多高層鋼結構住宅的建筑技術與工程應用

王振峰

（中鐵航空港集團第一工程有限公司，陜西 渭南 714000）

0 前言

鋼結構具有輕質高強、抗震性能好、基礎造價低、施工周期短的特點，而且相比于其他的建筑材料，鋼結構是一種綠色環保的建筑材料，而且符合環保、節能、工廠化的新型結構形式。鋼結構住宅已經在歐美具有幾十年的發展歷史，在國際上具有廣泛的應用上，而且越來越多的采用鋼結構代替磚結構。隨著建筑業的發展當前局面對于住房的要求不斷提高，越來越多的住宅采用鋼結構材料，而且在許多地方已經建成或在建一批鋼結構住宅示范工程，具有廣泛的應用前景。推進多高層鋼結構住宅的對于建筑工程發展具有重要的意義，本文對于多高層鋼結構住宅建筑技術以及工程應用進行分析，探討技術的應用特點。

1 多高層鋼結構住宅特點

多高層鋼結構不同于傳統的磚混結構、混凝土結構，在施工過程中，主要以型鋼作為承重體系，并且采用鋼框架的結構體系，構成建筑的承重體系。當前鋼結構主要應用于廠房工程與住宅劍術工程，在建筑工程實際中，需要根據結構需求選擇體系與材料。

1.1 質量優良

鋼結構具有結構輕、輕度高、抗震性能好、工程造價低的特點，相比于其他的建筑材料，鋼結構材料的自重更輕，而且穩定性較強。鋼結構建筑的延性與塑性比其他結構江都更大，而且受到重力和地震作用力更小，具有良好的抗震性能。因為鋼結構自重較輕，因此可以在廠房中加工成為鋼結構，運輸到現場進行施工組合，受到外界環境的影響較小，使得住宅結構更加精細化、標準化。

1.2 施工便捷

鋼結構的配件較為輕巧，運輸具有方便、快捷的優勢，在進行鋼結構安裝時，不需要支模，方便施工的操作，受到外界環境的影響較小。多層鋼結構住宅的施工基本不會受到氣候環境的影響，管線布置更加靈活，便于改造與維修。相比于其他結構的建筑材料，鋼結構材料能夠幾乎100%回收，能夠減少建筑垃圾的污染，提升建筑工程效益。

1.3 結構美觀

鋼材質輕巧且強度高，能夠預留較大的建筑空間，采用同樣的鋼結構材料能夠獲得更大的使用空間，從而為室內格局的布置提供基礎。多層鋼結構住宅更加符合現代建筑的要求，空間與功能更加符合現代人的審美，造型更加美觀、豐富。

2 多高層鋼結構設計原則與適用范圍

2.1 設計原則

多高層鋼結構是一種重要的承重結構，應用過程中，需要根據住宅建筑需求，全面考慮各方面的因素與鋼結構的特點，發揮多高層結構的最大效用。在設計過程中，需要根據軸壓比的原則，參照不同的原色進行設計，多高層鋼結構住宅應該優先選用H 型鋼作為框架主梁，選用焊接工字鋼作為框架柱材料，而且施工過程中，需要根據節約的原則進行施工設計，確保工程效益。

2.2 適用范圍

多高層鋼結構住宅中，主要根據層高選擇結構：（1）3 層以及以下的住宅采用輕型鋼框架結構體系與冷彎薄壁型鋼密排柱；（2）4～6 層多層住宅通常采用鋼框架結構體系和鋼框架-混凝土剪力墻結構體系；（3）7～12 層中高層住宅適用于鋼框架-支撐結構體系和鋼框架-混凝土核芯簡結構體系；（4）13～30 層高層住宅適用于鋼框架-支撐結構體系、鋼框架-帶豎縫預制混凝土剪力墻結構體系、錯列桁架結構體系等結構體系。

3 多高層鋼結構架構施工技術

多高層鋼結構住宅建筑施工具有多種體系，在設計施工過程中，需要根基實際選用結構系統、樓板系統以及外墻維護系統，確保建筑結構使用價值。多高層住宅建筑的鋼結構體系主要由稱重鋼結構體系、樓面結構體系以及圍護結構體系構成。

3.1 結構體系

多高層鋼結構建筑主要包括純框架形、框架支撐形、新型抗側力體系以及交錯桁架結構體系，主要的結構特點如下：（1）純框架結構體系，該結構主要是以型鋼作為框架材料，該結構受力明確，平面布置靈活，而且各部分剛度比較均勻，具有較大的延性與抗震性能，易于標準化、定型化，施工效率較高，但是該結構術語柔性結構體系，容易造成結構破壞。（2）支撐形結構體系，該結構能夠提升框架的側向剛度，抵抗水平荷載，提升建筑強度。當住宅建筑高度較高時，比純框架結構體系穩定性更好，相對經濟。為了獲得較好的支撐位置，通常采用多種方式在窗臺下至下層窗頂之間進行布置，從而滿足支撐體系的需求，為了提升鋼框架的側向剛度，應該采用同一平面環向封閉布置，比較適用于強震區。（3）新型抗側力體系，能夠用于多種框架的體系，而且鋼框架主要承擔豎向荷載，其中鋼框架與剪力墻承擔水平荷載，能夠根據不同建筑物的需求采用不同的抗側力體系。（4）交錯桁架結構體系，因為桁架高度等于層高，因此再用上下層交錯布置，能夠適用于各單元靈活布置的需求，而且柱在框架平面內的彎矩很小，側向位移小。

3.2 樓板系統

多高層鋼結構常用的樓板系統包括疊合式和整體現澆式形式，在施工過程中，底部模板通常采用輕型混凝土預應力板材或壓型鋼板，形成板材和混凝土疊合的樓板，整體現澆式樓板的施工技術與普通結構的住宅相同，疊合式的施工教書較為便捷。

3.3 圍護系統

多高層結構住宅的外墻圍護施工技術較為復雜，通常再用外掛和填充兩種類型，其中外掛通常采用輕質墻板，在梁板和樓板形成圍護；填充類施工技術多采用輕質墻板，在梁柱和樓板底部嵌置形成圍護。內外墻的造價占鋼結構住宅總價的30%左右，因此其設計對于鋼結構住宅的造價影響很大，為了充分發揮鋼結構住宅的優勢，圍護墻體需要滿足自重輕、強度高、安裝可靠的要求，通常采用輕質材料。外墻通常采用ALC 板、SRC 符合保溫墻板、玻璃纖維加強水泥墻板等結構；內墻可采用ALC 輕質材料、輕鋼龍骨石膏板等材料，其中ALC 具有抗震性能好，防水性與保溫隔熱性能較好的特點，具有較高的使用價值。在圍護體系的建設中，需要考慮到板縫防水，采取有效的防水措施確保圍護效果。

3.4 連接形式

多高層鋼結構的連接包括剛性連接、螺栓連接、焊接連接等多種連接方式，在連接的過程中，強軸方向宜采用剛性連接，而且焊接節點的連接剛度大，混合節點次之，螺栓連接的現場施工速度較快，職工質量容易保證；主梁與次梁一般采用鉸鏈與焊接混合的連接方式，能夠提升結構的穩定性。

4 結語

鋼結構具有自重輕、穩定性好的特點，是一種綠色建筑材料，多高層鋼結構施工技術是一種綠色施工技術，具有綠色環保的意義，相比于傳統的鋼筋結構，多高層鋼結構施工具有較高的抗震性與耐火型，具有較強的施工價值。多高層鋼結構住宅施工技術使用中，需要結合建筑工程實際需求，合理的選擇結構體系、樓板體系、圍護系統以及連接形式，確保建筑結構穩定，滿足建筑功能的需求。

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