住宅產業化背景下鋼混(RC)住宅建筑結構設計思考

摘要：總結近幾年我國建筑趨勢和發展特點：建筑的高度在不斷增加，結構的體型日益復雜，以混合、組合結構為主，涌現了一些新型的結構體系；面對住宅產業化的大背景下，鋼混結構較于木質、鋼結構的建筑成本、性價比等綜合優勢，無疑成為了住宅建設結構最常用的主體結構。本文，就鋼混組合結構在住宅產業化背景下的發展與結構設計上進行思考與闡述；進一步加以分析和理論指導總結，以期能為我國實際工程結構設計者提供一些理論和技術支持。

關鍵詞：住宅產業化；鋼混結構；設計應用

土地稀缺已成為不爭的事實。在這樣的背景下，受地域價值、特別近年來我國土地價格的影響，帶來的房地產業的成本增長，從國家倡導節能以及低碳的政策基礎上，上述兩種結構方式在我國目前都并不可行，因此我國多數房地產商家選擇鋼筋混凝土結構來進行住宅產業化的嘗試，而鋼筋混凝土在香港、新加坡、日本等地已經成為產業化的主流。而從建筑主體類型發展來看，而鋼混結構也越來越多的被應用于高層、超高層住宅！

一、鋼混（RC）結構在建筑主體結構設計中的應用

隨著我國住宅產業化大形勢下，從住宅的材料上來講，不同的材料，其產業化的成本是不一樣的。通常來講，住宅材料結構主要有鋼結構、木結構和鋼筋混凝土（RC）結構三種形式。從實施產業化的先例來看，木結構和鋼結構搞產業化比較容易也相對多一些，但是木結構在中國是絕對行不通的，因為中國沒有那么多的森林可砍伐，產業化木結構方面在中國不可行，國家也不可能出這樣的規范，如果沒有這樣的規范就不能稱之為真正的產業化。第二就是鋼結構，鋼結構雖然可以產業化，但卻成本高昂。如果采用鋼結構實施產業化，企業的相關成本將會在原有基礎上每平方米增加200元至300元（數據統計依據2010年的價格對比）不等。目前，即使在住宅產業化程度較高的日本和美國，鋼結構也不可能成為主流，這雖然和他們大量采用木結構有關，更重要的也是和鋼結構偏高的成本有關。我國高層、超高層建筑不斷涌現。建筑師們設計了眾多復雜體型和內部多變的高層建筑，我國高層建筑的復雜程度已位居世界前列。高層建筑除了要滿足建筑使用功能的要求，還越來越重視建筑個性化，在建筑藝術造型方面的創新也使得高層建筑的平面、立面極其異形化、特殊化。各種新的復雜體型及復雜結構大量出現：體型復雜的連體結構、樓板開大洞形成的長短柱、樓板與外框結構僅通過若干節點連接，懸挑、懸掛，大跨度連體的滑動連接等。

二、鋼混（RC）建筑結構設計中聯合其它新技術的應用

1、抗震技術的應用

由于高層、超高層建筑具有超高超大、功能復雜、造型新奇的特點，規模和復雜程度在國際上可謂少見。許多建筑突破了我國現行相關技術標準與規范的要求。目前來看，減震控制技術研究與應用在我國高層建筑中有了較大進展。隔振技術較為成熟，在工程中有一定應用，主要用于高烈度的多層、小高層建筑，如北京通惠家園地鐵樞紐建筑，甘肅隴南將橡膠隔振墊用于磚混結構樓房。目前，多項采用隔振技術的房屋建筑正在設計建造中。

2、抗風設計的引入與研究

我們在抗風設計以及規范化研究方面還有較大差距。當前國內的一些測試設備仍不能滿足工程實際的需求，需要研究更合理的方法，在結構抗風設計方面加強研究，為工程提供技術支持。

3、防火方面的應用（以北京國貿三期工程為例）

國貿三期工程總建筑面積54萬平方米，主塔樓總高330米，地上層數為74層，地下為4層，鋼結構截面大、單件重、連接復雜，總用鋼量達5萬多噸，抗震等級8級，設計難度和施工難度為世界超高層建筑結構領域所罕見，是目前北京的第一高樓。美國“911”事件后，施工承建方：“中建一局集團建設發展有限公司”對國貿三期設計方案作了相應調整。為了保證建筑物未來的安全性，在經過論證和修改后，設計該樓的建筑方案采用了4萬噸鋼筋、18萬立方米混凝土與5.5萬噸鋼結構組合形成的鋼骨型鋼混凝土結構，并采用耐燃時間高達3小時的防火涂料對裸露鋼結構進行防火處理。這樣設計的結果是，大樓能夠有效地減少飛行器撞擊所帶來的損害，從而提高了主樓自身的耐火性能。而按照此前的設計方案，該大樓全部由鋼結構組成，一旦遇到同樣問題，鋼結構會因高溫快速熔化，導致主樓快速坍塌。另外，針對火災，為了確保人員安全，國貿三期主塔樓分別在14層、28層、39層、55層和74層設計了5個避難層，避難層四周采用防火材料和加固結構，裝有防火隔煙系統。將來大廈投入使用后，避難層非但不能改作他用，不能加鎖關閉，而且還可能會放置一些食品和水，并隨時更新。

三、住宅產業化下帶來設計和承建行業全新的挑戰

隨著住宅產業化形勢的不斷發展，隨著我國超高層住宅的響應政策的出臺，未來，無疑會給本土設計行業及承建方帶來了巨大的挑戰。隨著經濟社會的發展，作為二三線城市出現的一幢幢拔地而起的超高層建筑。不僅對開發商是一種全新的挑戰，對房地產這條產業鏈上的設計行業、承建行業也將帶來全新的改變。相對普通住宅而言，超高層住宅設計復雜，對項目設計及管理水平要求嚴格；超高建筑物中每隔一定距離須加設避難層；在施工設計上的要求更加嚴格，尤其是對消防、防震、防風的指標要求很高，例如對玻璃等建筑材料的選擇格外嚴格，同時由于高處的濕度、風力影響等特殊要求，也給設計、施工帶來了很高的難度。由于超高層住宅建筑結構的特殊性，建筑內部的梁柱將會不可避免地存在，在結構設計中一方面考慮異型柱的使用，另一方面在戶型設計中要充分全面考慮梁柱的影響、規避及利用。再有，高層建筑與其它建筑之間的最大區別，就在于它有一個垂直交通和管道設備集中在一起的、在結構體系中又起著重要作用的“核”（ Core ）。而這個“核”也恰恰在形態構成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構成模式。

四、總結

我國住宅產業化的一系列響應政策的出臺，必將給我國的設計行業，尤其是承建行業帶來全新的格局。盡管目前還達不到洗牌的程度，但也將是一場殘酷的淘汰賽。而要改變這樣的局面，求變將是唯一的出路。依舊以國貿三期工程為例，國貿三期屬于超高層建筑，構件有大型化、異型化的特點，致使施工技術和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解決了許多普通超高層鋼結構施工中沒有出現過的問題，尤其是針對傾斜結構的安裝、鋼板墻的安裝、腰桁架的安裝等一系列施工技術，是對我國復雜高層鋼結構施工技術的有力補充，同時對國內建筑鋼結構行業的持續發展起到了積極作用。

參考文獻

[1]王德敬；高層建筑的結構體系；《中國新技術新產品》2009，（24）.

[2]歐李波；對高層超高層建筑結構的施工技術探討；《建設科技》；2009，（9）.

作者簡介

辛曉山，男，青海省民和縣人， 1974年9月出生，現為工程師及國家二級注冊結構工程師，主要研究方向是工業與民用建筑結構，單位：青海省化工設計研究院有限公司）