淺談鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系

溫強(qiáng)勝

（天津華師規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司，天津，300380）

淺談鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系

溫強(qiáng)勝

（天津華師規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司，天津，300380）

目前鋼結(jié)構(gòu)已是發(fā)達(dá)國家的主導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層、超高層建筑，大跨度和大空間建筑，中小型工業(yè)、商業(yè)、社區(qū)、文教衛(wèi)生、高層超高層的民用住宅。鋼結(jié)構(gòu)住宅以其巨大的優(yōu)勢引起了廣泛的關(guān)注。本文闡述了鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的組成及其相應(yīng)的適應(yīng)范圍，并簡易分析了其技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合效益。

鋼結(jié)構(gòu)住宅；結(jié)構(gòu)體系；住宅建筑

鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑是住宅建筑的一個分支，是以鋼結(jié)構(gòu)為骨架，配合多種復(fù)合材料的輕型墻體拼裝而成，其主要承重骨架是由鋼結(jié)構(gòu)或鋼管圓管或矩形管混凝土構(gòu)件組成。它具有鋼結(jié)構(gòu)一系列特性，同時又具備一般住宅建筑的共性。

一、常用鋼結(jié)構(gòu)住宅體系

鋼結(jié)構(gòu)體系形式有多種，但應(yīng)用于住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系主要可分為輕鋼龍骨體系、純鋼框架體系、鋼支撐框架體系、鋼框架一混凝土剪力墻體系、錯列析架體系、鋼框架一核心筒體系等。不同的結(jié)構(gòu)體系有不同的適用范圍，雖然有些結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用范圍較廣，但通常會受到經(jīng)濟(jì)等因素的限制。輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系較適用于1—3層的低層住宅，不適用于強(qiáng)震區(qū)的高層住宅。純鋼框架體系一般適用于6層以下的多層住宅，不適用于強(qiáng)震區(qū)的高層住宅，并且用于高層住宅經(jīng)濟(jì)性相對較差。鋼支撐框架體系比純鋼框架體系側(cè)向剛度大，常用于多層及小高層住宅，應(yīng)用較廣；而且當(dāng)房屋層數(shù)較高時，該體系要比純鋼框架體系經(jīng)濟(jì)。鋼框架—混凝土剪力墻體系常用于小高層及高層住宅；而且從受力特點(diǎn)看出，帶縫剪力墻體抗震性能較好，較適用于地震區(qū)。

錯列析架結(jié)構(gòu)體系具有住宅布置靈活、樓板跨度小、結(jié)構(gòu)自重輕和造價低的特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效的新型結(jié)構(gòu)體系，適用于多層及小高層住宅。

為了體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)越性，減輕結(jié)構(gòu)自重，外墻體一般采用輕質(zhì)復(fù)合板，與梁柱的連接方式，主要采用外掛式，也可采用內(nèi)嵌式。

內(nèi)墻材料一般可采用空心砌塊、加氣混凝土等輕質(zhì)填充材料，也可采用紙面石膏板，纖維石膏板、玻璃纖維增強(qiáng)水泥板、紙面稻草板。

樓板體系作為房屋的水平構(gòu)件，起著支撐豎向荷載和傳遞水平荷載作用。因此樓板必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性，還要具有較好的隔音、防水和防火性能，同時宜盡量采用技術(shù)和構(gòu)造措施減輕樓板自重，并提高施工速度。國外鋼結(jié)構(gòu)住宅普遍采用木版為樓層板，我國由于木材資源短缺，現(xiàn)階段主要采用壓型鋼板—現(xiàn)澆混凝土組合樓板、預(yù)制混凝土疊合板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板、密排托架—現(xiàn)澆混凝土組合樓板、輕骨料或加氣混凝土樓板。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的屋頂依據(jù)屋面材料和屋面的結(jié)構(gòu)布置，可以做成平屋頂或是坡屋頂。平屋頂即在鋼樓板層的基礎(chǔ)上只需將面層換做防水層材料或是彩色涂層牙型鋼板，并按要求設(shè)置一定的排水坡度和排水天溝。坡屋頂?shù)臉?gòu)造一般是在鋼屋架上設(shè)置檁條，上鋪彩色涂層壓型鋼板或彩鋼板夾芯板，采用彩鋼夾芯板，色彩美觀，還具有一定的保溫隔熱效果，施工簡便，可以做到不滲水。

二、鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的經(jīng)濟(jì)分析及應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，在使用功能、設(shè)計、施工以及綜合經(jīng)濟(jì)方面具有優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下方面。

1、設(shè)計制造周期短，設(shè)計生產(chǎn)一體化

現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計借助于計算機(jī)和專業(yè)化結(jié)構(gòu)分析軟件，使得設(shè)計周期大大縮短；同時，由于鋼結(jié)構(gòu)具有工廠預(yù)制、現(xiàn)場安裝的特點(diǎn)，可以將前期設(shè)計和現(xiàn)場的生產(chǎn)手段相結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)和數(shù)控機(jī)床結(jié)合，使設(shè)計人員在工作室中完成設(shè)計后，即由工廠的生產(chǎn)線完成產(chǎn)品制作，具有極高的效率和精確度，可以大大減少項(xiàng)目建設(shè)周期。

2、能夠合理布置功能區(qū)間

與傳統(tǒng)住宅建筑相比較，可以采用大開間柱網(wǎng)布置，使建筑平面利用非承重墻體靈活分隔室內(nèi)空間，形成開放式住宅。同時，可以利用鋼結(jié)構(gòu)連接簡單的特點(diǎn)，在垂直平面內(nèi)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)能更好地應(yīng)用錯層、躍層結(jié)構(gòu)。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)件截面尺寸小，可以增加使用面積，提高使用率。

3、承載強(qiáng)度高，抗震性能優(yōu)越

相同的荷載，鋼結(jié)構(gòu)截面最小，相同的截面，鋼結(jié)構(gòu)承載力最大。在抗震設(shè)防區(qū)，由于鋼結(jié)構(gòu)重量輕，其本身所受的地震作用小，且鋼材具有高延性，有較好的耗能能力；因此，抗震性能好，結(jié)構(gòu)安全度高。

4、綜合造價低

鋼結(jié)構(gòu)承載力高，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的大開間布置，構(gòu)件截面小，與砼結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)相比，自重比較輕，地基的處理比較容易，基礎(chǔ)型式簡單，可以降低基礎(chǔ)的造價；鋼結(jié)構(gòu)施工機(jī)械化高的特點(diǎn)，減少了人工費(fèi)用和模板等其它輔助材料費(fèi)用。從經(jīng)濟(jì)效益角度講，樓層越高，造價越低；規(guī)模越大，成本越小，6－7層的多層成本最高，但綜合效益十分可觀。

5、符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求

鋼結(jié)構(gòu)適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高。它能將節(jié)能、防水、隔熱、門窗等先進(jìn)的成品集合在一起，實(shí)現(xiàn)綜合成套應(yīng)用，將設(shè)計、生產(chǎn)、施工安裝一體化，提高住宅的產(chǎn)業(yè)化水平。鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的拆除更容易實(shí)施，鋼材回收利用率高、拆除成本低、污染較小，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

三、我國鋼結(jié)構(gòu)建筑基本情況

近年來，隨著城市建設(shè)的發(fā)展和高層建筑的增多，我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展十分迅速，鋼結(jié)構(gòu)住宅已由選擇試點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)發(fā)展為作為被建設(shè)部一種綠色環(huán)保建筑列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。特別是在我國大中城市中，人多、土地資源少，而人們對住宅密度、環(huán)境綠地等要求越來越高的情況下，較大范圍應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)住宅。綜上所述，由于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，在我國住宅建設(shè)中得到逐步應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國已經(jīng)開始逐步走向成熟，隨著國家發(fā)展節(jié)能省地型住宅、建設(shè)節(jié)約型社會的戰(zhàn)略決策實(shí)施，作為節(jié)能省地型的新型住宅體系的鋼結(jié)構(gòu)體系，必將繼續(xù)迅速發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)住宅代表了我國未來的住宅發(fā)展方向。經(jīng)過這些年的發(fā)展，已具有相當(dāng)規(guī)模，形成了一批科研、設(shè)計、制造、施工、監(jiān)理等骨干企業(yè)，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)基本建設(shè)的各個領(lǐng)域，加上國家對推動鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展給予的政策上的重視和支持，相信鋼結(jié)構(gòu)住宅在未來必定有更加美好的前景。

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TU951

1674-3954（2011）03-0250-01