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

王振峰

（中鐵航空港集團第一工程有限公司，陜西 渭南 714000）

0 前言

鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強、抗震性能好、基礎(chǔ)造價低、施工周期短的特點，而且相比于其他的建筑材料，鋼結(jié)構(gòu)是一種綠色環(huán)保的建筑材料，而且符合環(huán)保、節(jié)能、工廠化的新型結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)在歐美具有幾十年的發(fā)展歷史，在國際上具有廣泛的應(yīng)用上，而且越來越多的采用鋼結(jié)構(gòu)代替磚結(jié)構(gòu)。隨著建筑業(yè)的發(fā)展當(dāng)前局面對于住房的要求不斷提高，越來越多的住宅采用鋼結(jié)構(gòu)材料，而且在許多地方已經(jīng)建成或在建一批鋼結(jié)構(gòu)住宅示范工程，具有廣泛的應(yīng)用前景。推進多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的對于建筑工程發(fā)展具有重要的意義，本文對于多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)以及工程應(yīng)用進行分析，探討技術(shù)的應(yīng)用特點。

1 多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅特點

多高層鋼結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)，在施工過程中，主要以型鋼作為承重體系，并且采用鋼框架的結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)成建筑的承重體系。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于廠房工程與住宅劍術(shù)工程，在建筑工程實際中，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)需求選擇體系與材料。

1.1 質(zhì)量優(yōu)良

鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、輕度高、抗震性能好、工程造價低的特點，相比于其他的建筑材料，鋼結(jié)構(gòu)材料的自重更輕，而且穩(wěn)定性較強。鋼結(jié)構(gòu)建筑的延性與塑性比其他結(jié)構(gòu)江都更大，而且受到重力和地震作用力更小，具有良好的抗震性能。因為鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，因此可以在廠房中加工成為鋼結(jié)構(gòu)，運輸?shù)浆F(xiàn)場進行施工組合，受到外界環(huán)境的影響較小，使得住宅結(jié)構(gòu)更加精細化、標(biāo)準(zhǔn)化。

1.2 施工便捷

鋼結(jié)構(gòu)的配件較為輕巧，運輸具有方便、快捷的優(yōu)勢，在進行鋼結(jié)構(gòu)安裝時，不需要支模，方便施工的操作，受到外界環(huán)境的影響較小。多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工基本不會受到氣候環(huán)境的影響，管線布置更加靈活，便于改造與維修。相比于其他結(jié)構(gòu)的建筑材料，鋼結(jié)構(gòu)材料能夠幾乎100%回收，能夠減少建筑垃圾的污染，提升建筑工程效益。

1.3 結(jié)構(gòu)美觀

鋼材質(zhì)輕巧且強度高，能夠預(yù)留較大的建筑空間，采用同樣的鋼結(jié)構(gòu)材料能夠獲得更大的使用空間，從而為室內(nèi)格局的布置提供基礎(chǔ)。多層鋼結(jié)構(gòu)住宅更加符合現(xiàn)代建筑的要求，空間與功能更加符合現(xiàn)代人的審美，造型更加美觀、豐富。

2 多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與適用范圍

2.1 設(shè)計原則

多高層鋼結(jié)構(gòu)是一種重要的承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)用過程中，需要根據(jù)住宅建筑需求，全面考慮各方面的因素與鋼結(jié)構(gòu)的特點，發(fā)揮多高層結(jié)構(gòu)的最大效用。在設(shè)計過程中，需要根據(jù)軸壓比的原則，參照不同的原色進行設(shè)計，多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)該優(yōu)先選用H 型鋼作為框架主梁，選用焊接工字鋼作為框架柱材料，而且施工過程中，需要根據(jù)節(jié)約的原則進行施工設(shè)計，確保工程效益。

2.2 適用范圍

多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中，主要根據(jù)層高選擇結(jié)構(gòu)：（1）3 層以及以下的住宅采用輕型鋼框架結(jié)構(gòu)體系與冷彎薄壁型鋼密排柱；（2）4～6 層多層住宅通常采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系和鋼框架-混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系；（3）7～12 層中高層住宅適用于鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系和鋼框架-混凝土核芯簡結(jié)構(gòu)體系；（4）13～30 層高層住宅適用于鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-帶豎縫預(yù)制混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系、錯列桁架結(jié)構(gòu)體系等結(jié)構(gòu)體系。

3 多高層鋼結(jié)構(gòu)架構(gòu)施工技術(shù)

多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑施工具有多種體系，在設(shè)計施工過程中，需要根基實際選用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、樓板系統(tǒng)以及外墻維護系統(tǒng)，確保建筑結(jié)構(gòu)使用價值。多高層住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系主要由稱重鋼結(jié)構(gòu)體系、樓面結(jié)構(gòu)體系以及圍護結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成。

3.1 結(jié)構(gòu)體系

多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑主要包括純框架形、框架支撐形、新型抗側(cè)力體系以及交錯桁架結(jié)構(gòu)體系，主要的結(jié)構(gòu)特點如下：（1）純框架結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)主要是以型鋼作為框架材料，該結(jié)構(gòu)受力明確，平面布置靈活，而且各部分剛度比較均勻，具有較大的延性與抗震性能，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，施工效率較高，但是該結(jié)構(gòu)術(shù)語柔性結(jié)構(gòu)體系，容易造成結(jié)構(gòu)破壞。（2）支撐形結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)能夠提升框架的側(cè)向剛度，抵抗水平荷載，提升建筑強度。當(dāng)住宅建筑高度較高時，比純框架結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性更好，相對經(jīng)濟。為了獲得較好的支撐位置，通常采用多種方式在窗臺下至下層窗頂之間進行布置，從而滿足支撐體系的需求，為了提升鋼框架的側(cè)向剛度，應(yīng)該采用同一平面環(huán)向封閉布置，比較適用于強震區(qū)。（3）新型抗側(cè)力體系，能夠用于多種框架的體系，而且鋼框架主要承擔(dān)豎向荷載，其中鋼框架與剪力墻承擔(dān)水平荷載，能夠根據(jù)不同建筑物的需求采用不同的抗側(cè)力體系。（4）交錯桁架結(jié)構(gòu)體系，因為桁架高度等于層高，因此再用上下層交錯布置，能夠適用于各單元靈活布置的需求，而且柱在框架平面內(nèi)的彎矩很小，側(cè)向位移小。

3.2 樓板系統(tǒng)

多高層鋼結(jié)構(gòu)常用的樓板系統(tǒng)包括疊合式和整體現(xiàn)澆式形式，在施工過程中，底部模板通常采用輕型混凝土預(yù)應(yīng)力板材或壓型鋼板，形成板材和混凝土疊合的樓板，整體現(xiàn)澆式樓板的施工技術(shù)與普通結(jié)構(gòu)的住宅相同，疊合式的施工教書較為便捷。

3.3 圍護系統(tǒng)

多高層結(jié)構(gòu)住宅的外墻圍護施工技術(shù)較為復(fù)雜，通常再用外掛和填充兩種類型，其中外掛通常采用輕質(zhì)墻板，在梁板和樓板形成圍護；填充類施工技術(shù)多采用輕質(zhì)墻板，在梁柱和樓板底部嵌置形成圍護。內(nèi)外墻的造價占鋼結(jié)構(gòu)住宅總價的30%左右，因此其設(shè)計對于鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價影響很大，為了充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢，圍護墻體需要滿足自重輕、強度高、安裝可靠的要求，通常采用輕質(zhì)材料。外墻通常采用ALC 板、SRC 符合保溫墻板、玻璃纖維加強水泥墻板等結(jié)構(gòu)；內(nèi)墻可采用ALC 輕質(zhì)材料、輕鋼龍骨石膏板等材料，其中ALC 具有抗震性能好，防水性與保溫隔熱性能較好的特點，具有較高的使用價值。在圍護體系的建設(shè)中，需要考慮到板縫防水，采取有效的防水措施確保圍護效果。

3.4 連接形式

多高層鋼結(jié)構(gòu)的連接包括剛性連接、螺栓連接、焊接連接等多種連接方式，在連接的過程中，強軸方向宜采用剛性連接，而且焊接節(jié)點的連接剛度大，混合節(jié)點次之，螺栓連接的現(xiàn)場施工速度較快，職工質(zhì)量容易保證；主梁與次梁一般采用鉸鏈與焊接混合的連接方式，能夠提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、穩(wěn)定性好的特點，是一種綠色建筑材料，多高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)是一種綠色施工技術(shù)，具有綠色環(huán)保的意義，相比于傳統(tǒng)的鋼筋結(jié)構(gòu)，多高層鋼結(jié)構(gòu)施工具有較高的抗震性與耐火型，具有較強的施工價值。多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅施工技術(shù)使用中，需要結(jié)合建筑工程實際需求，合理的選擇結(jié)構(gòu)體系、樓板體系、圍護系統(tǒng)以及連接形式，確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足建筑功能的需求。

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