解析多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)與工程應(yīng)用

徐建東

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)前進(jìn)腳步也越來(lái)越快。在住宅建筑施工技術(shù)中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是城鄉(xiāng)建設(shè)和住房建設(shè)中值得重要推廣的新型技術(shù)。在民用住宅中，鋼結(jié)構(gòu)體系是一種綠色環(huán)保的新型建筑結(jié)構(gòu)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得我們?cè)诙鄬雍托「邔幼≌蟹e極推廣。

關(guān)鍵詞：多高層住宅；鋼結(jié)構(gòu)體系；社會(huì)效益

鋼結(jié)構(gòu)較與統(tǒng)住宅建筑結(jié)構(gòu)形式相比，不僅具有建筑布局靈活、商品化程度高、質(zhì)量高、工期短、造價(jià)低、抗震等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，它更是一種綠色環(huán)保的新型建筑結(jié)構(gòu)體系，因此深受廣大建筑師以及開(kāi)發(fā)商的青睞，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家中早已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)建筑行業(yè)的要求也越來(lái)越高，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的住房需求，實(shí)現(xiàn)我國(guó)住宅建筑行業(yè)與國(guó)際接軌，應(yīng)該大力推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)，這對(duì)于多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅已勢(shì)在必行。

1 多層及高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑結(jié)構(gòu)體系

多高層住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)建筑體系主要是由承重鋼結(jié)構(gòu)建筑體系、樓面結(jié)構(gòu)建筑體系以及維護(hù)結(jié)構(gòu)建筑體系三部分構(gòu)成。

1.1 承重鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。

1.1.1 承重鋼結(jié)構(gòu)建筑體系主要分為：（1）框架結(jié)構(gòu)建筑體系。它的主要特點(diǎn)是受力非常明確，平面布置也非常靈活，能夠給建筑提供較大的室內(nèi)空間，而且它每個(gè)部分的剛度也較為均勻，具有很大的延性。由于鋼框架結(jié)構(gòu)建筑的自振周期比較長(zhǎng)，因此它對(duì)地震作用就不是很敏感，所以鋼框架結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能非常好。此外，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，構(gòu)件容易標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，施工速度快。但是鋼框架結(jié)構(gòu)建筑是典型的柔性結(jié)構(gòu)體系，它的側(cè)向剛度差，因此容易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。（2）框架支撐結(jié)構(gòu)建筑體系。為了增強(qiáng)鋼框架的側(cè)向剛度，有效抵擋水平載荷，減少層與層之間位移，我們通常在墻體平面布置由角鋼或者鋼槽構(gòu)成的垂直支撐體系。支撐設(shè)置的位置要合適，為了保證與建筑設(shè)計(jì)互相協(xié)調(diào)，一般布置在窗臺(tái)下到下層窗頂之間，這樣一方面具有隱蔽性，另一方面又能夠滿足支撐體系的需要。綜合各方面因素，考慮到門窗的布置，可以采用W形、X形、K形、人字形以及門式等多種形式。在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)建筑物的高度以及水平作用力的情況來(lái)調(diào)整支撐的數(shù)量、形式以及剛度。為了增強(qiáng)鋼框架的側(cè)向剛度，支撐可以沿著建筑物同一平面施四周環(huán)向封閉布置，使之形成一個(gè)封閉的加強(qiáng)箍。偏心支撐在地震作用下具有非常好的延性以及耗能性，可以在強(qiáng)震區(qū)廣泛采用。（3）新型抗側(cè)力建筑體系。新型抗側(cè)力建筑體系中包括鋼框架——抗剪衍架結(jié)構(gòu)建筑體系，并與管道井、電梯井或者樓梯間的墻角布置形成鋼框架混凝土核芯筒結(jié)構(gòu)體系。它使鋼框架與抗剪衍架以及剪力協(xié)同工作承擔(dān)水平荷載，以此保證結(jié)構(gòu)水平位移控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)?？箓?cè)力構(gòu)建可以是抗剪衍架、剪力墻或者是抗剪鋼板剪力墻等等。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)建筑物的高度以及水平力情況選擇不同的抗側(cè)力體系。

1.1.2 承重鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的適用范圍：（1）三層及三層以下的低層建筑住宅：輕型鋼框架結(jié)構(gòu)建筑體系；冷彎薄壁型剛密排柱結(jié)構(gòu)建筑體系。（2）四層至六層的多層建筑住宅：鋼框架結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑體系。（3）七層至十二層中高層的建筑住宅：鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——混凝土核芯筒結(jié)構(gòu)建筑體系。（4）十三層至三十層的建筑住宅：鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)建筑體系（偏心耗能支撐）；鋼框架——抗剪衍架結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——混凝土核芯筒結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——帶豎縫預(yù)制混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑體系；鋼框架——抗剪鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)建筑體系。

1.1.3 承重鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的設(shè)計(jì)原則。承重鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果很難滿足強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)，那么滿足軸壓比的要求也可以?？蚣苤髁旱牟牧弦话愣伎梢赃x擇熱軋或者是高頻焊接H型鋼，次梁則是可以有多種作法?？蚣艿闹硬牧峡梢赃x擇熱軋或者是焊接工字鋼、H型鋼、方鋼管或者是冷彎薄壁型鋼以及輕型熱軋型鋼。為了節(jié)約材料，降低成本，框架柱也可以選擇在空鋼管里面澆筑高強(qiáng)素混凝土形成的鋼管混凝土框架柱代替前面所選擇的材料，這種鋼管混凝土還具有非常好的受力性能、抗震性能以及耐火性能，較之前面選擇的材料能夠在鋼量方面節(jié)省50%，造價(jià)方面降低約45%。

1.2 樓面結(jié)構(gòu)建筑體系。樓面結(jié)構(gòu)主要是由鋼梁以及樓面板兩部分構(gòu)成。為了保證樓蓋有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量采用技術(shù)和構(gòu)造措施來(lái)減輕樓板自身重量，樓板應(yīng)該具有非常好的隔熱、隔音、保溫、防水以及防火性能。為了保證鋼梁整體穩(wěn)定性，樓面主梁和次梁都應(yīng)采取緊湊型構(gòu)造措施，并且要和樓面板緊密聯(lián)系。目前主要采用的樓板形式主要有壓型鋼板——現(xiàn)澆混凝土組合樓板和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板兩種。

1.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑體系。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑住宅而言，內(nèi)外墻的造價(jià)大約占總造價(jià)的30%，對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價(jià)影響較大。在節(jié)約成本的同時(shí)還要滿足建筑節(jié)能要求，所以圍護(hù)墻體要具有強(qiáng)度高、保溫隔熱性能好、安裝可靠、持久耐用經(jīng)濟(jì)合理等特征，因此要采用輕質(zhì)材料。外墻可以采用ALC板、SRC復(fù)合保溫墻板、工廠預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)化輕質(zhì)墻板和玻璃幕墻等。內(nèi)墻則可以采用ALC輕質(zhì)砌塊、輕鋼龍骨石膏板、夾層復(fù)合板等。屋面的材料可以和樓面材料一致，也可以使用彩色壓型鋼板防水屋蓋，這種屋蓋一方面具有非常好的防水防腐效果，另一方面還能起到屋面隔熱的保溫作用，豐富建筑物的外部造型。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)及其綜合效益

鋼結(jié)構(gòu)建筑住宅與傳統(tǒng)住宅建筑相比具有非常明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)綜合效益，結(jié)合自身特點(diǎn)分析如下：

2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑輕質(zhì)高強(qiáng)，抗震性能好，造價(jià)低。與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)體系及混凝土結(jié)構(gòu)體系相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗拉、抗剪強(qiáng)度相對(duì)較高，自重約為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/3，具有非常好的抗震特點(diǎn)。因此，一方面能節(jié)約鋼材，另一方面還可以降低成本。

2.2 構(gòu)件安裝方便快捷，能夠縮短工期。鋼結(jié)構(gòu)住宅構(gòu)件非常的輕巧，運(yùn)輸安裝便捷，施工周期比傳統(tǒng)施工縮短1/3，加速了資金的周轉(zhuǎn)，很大程度上提高了投資效益。

2.3 節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑所采用的材料都是綠色環(huán)保型材料，在建筑物需要拆除時(shí)，鋼材能夠?qū)崿F(xiàn)回收再利用，這就減少了建筑垃圾，也不會(huì)污染周邊環(huán)境，有利于生態(tài)環(huán)境。

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑的典型工程在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

3.1 北京西三旗水電工程宿舍，建筑總面積2532平方米，6層H型鋼，鋼框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系，壓型鋼板組合樓面，自承重砌體外墻，鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)加連系梁，構(gòu)件采用防火涂料加砂漿覆面。

3.2 上海現(xiàn)代房產(chǎn)公司建造幾萬(wàn)平方米的多高層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅，其中多層住宅采用冷彎矩形鋼管柱和帽型冷彎型鋼梁組成框架體系；高層住宅采用矩形鋼管混凝土柱和帽型冷彎型鋼組合梁組成的框架體系，樓板采用密布燕尾鋼筋混凝土組合板。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)建筑住宅與傳統(tǒng)住宅建筑相比具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益。住宅建筑施工技術(shù)中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是城鄉(xiāng)建設(shè)和住房建設(shè)中值得推廣的新型技術(shù)。民用住宅鋼結(jié)構(gòu)體系是一種綠色環(huán)保的新型建筑，具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)性，值得在多層或小高層住宅中積極推廣。

參考文獻(xiàn)

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