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

彭小峰

摘要：近年來，多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，研究其相關(guān)課題與工程應(yīng)用有著重要意義。本文首先介紹了鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點和綜合效益，分析了多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)在應(yīng)用中遇到的諸多問題，并結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，分別從結(jié)構(gòu)體系、樓板系統(tǒng)、圍護系統(tǒng)，以及連接形式等多方面研究了多高層鋼結(jié)構(gòu)架構(gòu)施工技術(shù)及其工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：多高層；鋼結(jié)構(gòu)；建筑技術(shù)；工程應(yīng)用

前言

作為多高層建筑應(yīng)用較多的結(jié)構(gòu)方式之一，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢特點不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)與工程應(yīng)用的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優(yōu)化其最終整體應(yīng)用效果。

一、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點和綜合效益

1.鋼結(jié)構(gòu)住宅表現(xiàn)出超強的抗震性，材質(zhì)強度高，造價低廉等特點。因為鋼材本身具有較高的抗壓和抗拉的功能，并且有著很高的延展性，在具體的工程施工中能夠做到有效地節(jié)約材料，降低造價，進而使其經(jīng)濟效益得以實現(xiàn)。

2.眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)的住宅在施工的過程中不僅周期短，而且構(gòu)配件安裝程序便捷。鋼結(jié)構(gòu)的運用可以給安裝程序帶來便利。在施工的過程中，采用鋼結(jié)構(gòu)也可為施工現(xiàn)場提供較大空間和較為寬敞的施工作業(yè)面，吊裝梁柱、安裝鋼框架、澆筑混凝土等施工，可實施平行立體交叉作業(yè)，且無須支模，現(xiàn)場濕作業(yè)少，受氣候影響小。由此可見其工程周期遠比傳統(tǒng)的要短，工作效率得到了很大的提高，投資效益得到明顯的體現(xiàn)。

3.在建筑施工中對材料的質(zhì)量要求是任何一個施工工程都要確保的，鋼材的制作可在工廠完成，其質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化得到明顯的保證，同時鋼材的商品化程度也較其他的建筑材料高出很多。這樣可以有效地降低成本，提高質(zhì)量，更好地增強建筑技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

4.易于改造，管線布置方便。鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分割、接高、加固等較為靈活。鋼梁的腹板允許穿越小于一定直徑的管線，加之結(jié)構(gòu)空間的孔洞與空腔，使管線布置、更換、修理方便。

二、多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)在我國應(yīng)用中遇到的問題

1.缺乏相應(yīng)的建筑體系編制

由于我國的住宅建筑體系標(biāo)準(zhǔn)是針對幾十年來大量使用的紅磚混凝土體系編制的，因此鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)在我國還屬于技術(shù)空白，在多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑方面施工和管理都比較混亂。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)有著很強的技術(shù)性，施工人員素質(zhì)和混亂的管理將對工程質(zhì)量造成影響，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑在完工時往往難以通過我國諸多的建筑行業(yè)規(guī)定。

2.我國的防火領(lǐng)域技術(shù)落后

我國的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》在材料選擇方面比外國苛刻許多，而鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑因為鋼結(jié)構(gòu)獨特的物理性質(zhì)，外表土層的防火涂料選擇更加嚴謹，直接導(dǎo)致了開發(fā)商開發(fā)成本的加大，并且相對于傳統(tǒng)的建筑方法，鋼結(jié)構(gòu)住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段，都會遇到障礙與麻煩。

3.我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)還不成熟

雖然我國經(jīng)過多年的對鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)的研究和發(fā)展已經(jīng)取得了可喜的成績，但由于我國鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)起步較晚，雖然有相應(yīng)的規(guī)定出臺指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工建設(shè)，但仍然缺乏整體的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)體系的有力支撐。從產(chǎn)業(yè)化的角度，標(biāo)準(zhǔn)化是多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅進入實際工業(yè)生產(chǎn)的接口技術(shù)，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前提條件。

4.相關(guān)部件生產(chǎn)質(zhì)量不達標(biāo)

多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系是一個綜合復(fù)雜的技術(shù)體系，它涉及到墻體材料、屋面材料、廚衛(wèi)系統(tǒng)、管線系統(tǒng)等一系列配套體系。這方面最突出的問題是外墻結(jié)構(gòu)體系，現(xiàn)有傳統(tǒng)的墻體做法很難滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體裝配要求。研究輕質(zhì)、高強、保溫、防水、隔音、易加工成型的新型墻體材料替代原有材料，應(yīng)用這些新型的墻體材料設(shè)計制造出多種類型標(biāo)準(zhǔn)化的砌塊、墻板、條形板等墻體制品，形成以新型墻體材料為主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)圍護體系，并定型化、批量化、規(guī)?；?，是目前發(fā)展多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的重要環(huán)節(jié)。只有加強構(gòu)配件制作的質(zhì)量、精度和完善程度，為現(xiàn)場裝配創(chuàng)造條件，才能體現(xiàn)出多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配化的優(yōu)勢。另外，還需加強廚房衛(wèi)生間及其內(nèi)部設(shè)備進行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的綜合設(shè)計，只有通過廚房衛(wèi)生間單元、管線、設(shè)備的定型定位，形成標(biāo)準(zhǔn)化的功能單位，才能為工廠化生產(chǎn)整體型廚房衛(wèi)生間創(chuàng)造條件。

三、多高層鋼結(jié)構(gòu)架構(gòu)施工技術(shù)及其工程應(yīng)用探討

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。

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.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。

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。

四、結(jié)束語

綜上所述，加強對多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)與工程應(yīng)用的研究分析，對于其良好應(yīng)用效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑實踐中，應(yīng)該加強對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點要素的重視程度，并注重其具體過程的嚴謹性。

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