高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系分析及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用探析

劉輝

摘? ? 要：本文針對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系分類展開(kāi)剖析，包括基礎(chǔ)體系、支撐體系、混凝土剪力墻體系、交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系、核心筒體系等，通過(guò)研究鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在壓型鋼板結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力空心樓板、疊合板樓蓋、維護(hù)體系結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用，其目的在于提高體系應(yīng)用過(guò)程的有序性，提升高層建筑結(jié)果的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高層建筑工程;鋼結(jié)構(gòu)建筑;住宅體系;交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系

1? 引言

“衣、食、住、行”作為確保居民基本生活質(zhì)量的基礎(chǔ)內(nèi)容，每個(gè)環(huán)節(jié)占有非常重要的應(yīng)用比重。在城市化的快速推進(jìn)的背景下，高層住宅的數(shù)量也在不斷增加，與此同時(shí)，與之相關(guān)的建筑工程施工技術(shù)種類也在增多。在這些建筑技術(shù)應(yīng)用體系當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系因具備施工便捷性高、外形美觀度高、循環(huán)利用率高等優(yōu)勢(shì)，在很多工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用，這也為體系的進(jìn)一步完善提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

2? 高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系分類分析

2.1? 基礎(chǔ)體系

基礎(chǔ)體系主要是指高層建筑中，經(jīng)常應(yīng)用到的鋼框架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合目前的施工經(jīng)驗(yàn)，該框架體系在實(shí)際應(yīng)用中，使用較多的結(jié)構(gòu)便是鋼結(jié)構(gòu)梁柱，借助鋼制梁柱結(jié)構(gòu)的自身屬性，來(lái)完成建筑整體載荷的分流。相比于其他的應(yīng)用體系，該體系結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中，具備了抗震屬性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)延展性強(qiáng)、應(yīng)力不易集中等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是從經(jīng)濟(jì)性層面進(jìn)行考量，該體系在建設(shè)中需要搭建的結(jié)構(gòu)橫截面較大，這也增加了建筑工程施工成本的投入，降低了基礎(chǔ)體系應(yīng)用時(shí)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2? ?支撐體系

支撐體系是建立在基礎(chǔ)體系應(yīng)用基礎(chǔ)上的體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中，主要是在房屋結(jié)構(gòu)的橫向或縱向方向上，補(bǔ)充一定數(shù)量支撐鋼結(jié)構(gòu)，其主要的作用便是對(duì)建筑受力進(jìn)行分流，減輕主承壓結(jié)構(gòu)的受壓強(qiáng)度，提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用穩(wěn)定性。在支撐體系節(jié)點(diǎn)處理的過(guò)程中，一般會(huì)選用高強(qiáng)度螺栓或焊接的方式來(lái)完成施工，同時(shí)也會(huì)將部分結(jié)構(gòu)利用鉸接的方式來(lái)提高結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)固性。目前常用的支撐體系可以劃分為中心支撐體系和偏心支撐體系，在具體的選擇中，還需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行選擇，從而提高整個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可靠性[1]。

2.3? 混凝土剪力墻體系

高層建筑結(jié)構(gòu)所承受的壓力主要來(lái)源于建筑結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)向荷載等，為了提高結(jié)構(gòu)本身的可靠性，需要應(yīng)用到混凝土剪力墻體系。該體系是在鋼結(jié)構(gòu)框架布設(shè)過(guò)程中，按照剛度均勻分布原則，將鋼結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)匯總到一起，形成新的固定結(jié)構(gòu)，以此來(lái)達(dá)到提高結(jié)構(gòu)測(cè)向剛度的目的。但是在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，如果受到來(lái)自外界的較大沖擊力，那么此時(shí)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力非常容易集中到某一個(gè)節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)被破壞的情況。對(duì)此，在實(shí)際施工過(guò)程中，也會(huì)將其與混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)在一起，從而起到分散應(yīng)力、提升框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的作用。

2.4? 交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系

相較于前幾種鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系的綜合性較強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系主要是由梁柱、樓面板、鋼桁架組成，在實(shí)際應(yīng)用中，梁柱一邊都會(huì)圍繞高層建筑四周進(jìn)行設(shè)置，而鋼桁架則依托梁柱，進(jìn)行交錯(cuò)性分布，但是結(jié)構(gòu)的中間沒(méi)有梁柱，結(jié)構(gòu)對(duì)于受壓后的分流效果相對(duì)較低，因此在實(shí)際施工中，多用于樓層高度在15～20層的住宅建筑施工[2]。

2.5? 核心筒體系

除了上述應(yīng)用體系外，核心筒體系也屬于鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中的常用體系，在實(shí)際應(yīng)用中，該體系主要是在H型鋼框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，與其他封閉的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（如電梯間、樓梯間等）關(guān)聯(lián)在一起，共同組成了穩(wěn)固的抗壓結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)具備非常強(qiáng)的應(yīng)用剛度，而且結(jié)構(gòu)在應(yīng)力分配方面非常明確，具備非常高的應(yīng)用價(jià)值。需要注意的是，在實(shí)際的應(yīng)用施工過(guò)程中，還需要做好施工誤差的控制工作，并且對(duì)于結(jié)構(gòu)的位移容許值也有著相應(yīng)的要求，如果位移偏差值過(guò)高，也將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剪力負(fù)擔(dān)加重，引起結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題。

3? 鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用

3.1? 壓型鋼板結(jié)構(gòu)

壓型鋼板混凝土組合樓板是將壓型鋼板鋪設(shè)在鋼梁上，在壓型鋼班和鋼梁翼緣板之間用圓柱頭焊釘進(jìn)行穿透焊接，壓型鋼板既可作為澆注混凝土?xí)r的永久性模板，也可作為混凝土板下部受拉鋼筋與混凝土一起共同工作。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用壓型鋼板與混凝土組合樓蓋有多項(xiàng)優(yōu)占合理的設(shè)計(jì)后，可不設(shè)施工專用的模板系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多層同時(shí)施工作業(yè)，大大加快施工進(jìn)度壓型鋼板的凹槽內(nèi)可鋪設(shè)通訊、電力、通風(fēng)、采暖等管線吊裝方便壓型鋼板便于運(yùn)輸、堆放，安裝方便，不需拆卸，火災(zāi)危險(xiǎn)小，施工時(shí)可起增強(qiáng)鋼梁側(cè)向穩(wěn)定性作用，在組合樓板中壓型鋼板可以作為受拉鋼筋使用。在另一方面，壓型鋼板對(duì)建筑物也有一些不利的影響用壓型鋼板后，增加了材料的費(fèi)用，尤其是鍍鋅壓型鋼板，本身造價(jià)較高，需要進(jìn)行防火處理[3]。

3.2? 現(xiàn)澆混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)

在目前澆筑工程施工應(yīng)用中，現(xiàn)澆混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)也屬于常見(jiàn)的混凝土施工結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是應(yīng)用體系完善度較高的施工技術(shù)。在鋼結(jié)構(gòu)住宅體系應(yīng)用的過(guò)程中，其具備了施工成本較低、結(jié)構(gòu)抗震性能較強(qiáng)、減少了體系中鋼材料用量等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是該技術(shù)在應(yīng)用中，需要確?；炷翝仓^(guò)程的持續(xù)性，而且從混凝土初凝到終凝這段時(shí)間里，無(wú)法在作業(yè)面進(jìn)行其他操作活動(dòng)，這也不利于后續(xù)施工活動(dòng)的順利推進(jìn)。這也是在后續(xù)施工過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容之一。

3.3? 預(yù)應(yīng)力空心樓板

在高層建筑住宅體系當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力空心樓板也是常用的結(jié)構(gòu)之一，該結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的適用性，不僅可以將其用于樓板施工，而且還可以將其作為墻板結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用。在預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)中，提前設(shè)置了預(yù)應(yīng)力鋼絞線，這也是整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力主筋，具備跨度較大、切割性強(qiáng)、平整度高等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。需要注意的是，在預(yù)應(yīng)力空心樓板應(yīng)用的過(guò)程中，板間很容易出現(xiàn)縱向裂縫問(wèn)題，這也在很大程度上影響到了結(jié)構(gòu)原本的美觀性。

3.4? 疊合板樓蓋

所謂疊合板樓蓋是指將預(yù)制混凝土板支撐體系，提前固定在焊有連接件結(jié)構(gòu)的鋼梁上，完成鋼筋工程的施工后，直接將拌和好的混凝土澆筑在結(jié)構(gòu)上，此時(shí)混凝土?xí)c鋼梁連接件結(jié)構(gòu)融為一體，從而形成了預(yù)制板與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)在一起的疊合板結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的存在，能夠在很大程度上低于結(jié)構(gòu)的縱向剪力，而且還能夠?yàn)轶w系分擔(dān)施工荷載，從而起到了良好的支撐效果。

3.5? 維護(hù)體系結(jié)構(gòu)

除了上述應(yīng)用結(jié)構(gòu)外，在維護(hù)體系結(jié)構(gòu)中也可以應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。因?yàn)樽≌恼w結(jié)構(gòu)使用了鋼制結(jié)構(gòu)，因此在建筑外墻材料的選擇當(dāng)中，會(huì)優(yōu)先選擇輕質(zhì)復(fù)合墻板來(lái)完成施工。并且在施工過(guò)程中，會(huì)將墻板直接和梁柱連接在一起，一般會(huì)優(yōu)先選擇綜合性較強(qiáng)的外掛式施工技術(shù)，并且在施工過(guò)程中還需要做好保溫、防水等工作，從而起到提高整個(gè)結(jié)構(gòu)綜合性能的作用。

4? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑高度的不斷增加，如何采取有效措施來(lái)提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性，也成為建筑企業(yè)施工管理過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系因具備眾多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，目前在很多領(lǐng)域中都得到了很好的應(yīng)用，通過(guò)分析該體系在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的相關(guān)性內(nèi)容，不僅可以加快體系應(yīng)用時(shí)的施工速度，而且對(duì)于提高鋼結(jié)構(gòu)住宅體系實(shí)際應(yīng)用效果也有著積極地作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉伏良.高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅綠色建筑技術(shù)分析——兼論鋼框架-鋼支撐結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)用[J].四川建材，2019（12）.

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