鋼結(jié)構(gòu)在住宅建設(shè)中的應(yīng)用

姜　震　孟光強(qiáng)

摘 要：介紹了國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展概況，詳細(xì)地闡述了鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)，探討了鋼結(jié)構(gòu)的加工、安裝等主要施工工藝和鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)，分析了鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；住宅；建設(shè)；施工工藝

鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑是住宅建筑的一個(gè)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，所用材料為工廠標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、批量化生產(chǎn)，改變了傳統(tǒng)住宅的鋼筋混凝土建筑磚、瓦、砂、石現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)標(biāo)志。與磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)相同，是住宅建筑的重要組成部分。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(shí)又具備一般住宅建筑的共性。

1 鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展概況

在國(guó)外，采用鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系為數(shù)不少，在歐美已經(jīng)有百年歷史，由于具備其他結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)住宅已給住宅建筑產(chǎn)業(yè)帶來了一場(chǎng)深層次的革命，從設(shè)計(jì)、施工到一系列新材料的使用都出現(xiàn)了革命性的變化，因而在國(guó)際范圍內(nèi)代表了未來的住宅發(fā)展方向。在我國(guó)，廠房、大跨結(jié)構(gòu)采用已較常見，而住宅則采用不多。我國(guó)鋼材供應(yīng)充足，國(guó)產(chǎn)鋼材無論質(zhì)量、價(jià)格，還是品種、規(guī)格均可以滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅的需要。大規(guī)模研究開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑還是近些年才發(fā)展起來的。近年來，各地已建成一大批鋼結(jié)構(gòu)住宅。從技術(shù)體系方面劃，大致有鋼框架-混凝土核芯筒（剪力墻）體系、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系、框架體系、框架-支撐體系和輕鋼龍骨（冷彎薄壁型鋼）體系。如北京金宸公寓12層、亦莊開發(fā)區(qū)青年公寓（6層）、上海陸海城（23層～25層）、中福城(18層)、天津麗苑小區(qū)、馬鋼光明新村(18層)、濟(jì)南東方麗景(26層)、上?，F(xiàn)代(12層)、集團(tuán)試驗(yàn)住宅（5層）、浙江寶業(yè)集團(tuán)試驗(yàn)住宅（5層）、庫(kù)爾勒鋼結(jié)構(gòu)住宅（9）層，以及眾多低層獨(dú)戶式和聯(lián)排式住宅等?？墒菑目傮w上看，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅仍然處于起步階段，所以應(yīng)該積極引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)住宅建造技術(shù)，大大加快鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)的推廣速度。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為材料做成受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)住宅以其輕質(zhì)高強(qiáng)、抗震性能好、建造速度快、工期短、施工污染環(huán)境少和綜合經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)而受到各方的重視。

能合理布置功能區(qū)間。利用鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn) ，設(shè)計(jì)可采用大開間布置，使建筑平面能夠合理分隔，靈活方便地創(chuàng)造開放式住宅。而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)）由于材料性質(zhì)限制了空間布置的自由，以往開間一般常在3.2m、3.4m、3.6m。如果過大，就會(huì)造成板厚、梁高、柱大，出現(xiàn)“肥梁胖柱”的現(xiàn)象。這不但影響美觀而且自重增大，增加造價(jià)。

自重輕而承載能力高、抗震性能好。相同建筑面積的建筑樓層，采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)自重較小。當(dāng)跨度和荷載相同時(shí)，鋼屋架的重量只有鋼筋混凝土屋架的1/4～1/3。由于自重較輕，和混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)地震作用反應(yīng)可減少30%～40%，顯然，在地震區(qū)，特別是軟弱地基的地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)住宅可以取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。

施工方便、工期短?，F(xiàn)澆砼需要連續(xù)施工，在我國(guó)北方地區(qū)受到施工季節(jié)的影響。鋼結(jié)構(gòu)的大部分構(gòu)件在工廠生產(chǎn)，運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)通過焊接或螺栓進(jìn)行整體組裝，可全天候作業(yè)。施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小，減少了施工臨時(shí)用地，與傳統(tǒng)建筑材料相比，對(duì)周圍環(huán)境污染小，提高了施工的機(jī)械化水平。由于鋼結(jié)構(gòu)本身可作為勁性結(jié)構(gòu)承擔(dān)結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載，施工時(shí)可以節(jié)省支模、拆模的材料，由此降低成本，大大加快施工速度。資金價(jià)值在施工中充分體現(xiàn)，減少資金成本，對(duì)開發(fā)商的銷售和資金回籠極為有利。

綜合造價(jià)低。由于自重輕、基礎(chǔ)費(fèi)用低、總體用料減少、直接成本降低、建設(shè)工期短、間接費(fèi)又可減少，所以綜合造價(jià)低。

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(jì)、生產(chǎn)、施工安裝一體化，提高住宅的產(chǎn)業(yè)化水平。今后隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市改造需要拆除大量的舊建筑，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。

3 主要施工工藝

鋼構(gòu)件的加工:鋼構(gòu)件一般在加工車間加工，主要工藝是除銹、焊接。梁及連接板的加工主要由下料、鉆孔和焊接組成。

鋼結(jié)構(gòu)安裝:柱體在實(shí)際施工過程中按照材料采購(gòu)、加工、運(yùn)輸、吊裝、連接和加固等工藝完成。所有鋼結(jié)構(gòu)制品，在刷防銹油漆前，必須將構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及附著物清除干凈。手工除銹達(dá)到St2，機(jī)械除銹達(dá)到Sa2。吊裝順序采用由中心向四周擴(kuò)展的原則，以保證安裝過程中框架的對(duì)稱性和穩(wěn)定性。立柱安裝采用吊裝，連接采用臨時(shí)連接板和臨時(shí)螺栓進(jìn)行，形成穩(wěn)定的單元框架后調(diào)整焊接及UT檢測(cè)。

鋼梁的安裝分主梁、次梁（外挑梁）的安裝;主梁在立柱形成單元后采用捆綁串吊施工，次梁和剪力墻框架梁根據(jù)空間和接點(diǎn)的實(shí)際情況，一般采用單根吊裝。安裝高強(qiáng)螺栓是目前建筑鋼結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的連接方法之一。緊固辦法采用專用棘輪扳手和扭矩扳手經(jīng)初擰和終擰完成。栓釘焊接是鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，常見的栓釘焊接分為直接焊接在鋼梁上和穿過壓型鋼板后焊接在鋼梁上兩種方式。

墻板的安裝:內(nèi)、外墻板一般采用工廠化加工，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)吊裝，外墻縫隙用嵌縫砂漿和密封膠密封。內(nèi)墻板在衛(wèi)生間、廚房等部位采用特殊PVC密封膠。

4 鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)

鋼材是不燃材料，鋼結(jié)構(gòu)屬非燃燒體，其耐熱（低于150℃）性能高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但耐火性能差，無防護(hù)措施的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有0.25h左右。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的防火，由于住宅對(duì)防火的要求很高，必須有可靠的防火措施。一般可用滿足消防要求的防火隔熱涂料噴涂、外包石膏板或外包加氣混凝土等方法，也可用混凝土外包主鋼結(jié)構(gòu)，形成勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的防腐，有條件時(shí)，可采用特殊耐候鋼;一般來說，可采用主鋼結(jié)構(gòu)涂?jī)傻栏讳\底漆加一道中間漆和兩遍面漆，漆膜總厚度不小于1.25mm。

結(jié)語(yǔ)：

鋼結(jié)構(gòu)住宅具備其他結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)住宅已給住宅建筑產(chǎn)業(yè)帶來了一場(chǎng)深層次的革命，從設(shè)計(jì)、施工到一系列新材料的使用都出現(xiàn)了革命性的變化，因而它代表了未來的住宅發(fā)展方向。鋼結(jié)構(gòu)雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用時(shí)也要考慮到它的一些缺點(diǎn)，比如防火性差、易被腐蝕，應(yīng)采取相應(yīng)有效的措施以克服這些不足之處。

參考文獻(xiàn)

[1]劉學(xué)利，李宜宏.鋼結(jié)構(gòu)住宅體系現(xiàn)狀及對(duì)若干技術(shù)問題的討論[J].天津建設(shè)科技，2005（3）.

[2]利偉忠，淺析鋼體結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定設(shè)計(jì)[J]，科技資訊，2005（26）.

[3]葉琳，丁新中，談鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)展[J]，山西建筑，2005（22）.