解析多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用

1、    解析多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用    徐建东摘 要：随着社会经济的迅猛发展，建筑业前进脚步也越来越快。在住宅建筑施工技术中，钢结构技术是城乡建设和住房建设中值得重要推广的新型技术。在民用住宅中，钢结构体系是一种绿色环保的新型建筑结构，具有明显的经济效益和社会效益，值得我们在多层和小高层住宅中积极推广。关键词：多高层住宅；钢结构体系；社会效益钢结构较与统住宅建筑结构形式相比，不仅具有建筑布局灵活、商品化程度高、质量高、工期短、造价低、抗震等多项优势，它更是一种绿色环保的新型建筑结构体系，因此深受广大建筑师以及开发商的青睐，在西方发达国家中

2、早已经被广泛应用。随着我国经济的快速发展，人们对建筑行业的要求也越来越高，为了满足人们日益增长的住房需求，实现我国住宅建筑行业与国际接轨，应该大力推广钢结构住宅建筑技术，这对于多高层钢结构住宅已势在必行。1 多层及高层钢结构住宅的建筑结构体系多高层住宅建筑钢结构建筑体系主要是由承重钢结构建筑体系、楼面结构建筑体系以及维护结构建筑体系三部分构成。1.1 承重钢结构建筑体系。1.1.1 承重钢结构建筑体系主要分为：（1）框架结构建筑体系。它的主要特点是受力非常明确，平面布置也非常灵活，能够给建筑提供较大的室内空间，而且它每个部分的刚度也较为均匀，具有很大的延性。由于钢框架结构建筑的自振周期比较长，

3、因此它对地震作用就不是很敏感，所以钢框架结构建筑的抗震性能非常好。此外，其内部结构也相对简单，构件容易标准化、定型化，施工速度快。但是钢框架结构建筑是典型的柔性结构体系，它的侧向刚度差，因此容易引起非结构构件的破坏。（2）框架支撑结构建筑体系。为了增强钢框架的侧向刚度，有效抵挡水平载荷，减少层与层之间位移，我们通常在墙体平面布置由角钢或者钢槽构成的垂直支撑体系。支撑设置的位置要合适，为了保证与建筑设计互相协调，一般布置在窗台下到下层窗顶之间，这样一方面具有隐蔽性，另一方面又能够满足支撑体系的需要。综合各方面因素，考虑到门窗的布置，可以采用w形、x形、k形、人字形以及门式等多种形式。在设计时可根

4、据建筑物的高度以及水平作用力的情况来调整支撑的数量、形式以及刚度。为了增强钢框架的侧向刚度，支撑可以沿着建筑物同一平面施四周环向封闭布置，使之形成一个封闭的加强箍。偏心支撑在地震作用下具有非常好的延性以及耗能性，可以在强震区广泛采用。（3）新型抗侧力建筑体系。新型抗侧力建筑体系中包括钢框架抗剪衍架结构建筑体系，并与管道井、电梯井或者楼梯间的墙角布置形成钢框架混凝土核芯筒结构体系。它使钢框架与抗剪衍架以及剪力协同工作承担水平荷载，以此保证结构水平位移控制在规范允许的范围内。抗侧力构建可以是抗剪衍架、剪力墙或者是抗剪钢板剪力墙等等。设计时可根据建筑物的高度以及水平力情况选择不同的抗侧力体系。1.1

5、.2 承重钢结构建筑体系的适用范围：（1）三层及三层以下的低层建筑住宅：轻型钢框架结构建筑体系；冷弯薄壁型刚密排柱结构建筑体系。（2）四层至六层的多层建筑住宅：钢框架结构建筑体系；钢框架支撑结构建筑体系；钢框架混凝土剪力墙结构建筑体系。（3）七层至十二层中高层的建筑住宅：钢框架支撑结构建筑体系；钢框架混凝土剪力墙结构建筑体系；钢框架混凝土核芯筒结构建筑体系。（4）十三层至三十层的建筑住宅：钢框架支撑结构建筑体系（偏心耗能支撑）；钢框架抗剪衍架结构建筑体系；钢框架混凝土核芯筒结构建筑体系；钢框架带竖缝预制混凝土剪力墙结构建筑体系；钢框架抗剪钢板剪力墙结构建筑体系。1.1.3 承重钢结构建筑体系的

6、设计原则。承重钢结构建筑体系的结构设计应该遵循强柱弱梁、强节点弱构件的设计原则进行。在实际设计中，如果很难满足强柱弱梁的设计，那么满足轴压比的要求也可以。框架主梁的材料一般都可以选择热轧或者是高频焊接h型钢，次梁则是可以有多种作法。框架的柱子材料可以选择热轧或者是焊接工字钢、h型钢、方钢管或者是冷弯薄壁型钢以及轻型热轧型钢。为了节约材料，降低成本，框架柱也可以选择在空钢管里面浇筑高强素混凝土形成的钢管混凝土框架柱代替前面所选择的材料，这种钢管混凝土还具有非常好的受力性能、抗震性能以及耐火性能，较之前面选择的材料能够在钢量方面节省50%，造价方面降低约45%。1.2 楼面结构建筑体系。楼面结构主

7、要是由钢梁以及楼面板两部分构成。为了保证楼盖有足够的强度和稳定性，应该尽量采用技术和构造措施来减轻楼板自身重量，楼板应该具有非常好的隔热、隔音、保温、防水以及防火性能。为了保证钢梁整体稳定性，楼面主梁和次梁都应采取紧凑型构造措施，并且要和楼面板紧密联系。目前主要采用的楼板形式主要有压型钢板现浇混凝土组合楼板和预制预应力混凝土叠合楼板两种。1.3 围护结构建筑体系。对于钢结构建筑住宅而言，内外墙的造价大约占总造价的30%，对整个钢结构住宅的造价影响较大。在节约成本的同时还要满足建筑节能要求，所以围护墙体要具有强度高、保温隔热性能好、安装可靠、持久耐用经济合理等特征，因此要采用轻质材料。外墙可以采

8、用alc板、src复合保温墙板、工厂预制的标准化轻质墙板和玻璃幕墙等。内墙则可以采用alc轻质砌块、轻钢龙骨石膏板、夹层复合板等。屋面的材料可以和楼面材料一致，也可以使用彩色压型钢板防水屋盖，这种屋盖一方面具有非常好的防水防腐效果，另一方面还能起到屋面隔热的保温作用，丰富建筑物的外部造型。2 钢结构住宅的特点及其综合效益钢结构建筑住宅与传统住宅建筑相比具有非常明显的技术、经济以及社会综合效益，结合自身特点分析如下：2.1 钢结构建筑轻质高强，抗震性能好，造价低。与传统的砖混结构体系及混凝土结构体系相比，钢结构建筑的抗拉、抗剪强度相对较高，自重约为钢筋混凝土结构的1/3，具有非常好的抗震特点。因

9、此，一方面能节约钢材，另一方面还可以降低成本。2.2 构件安装方便快捷，能够缩短工期。钢结构住宅构件非常的轻巧，运输安装便捷，施工周期比传统施工缩短1/3，加速了资金的周转，很大程度上提高了投资效益。2.3 节能环保优势。钢结构住宅建筑所采用的材料都是绿色环保型材料，在建筑物需要拆除时，钢材能够实现回收再利用，这就减少了建筑垃圾，也不会污染周边环境，有利于生态环境。3 钢结构建筑的典型工程在国内的应用3.1 北京西三旗水电工程宿舍，建筑总面积2532平方米，6层h型钢，钢框架剪力墙结构体系，压型钢板组合楼面，自承重砌体外墙，钢筋混凝土独立基础加连系梁，构件采用防火涂料加砂浆覆面。3.2 上海现代房产公司建造几万平方米的多高层轻钢结构住宅，其中多层住宅采用冷弯矩形钢管柱和帽型冷弯型钢梁组成框架体系；高层住宅采用矩形钢管混凝土柱和帽型冷弯型钢组合梁组成的框架体系，楼板采用密布燕尾钢筋混凝土组合板。4 结语综上所述，钢结构建筑住宅与传统住宅建筑相比具有非常明显的经济效益。住宅建筑施工技术中，钢结构技术是城乡建设和住房建设中值得推广的新型技术。民用住宅