接方式，主要采用外掛式，然而6層以下的住宅，可采用內(nèi)嵌式加氣混凝土砌塊。外墻墻體材料的種類主要有：輕質(zhì)加氣混凝土板材、蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土（ALC）板、GRC夾芯復合板等。內(nèi)墻材料可采用加氣混凝土砌塊、紙面石膏板、纖維石膏板、玻璃纖維增強水泥板及紙面稻草板等[2]。

1.3 樓層板結(jié)構(gòu)體系

1.3.1 壓型鋼板—混凝土組合樓板

組合樓板是樓板常用結(jié)構(gòu)形式之一，在鋼梁與壓型鋼板連接處設(shè)置栓釘?shù)闹饕饔檬莻鬟f水平力，保證其可靠承載力，因此，處理好樓蓋之間的樓板與梁的連接非常重要?？紤]到壓型鋼板組合樓蓋整體性好、施工程度高并可顯著提高梁的承載力及穩(wěn)定性，有效地降低了梁高。可以說，該組合樓蓋不僅具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能與合理的施工工序，而且綜合經(jīng)濟效益顯著，優(yōu)于其他組合樓蓋，是高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中最理想的樓蓋形式，但因?qū)嶋H施工造價較高、吊頂工序復雜、施工繁瑣等原因一般用于建設(shè)工期緊張或施工場地狹窄等特殊情況。

1.3.2 預制混凝土疊合樓板

混凝土疊合板是預制與現(xiàn)澆相結(jié)合的一種樓板形式，這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是：①結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好、機械化程度高，預制底板取代了模板[4]；②施工方便、工期短，可采用預應(yīng)力技術(shù)及高強度鋼材[3]；③與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)具有相近的整體性和抗震性能[4]；④預制部分體積小、重量輕、運輸?shù)跹b方便。但預制部分的混凝土與現(xiàn)澆混凝土存在齡期上的差別，兩者之間存在收縮應(yīng)力，且板縫之間容易出現(xiàn)裂縫，故在高層鋼結(jié)構(gòu)中使用較少[3]。

1.3.3 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板

這類樓蓋是在鋼梁上現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板而形成。其優(yōu)點是：①剛度大、整體性好、抗震、抗沖擊性能好；②裝修方便，設(shè)計、施工技術(shù)成熟。但在現(xiàn)場需進行搭設(shè)腳手架、安裝模板及綁扎鋼筋等施工工作,工序比較復雜；再就是跨度和承載力有限且抗裂性能較差等缺點。

2 國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用

近年來京津唐、山東、安徽、上海、江浙等地已建有100萬m2低層、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點示范工程，其中的高校、設(shè)計院所、施工制作單位、設(shè)備供應(yīng)商、房地產(chǎn)公司等克服了各種困難，在新工藝、新技術(shù)方面作了大量工作，取得了較為顯著的成績。其中：位于山東省萊蕪市廣宸區(qū)的櫻花園住宅小區(qū)是第一個以國產(chǎn)熱軋H型鋼建造的小區(qū)；在上海建設(shè)的中福城鋼結(jié)構(gòu)高層住宅在國內(nèi)堪稱首次（圖2）；2002年9月開盤的北京金宸公寓（圖3），填補了國內(nèi)高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系建筑的空白。這些都說明鋼結(jié)構(gòu)住宅有良好的發(fā)展勢頭和廣闊的市場前景[3]。對鋼結(jié)構(gòu)住宅的大規(guī)模研發(fā)、設(shè)計、制造以及施工安裝所起的作用將是前所未有的，國內(nèi)部分工程具體性能指標見表1。

3 結(jié)束語

就國內(nèi)應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)住宅而言，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系顯得尤為重要，目前已在采用傳統(tǒng)的磚混與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計形式的基礎(chǔ)上開展了鋼結(jié)構(gòu)住宅戶型設(shè)計和平面功能布局的開發(fā)，重點突出了鋼結(jié)構(gòu)住宅的諸多優(yōu)點，收到了很好的經(jīng)濟效果和現(xiàn)實意義。

圖2 中福城

圖3 北京金宸公寓

表1 國內(nèi)部分鋼結(jié)構(gòu)住宅性能指標

[1]鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導則.建設(shè)部，2001.

[2]丁成章.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)流派分析[J].鋼結(jié)構(gòu)，2003，（1）.

[3]溫東輝.山西首幢高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的復雜結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D].太原理工大學，2007.

[4]劉淑娟.多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅樓板的發(fā)展概況及趨勢.中國高新技術(shù)企業(yè).2010（15）.