多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)與工程應用

【摘 要】鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)如今的各大工程中得到普遍的運用，不僅由于鋼材本身的性質(zhì)決定，更與其節(jié)能環(huán)保的特點密切相關(guān)。在對鋼材料的運用中，可以有效地實現(xiàn)工程的綜合效益。本文就對多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)和工程應用進行分析，旨在給相關(guān)的工作人員以借鑒。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)住宅；結(jié)構(gòu)體系；工程應用

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對新技術(shù)新工藝的運用程度也在不斷提高。鋼結(jié)構(gòu)作為一種新興的技術(shù)，在短時間內(nèi)得到了人們的認可，并將這種技術(shù)應用到具體的工程建筑中，這與鋼材的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地以及造價的因素是分不開的。同時作為一種新興的節(jié)能環(huán)保的材料，受到更多的開發(fā)商以及建筑師的青睞。

1.多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系

1.1承重鋼結(jié)構(gòu)體系

1.1.1體系的分類

（1）鋼框架結(jié)構(gòu)體系。鋼框架結(jié)構(gòu)體系是一種較為常見的承重鋼結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使受力平衡，提供較大的空間，且延展性較強，有很強的抗震作用。由于其結(jié)構(gòu)簡單，施工效率高。但是，其結(jié)構(gòu)屬于柔性，構(gòu)建遭到破壞的可能性較大。

（2）鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)體系。為使得建筑更加牢固，減少層間位移，最常見的方法就是利用角鋼等材料形成垂直支撐，同時要考慮到支撐位置的合理，既要做到美觀有充分發(fā)揮其支撐的實用性。支撐的數(shù)量和形式等要依據(jù)建筑高度，在強震區(qū)可以采用偏心支撐的方式，因為偏心支撐耗能型較低，且延性較好。

（3）新型抗側(cè)力體系。包括鋼框架—抗剪桁架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合電梯井、管道井或樓梯間墻體的布置而形成的鋼框架—混凝土核芯筒結(jié)構(gòu)體系和鋼框架—抗剪鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。使鋼框架主要承擔豎向荷載，而鋼框架與抗剪桁架、剪力墻協(xié)同工作承擔水平荷載，以確保結(jié)構(gòu)水平位移控制在規(guī)范允許值內(nèi)。

1.1.2設計原則

承重鋼結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)設計宜遵循強柱弱梁、強節(jié)點弱構(gòu)件的一般設計原則，在實際建造過程中，如果不能達到強柱弱梁的條件，那么只要滿足軸壓比也可以實現(xiàn)此設計原則。框架的主次梁和柱子對于材料的選擇也都是很講究的，采用在空鋼管內(nèi)澆筑高強素混凝土的形式，可以有效地降低成本，節(jié)約材料。鋼管混凝土柱的耐火性和承重能力極強，在多高層的住宅建筑中得到普遍應用。

1.2樓面結(jié)構(gòu)體系

樓面結(jié)構(gòu)由鋼梁和樓面板組合而成。從力學計算角度考慮，樓蓋除了將豎向荷載直接分配給墻、柱外，更主要的作用是參與并保證和抗側(cè)結(jié)構(gòu)的空間協(xié)同作用。因此，必須保證樓蓋有足夠的強度、剛度和整體穩(wěn)定性，同時應盡量采用技術(shù)和構(gòu)造措施減輕樓板自重，并提高施工速度。

1.3圍護結(jié)構(gòu)體系

對于整個鋼結(jié)構(gòu)住宅來說，內(nèi)外墻是很重要的一部分，不僅造價較高，而且對本身的性能也有嚴格的要求。維護墻體要做到安全可靠，耐用性強，經(jīng)濟環(huán)保，所以其選用材料一般為輕質(zhì)材料。ALC板、稻草板等輕質(zhì)墻板都是內(nèi)外墻很好的選擇。這些材料除了具有質(zhì)輕、墻薄、高效施工等特點外，還具有抗震、透氣性和人居親和性好等特點，適用于多層建筑非承重的內(nèi)隔墻。該屋蓋系統(tǒng)既具備了良好的防水防腐效果，又起到了屋面的隔熱保溫作用，豐富了建筑物的外部造型。為了防止屋面漏、積水要做好壓型鋼板的防水措施，對壓型鋼板的選擇要與屋面坡度相一致，這樣才能有效地進行防水。同時長尺壓型鋼板也受到技術(shù)人員的青睞，可以減少板長方向搭接，起到防水作用。

2.鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點和綜合效益

鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)的住宅結(jié)構(gòu)相比有著明顯的不同。由于其自身的特定，經(jīng)濟、社會等綜合效益明顯。接下來，筆者通過對其特點進行介紹，深入分析了其綜合效益。

（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）鋼材的質(zhì)地較輕且功能強大，在住宅的施工中得以應用可以使得建筑外觀符合大眾的審美特點，空間范圍較廣，布局隨意。同時能夠擴大建筑的使用面積，這是與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相比體現(xiàn)出的明顯優(yōu)勢。其靈活型較強，造型也可多樣。

（4）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)量的標準化得到明顯的保證，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。

（5）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。

（6）最為重要的一點好似鋼材料也是一種節(jié)能環(huán)保的材料，這也是大多數(shù)的工程使用的重要原因。隨著人們對生活環(huán)境的要求越來越嚴格，對建筑材料的環(huán)保程度也有了明顯的要求。鋼材可以有效地進行回收再利用，其在降解的過程中對人們的生活環(huán)境沒有更多的污染。

3.國內(nèi)若干典型工程應用

（1）中國建研院與天津建工集團合作，從研究開發(fā)、技術(shù)設計、產(chǎn)品生產(chǎn)和工程施工等方面形成了“鋼—混凝土組合建筑體系”的鋼結(jié)構(gòu)住宅成套技術(shù)，并在天津建成了30萬m2的鋼結(jié)構(gòu)住宅。該鋼結(jié)構(gòu)住宅體系由承重的框架—支撐體系、節(jié)能型復合外墻板和擠出型內(nèi)墻板等部品進行優(yōu)化組成，具有多項專利。該體系的工程造價可與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)持平， 產(chǎn)業(yè)化程度高、施工速度快、綜合技術(shù)經(jīng)濟水平先進。

（2）北京西三旗水電工程宿舍， 總建筑面積2532m2，6層H型鋼的鋼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系，壓型鋼板組合樓面，自承重砌體外墻，鋼筋混凝土獨立基礎加連系梁，構(gòu)件的防火采用防火涂料加砂漿覆面。有效施工期120d，其中鋼框架部分為10d，工程造價1000元/m2。

4.結(jié)語

由于鋼結(jié)構(gòu)的自身特性和環(huán)保綠色的特點，已經(jīng)在多高層建筑住宅施工中得到有效地應用。鋼結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑相比，其優(yōu)越性更加突出。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對于鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的要求也在不斷提高，在原有的基礎上對鋼結(jié)構(gòu)的防護等方面也會不斷地加強。在今后的建筑工作中，相關(guān)的工作人員要將鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土兩種技術(shù)有機的結(jié)合，為實現(xiàn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展不斷努力。 [科]

【參考文獻】

[1]王明貴.鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2007（1）：37-40.

[2]王軍.鋼結(jié)構(gòu)住宅的研究與開發(fā)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2004（3）：2-3.