談輕鋼住宅結構體系及其應用

楊 欣

(太原市熱力公司,山西 太原 030012)

談輕鋼住宅結構體系及其應用

楊 欣

(太原市熱力公司,山西 太原 030012)

分析了我國發展輕鋼住宅結構體系的條件、基礎及特點，對輕鋼住宅結構體系進行了介紹，通過分析輕鋼住宅試點工程，闡明了發展輕鋼住宅建筑的必要性，并指出輕鋼住宅結構體系具有良好的應用前景。

住宅，輕鋼結構，節點，混凝土樓板

0 引言

現今，隨著人們水平的提升與國民經濟的發展，房屋住宅建設行業也相繼得以蓬勃發展。1996年至今，每年我國城市住宅面積均會有大約9億m2的增加，并且鄉鎮住宅則會增加至幾十億平方米之多，由此可以看出，人們對住宅建設的需求變得十分迫切，這也標志著人們正在奔向小康。對于傳統的住宅而言，不僅使用功能、結構體系材料單一，并且資源浪費嚴重、建設速度慢、能耗高、抗震性差，這便難以與社會的發展乃至人們的需求相適應。而富有現代氣息的輕型鋼結構，則具備著非常多的優勢，諸如結構性能好、造型優美以及使用便利等等，因而正在被廣泛的運用在住宅建設中。

1 輕鋼結構住宅所具備的優勢

對于輕型房屋鋼結構，其最為突出的優勢就在于可重復使用、抗震性好、重量輕、跨度大以及建設速度快等，有關研究表明，在建設住宅的過程中，使用輕鋼結構能夠提高建房速度，將建房的時間縮短到3個月之內，將勞動生產效率大幅度提高。據相關統計可知，長期以來我國人工竣工面積始終介于20 m2～30 m2之間，而與美國相比，后者的人均竣工量則高達100 m2，如此高的效率，在一定程度上彰顯了美國住宅產業化發展的速度及程度。

大多情況下，民用住宅采用的基本上都是鋼結構住宅建筑通用體系，而研究顯示，和其他類住宅通用體系比較可知，鋼結構住宅建筑物的重量明顯的減輕了將近30%之多，這給高層民用住宅建設帶來了積極的影響；當在地震烈度較強的地域亦或是承載能力薄弱的地域建設住宅的時候，要想得到好的經濟效益，應該采用鋼結構體系。

2 輕鋼結構住宅結構體系

2.1 結構策略

在輕鋼住宅結構體系當中，三維框架體系是其中至關重要的一大體系，柱、梁以及與之相連的墻板、支撐結構、屋樓面體系或者墻架結構是三維框架結構的主要組成部分。在這個體系中，房屋高度比一般不能高于6，柱網設置往往在6 m～12 m之間，大多采用的是強柱弱梁的形式。而對于結構構件，其采用的均是熱軋H型鋼與高頻焊接H型鋼，并且有時也會選取鋼管混凝土柱結構的構件。

自重輕、自振周期長是多層框架輕鋼建筑的特點，對地震作用反應不太敏感。但是框架體系所具備的側向剛度相對較小，往往需要對側向支撐加以設置，有時還要與電梯井的布置相配合，并且采用新型的體系，如框架—抗剪鋼板剪力墻，以此控制結構水平位移于允許范圍內。

2.2 樓面結構

在建設多層輕鋼結構住宅的過程中，只有充分的確保樓蓋具備較強的剛度、強度和整體穩定性，才能保證與抗側力結構空間的協同作用；除此之外，為了降低結構地震反應，還需要結構措施以及技術手段，將樓板的自重予以減輕。

現如今，我國主要有兩類樓板形式：1)為壓型鋼板—現澆混凝土組合樓板，此類鋼板可用作永久性樓板，同時還能參與承力，發揮出受拉鋼筋的作用。下表面凹凸不平是壓型鋼板最大的缺點，在民用建筑中如果采用此類鋼板，則應當做吊頂處理，這便會導致工程造價的提高。舉例而言，上海申福城工程所采用的鋼板為BD-40閉合斷面壓型，該特殊鋼板可以使樓板底面無縫，而且其裝修效果基本上和混凝土地板一致，無需進行特殊裝修；2)為疊合樓板，它屬于預制預應力薄板加薄現澆層樓板，有著現澆整體組合蓋樓所具備的整體性，有助于節省吊頂的費用和支模的費用。

2.3 支撐體系

因多層框架輕鋼結構體系具備的側向剛度相對較為薄弱，所以，為了對水平地震作用加以有效抵御，減少層間錯移的不良現象，需要布置鋼管結構支撐、槽鋼或者角鋼于墻體中，基本的設計準則為拉桿形式，如果被用作是支撐構件的彈性支座，需要滿足相關的剛度要求，同時要具有較好的承載力。X形、K形、人形等結構是主要的支撐形式。在地震感比較強的地區，應該采用偏心支撐，這是由于在地震作用下這樣的支撐方式具有理想的耗能性及延展性。

2.4 圍護體系

因當前的墻體無法適應鋼結構住宅整體裝配需求，對此，要盡快開發與鋼結構住宅墻體相適應的材料。總的來說，圍護體系有兩大類型：

1)“塊”，在我國墻體改革中推出的主要品種之一是小型混凝土空心砌塊。昊角墻材是武漢理工大學和湖北新材料研究所開發出來的一種新的墻材，稻草、麥秸制成的黃板紙是昊角墻材的主要原料，經過一定的剪切，使其接成有諸多三角空腔結構的一種板狀骨架，繼而將適量的化學中介體和適當的粉煤灰等摻入。在砌筑的過程中，要使局部的砂漿進入孔洞之中，這樣能夠提高墻體抗剪能力；

2)“板”，為單一材料外墻板、復合材料外墻板，是十分理想的保溫材料。例如ALC加氣板，板厚150 mm，具備較強的保溫性。對于復合材料外墻板，良好的保溫隔熱的性能以及抗風雨性能，是復合材料外墻板必須具備的特點。

2.5 節點構造

在鋼結構抗震設計的過程當中，梁柱連接點占據著不容忽視的地位。歐美國家已經將框架節點明確的劃分成三大類型，即剛性連接、半剛性連接與鉸接。我國較為流行且常見的做法為：運用H形斷面材做梁及柱子，在現場對節點進行連接，翼緣、柱翼緣采用全溶透焊的焊接方式，而柱翼緣、梁端部腹板則是用摩擦型高強螺栓通過連接角鋼進行連接，由此將梁—柱節點真正的做成剛接，也就是混合連接，見圖1。

一種狗滑式的梁柱剛性連接點是中國臺灣、美國近些年來先后采用的剛性連接點，如圖2所示。

3 試點工程

1)馬鞍山鋼鐵公司成功構建了2層輕鋼試點工程，該工程選取的是H型鋼，并且馬鋼光明新村也將對16層支撐框架結構的2棟住宅試點樓加以建造；

2)江陰景江輕鋼房屋公司的試驗樓，是柱下獨立基礎，ALC板作外墻，為5層鋼框架結構，大約50 kg/m2的用鋼量；

3)北京西三期水電工程宿舍，是獨立的鋼筋混凝土基礎加聯系梁，壓型鋼板組合樓面，6層H型鋼—剪力墻結構體系，自承重砌體外墻；

4)湖北新材料股份有限公司建造的武漢都市花園二期2號樓及江南庭院C-2號樓2幢輕鋼結構樣板樓，采用6層輕鋼架結構，建筑面積1 255 m2。

4 結語

新型輕鋼結構住宅具有經濟、高效、快速、工廠化生產的顯著特點，具有可持續發展的突出優勢。輕鋼結構住宅體系能夠很好的推動鋼鐵產業的發展，也將大大促進住宅的產業化，因而筆者堅信，輕鋼結構住宅勢必會在我國得到長足的發展以及廣泛的應用。

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On light steel residential structural system and its application

Yang Xin

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030012,China)

The paper analyzes the conditions, foundation and features for the light steel residential structural system in China, introduces the structure, analyzes the trial projects of the light steel buildings, illustrates its necessity in China and points out the system has better application future in China.

residence, light steel structure, node, concrete floor

2015-06-30

楊 欣(1980- )，女，工程師

1009-6825(2015)25-0044-02

TU391

A