钢结构住宅发展现状的评述

钢结构住宅发展现状的评述周建龙[提要]钢结构住宅是十五期间我国将要重点推广的项目，其具有强度高、结构尺寸小、自重轻、施工速度快、抗震性能好及工业化程度高的特点。本文对国内外主要的钢结构住宅结构形式进行了回顾和总结，对各种结构体系进行了评述，并对钢结构住宅设计中存在的主要问题提出了建议。[关键词]钢结构住宅结构体系一。概述改革开放以来,我国的钢产量有了很大的提高,特别是从1997年以后,我国的钢产量连续四年超过亿吨,但我国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为2%,而在钢结构用钢量中,建筑钢结构用钢量又仅占10%,这与我国作为产钢大国的地位是很不相称的,为此,国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施,争取在“十五”期间建筑钢结构的用量达到总钢产量的3%，至2023年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6%,而建设部将钢结构住宅体系的开发和应用作为我国建筑业用钢的突破点,并且制定了《钢结构住宅建筑体系产业化技术导则》和《钢框架核心筒住宅建筑体系技术导则》。钢结构住宅具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、结构构件尺寸小、工业化程度高的特点，同时钢结构又是可重复利用的绿色环保材料，因此钢结构住宅是符合国家产业政策的推广项目。随着国家禁用实心粘土砖和限制使用空心粘土砖的政策的推出,加快住宅产业化进程、积极推广钢结构住宅体系已迫在眉睫。但我国的钢结构住宅尚处于探索起步阶段，这种体系在钢结构防火、梁柱节点做法、楼板形式、配套墙体材料、经济性及市场可接受程度上尚有许多不完善之处。从前几年开始，全国陆续出现了一批钢结构住宅试点项目，如山东莱钢的樱花园住宅小区、天津的钢框架—剪力墙高层住宅、北京赛博思金属结构的钢框架核心筒多层住宅、上海冶金设计院设计的陆海城、中福城项目、马鞍山钢铁股份设计的18层示范实验住宅楼等。我院的钢结构住宅设计刚刚起步，为使大家对钢结构住宅有一全面了解，为今后的设计积累必要的技术资料，现对国内钢结构住宅体系作一介绍。二．结构体系钢结构住宅结构体系大致可分为以下几种形式：钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系钢框架加支撑的结构体系钢框架与预制混凝土墙体的框剪结构体系纯钢框架结构体系错列桁架结构体系轻钢龙骨结构体系1)钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系的特点钢—混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋混凝土，形成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架，这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来，外周梁柱连接一般采用刚性连接，而楼面钢梁与混凝土墙则采用铰结，由于混凝土承担了绝大部分的水平力，故而混合结构的位移控制指标可参照钢筋混凝土结构采用，但框架部分承担的地震剪力不得小于结构底部剪力的20%和楼层最大剪力的1.8倍二者的较小值，在大多数情况下，后者往往起控制作用，这种体系的住宅平面上应限制无剪力墙部分框架的长度，否则楼面无限刚的假定将很难满足。这种的受力特点为结构整体破坏属于弯剪型，结构破坏主要集中于混凝土芯筒，特别是结构下部的混凝土筒体四角，对这些部位应予加强，保证筒体的延性，此外钢梁与混凝土墙体的连接部位受力复杂，也是最易遭受破坏的地方，该节点应保证能承受钢梁可能出现的轴向力。耻这种慌体系扮的不猴足之再处为替芯筒拥为混蚂凝土它，重照量减览少不背是很招多，火现场疫浇捣窑混凝并土的隔工作砖量仍眉然较酒大。方从建芦筑平英面布绩置的括角度及来看保，柱箭子一陪般布婆置在片阳台症或转坟角部让位，肝以利浇于住伐户的悬装修盲处理定。葛2）润钢框穿架支叙撑体戚系什对于诚多层敏及小于高层惰建筑肃，可创在建拿筑的抗外墙迁，结宫合门尚窗位载置布祥置双卫向交储叉支反撑，溪支撑少可采瞎用角臂钢、刺槽钢碧或圆灰钢，疏可按运拉杆椒设计薄,析而且铺在轻姜钢住生宅结项构中编，支狂撑也阔不一柏定必哗须从猫下到荐上同育一位突置设弱置，煤也可进跳格弦布置法，其军目的酸主要今是为震了增映加结忽构的边刚度竭，对驴于外吨墙开争有门响窗时捞，也睛可在盐窗台企高度酱范围方内布惧置，董形成赠类似蓝周边精带状赖桁架嚷的结佩构形孤式，节对结舞构整浴体刚乔度进纹行加其强。粉对高友层住便宅，浩可选凑择山鲁墙和从内墙曲布置三中心耕支撑莲或偏隆心支栗撑，铸值得奏注意圆的是帅，当统采用川单斜万柱体脚系时平，应遥设置全不同览倾斜欺方向侄的两伸组单世斜杆讯，以数抵抗樱双向猪地震序作用群，在局节点选方面话，若强支撑侍足以岸承受喝建筑唱物的株全部和侧向袄力作另用，冷则梁罢柱可税做成疲铰接毒，如羡支撑定不足拾以承孩受建茂筑物繁的全左部侧挨向力异作用泪，则播梁柱唱可部因分或鞋全部陈做成娱刚接叼。问在高田烈度射地区绳，如含果柱讽子比董较细毫长，质则大纯多采清用偏扬心框餐架体园系，希这种眨体系著的特说点是感，在已小震墨或中行等烈歼度地揭震作盏用下航刚度后足以复承受灵侧向孕水平辅力，狗在强袭震作歪用下卷又具怀有很糖好的炼延性窜和耗胞能能蓝力。脏支撑淘框架烘在水门平力舞作用丛下，臣类似高于竖唤向悬朵臂桁布架，洁柱子刺像弦殖杆一桥样承供担外恩部荷宋载产记生的辆弯矩座，斜帜支撑圾和梁踏如同逮腹杆丹承受扔水平侨力，滩腹杆卡承担蒙水平健剪力府，弦明杆的情轴向惕变形造对框例架侧蓝向变鹿形的碰影响厌使结容构产还生涌“吃弯曲惕”炮的形惹状，农而腹认杆的昏变形砖对框福架侧攻向变爬形的便影响但使结肢构产棵生普“嚷剪切趋”役的形泥状，馆最终验形成仔的侧担向变呢形形耗状是宽弯、域剪两埋种曲贿线效搏果的清组合候，弯攻、剪师效果滑的相煤对大例小，恳主要雨取决免于耗尚能支灭撑的革刚度扒，一奶般在争均衡切的低恨层支鸡撑结哑构中藏,浅剪切蓝变形盟最为忧重要格,妹有时岁它基槐本决放定了宾结构傲的侧辩向变袜形拼,因铅此这贯种结话构的势底层成层间尝变形窑较大恳；在岔中高圆层结潜构中桑，柱液子中狱较大姑的轴孔向力卖和变肥形以样及二疮者沿守高度严的大浙量积给累使伏弯曲贝变形谦占主弦导地门位，宣在高墨宽比仅大于芒8策的单徒对角恩支撑白区格键中，梳全部以水平很位移轿的失6姜0瑞%～淹7砖0颤%通沟常是治弯曲观变形期引起元的，敞因此作这种村结构手的顶独端或寿接近温顶端浇的层体间变役形最明大，协据此奥认为建，对戒于剪逃切型笼的低尝层结袄构，伪应注特意在纺结构革的底威部设基置耗左能支贩撑；雹对于的弯曲堆型的疗中高煌层结仙构想,不说能忽夫视在臣结构担的顶统部设姐置耗蓄能支剥撑，牌支撑爪布置退时，址不得蜡采用讯支撑英点在侍柱中燕的K菜形支主撑，感同时毁对支卧撑构忘件应罗控制昌其轴龙压比浆，7械度时欢一般轧不得纲大与辟12奋0清√烂23宣5/蛾f接y伙。脑如果避作为传住宅吊结构铺层高畅较低醒，构第件节班间尺族寸较备小，烧导致都支撑钢构件乒及节夫点数胆量均割较多穷，而部且传裕力路展线较莲长，泡抗侧县效果易差，皆支撑德结构毕体系阻也可户考虑例采用邪跨层凉支撑披。叙3．这钢框芒架杀—留预制多混凝脚土墙侧体蝴这种乐体系互一般键预制舍混凝屈土墙葵体中律均埋漏有钢香板支回撑，锄它只澡有在跳支撑意点处丧于钢寿框架母相连榴，而背且混仁凝土毙墙板岗与框句架梁险柱留尼有空臂隙，刷从受望力上担来说辩，它拜仍是扒一种寒支撑木。但以其特发点是蜻内藏镜钢板既按强旗度控劝制设践置，源不考促虑屈趁曲。遮对混短凝土馒墙体每应双舟面配施筋，雅且双奉面钢哈筋应商互相粥拉结渗，在破钢支根撑端样部范论围内璃，应腿设置蜡加强捧构造任钢筋串，如症采用伟梅花末形钢谈筋、猎螺旋顽形钢剖筋、杨钢箍爬等。钟这种丧体系作受力勤性能屿良好向，支斯撑构笼件相鹊对较留经济鸦，且井能与羽隔墙料布置卷相结走合。享但现忧场安常装比参较困环难，那制作丽比较劲复杂辈。尽4．端钢框啄架结慈构体分系矿这种根体系惰受力巾明确唯，使旬用灵昆活，泳制作分安装嗽简单榆，施西工速犁度较踩快，贡但为森抵抗召侧向责力所阔需梁报柱截锅面较俊大，形一般欺可用择于6惊层以站下的资多层夏建筑谁，且肠一般绝情况融下，赖梁柱腊节点旗应采醉用刚努接。裁这种耗体系矩用于构高层扁建筑读经济盘性较允差。征5．窄错列吨桁架蝶结构备体系坚错列守桁架盗结构径体系乱产生砖于2段0世咐纪6读0年饮代，肾由美恶国麻蓝省理第工学载院首累先提距出，钓并成绸功用青于多定个公筋寓及旁旅馆姥建筑嫂中。委该体压系是雅由房航屋外挺侧的惕柱子床和跨介度等哗于房沙屋宽兼度的各桁架愈组成坑，桁斩架高誓度等句于层脑高，跨在相鞠邻柱后上为呆上下御层交蜘错布祖置，杀楼板叹一端吩搁置乏在桁棵架的前上弦溉，另墙一端肝搁置趴在相程邻桁泊架的柄下弦识。由则于两构开间婆布置汁一榀津桁架种，且乱中间照无柱茫子，亡所以岩非常好适合卖住宅虽、旅砍馆建丝筑各隙单元翠的灵奸活布田置要着求。滨这种债体系辉的受桃力特脾点为此：水参平力替主要陪通过岸楼板岛传至诊相邻餐桁架国的斜甚腹杆判，如仔此水绿平荷执载最脆终通嫌过落赢地桁碑架的割斜腹刮杆或齿底层衡支撑或传至中基础岂，楼旬层间掉的柱窑子主肝要承胆受轴厨力，屯其所尽受的局剪力笋和弯辞矩很植小。赵由于罪桁架羽有整载层高营，所查以整赔个体朱系刚籍度较对大，锤一般滋不需个要增泳加柱炕子刚腔度以朝控制扬位移弹，由奉于错诱列桁台架结呈构体胃系中碰柱子课主要筛承受财轴力毒，其代柱截置面强与轴可耐布置榴在纵放向，肚故其朗纵向帆侧移趴刚度康亦较浩大，框这种希体系学的用延钢量俯可较漆框架者结构什减少点30弟～4产0％倦，因轮此该爽体系窗是一岁种经碑济、偷实用伞、高讽效的相新型鹿结构彻体系洁，目仇前湖相南大撑学正凑对该拾体系灾作系巧统研妨究。悉6．柜轻钢薪龙骨工结构忌体系脊轻钢室龙骨资结构能体系如主要鲁用于掌中低灶层住素宅或盯别墅葛，大秧致可缎分为随两类马，一愤类为海以冷撑弯C蒸型钢凶组成恰的龙理骨体展系，民另一肠类以阶小型育热轧跟型钢满组成理的龙缓骨结仅构体颗系。皂轻钢藏龙骨犬体系玻一般殖由柱懒、梁车、天辈龙骨驴、地皮龙骨都及中胡间腰集支撑背通过圣配套冤扣件补和加返劲件葛用自映攻螺舞钉连厚接而射成，振梁柱旧构件耐厚度闭在1携～3格mm桌之间堵，柱筝子间材距约组为拢40愚0~基60在0m愿m。挠其主覆要受防力机辩理为朋：柱纠子与赤上下雷龙骨掩及支隔撑或磨隔板饥组成益受力膜墙壁意，竖铁向力泊由楼裙面梁祝传至桂墙壁接的天才龙骨职，再支通过盯柱子眼传至岔基础朽；水炮平力间由作作为隔俘板的昨楼板担传至昨受力旺墙壁遣再传婶至基冰础。拴由于慈在传挂力过坟程中陵，墙球面板适承受匀了一林定的荒剪力撞，并声提供宿了必锦要的尝刚度吊，故榴墙面垄板应占满足盖一定艳的要给求。皮楼板努可采滨用楼疫面轻悄钢龙逐骨体副系，身上覆转刨花怒板及逢楼面致面层始，下斗部设温置石磁膏板冈吊顶汁，既糕可便岔于管道线的时穿行滋，又州满足朝了隔伏声要甘求。卫该体着系的雀优点驼为组狗成体搂系的鄙构件飘尺寸狂较小迈，可跃将结植构构显件隐拖藏在后墙体梢内部棵，有泻利于测建筑仆布置举和室自内美润观，月且保独温性压能良杰好，经梁柱巧均为耽铰接仇，省苍却现城场焊扑接及刃高强参螺栓仍的费或用，仇而且过受力竖墙体较也可籍在工捡厂整史体拼称装，加加快铁了施彻工进纯度。学其缺芬点为乞梁柱眠铰接夸不适贝合于企强震混区的搅高层绍建筑滩，国码内该误体系肚尚缺笨乏工悲程经府验，根冷弯貌型钢组品种寸较少奸。命三．爆柱子阔形式网用于摧钢结宴构住晕宅柱性子的音形式凭有以剧下几神种：柱①肝圆钢些管混茎凝土慈、环②惨方钢折管混戴凝土浩、呜③欧方钢击管、抱④衬热轧察H型秒钢。姐圆钢绩管混农凝土蹈：圆地钢管僚混凝畅土有替受力辨性能炊好、扰柱子羽截面逆尺寸读小、印耐火惑性能坏好且瓶便于缎加工渠的优本点，钟对于多圆钢志管混智凝土都我们俘一般蓄不控角制其樱轴压伍比，驻而控芝制其龟长细阻比，颜以使辅钢管课混凝仿土柱煌具有留必要伴的延膏性，个要求冠延性死大于陡5时尽一般姜控制季其长排细比傻L/目D小稠于8壁.2减5即脖可达痰到要浮求，沟对于然层高糟小于历2.誓9米治的住屠宅，丧如果且梁高蓄取为俯40传0，新钢管测取为膜30翁0，火则L投/D滨=8矛.3砍，延楚性要拌求可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疏图二要洞梁柱扶的纵挎向连霜接赛（弱辟轴）框图三篇写钢梁管与剪连力墙洲的连侨接

阅听兴甲绩酷番辣济打图四禽父堪钢柱英柱脚图五钢管混凝土连接节点星3)炼帝墙与走钢梁鞋及钢妖柱的悬连接闷节点图五钢管混凝土连接节点脱解对袍于6拳层以暖下的鄙多层坊住宅雹，外糕墙可朱采用完粉煤跌灰加疼气混绵凝土币砌块非或混像凝土荒小型工空心缝砌块秆。由崭于柱描子截侮面尺趴寸较妥小，充一般亡可采虎用混经凝土袍砌块穗外包磁柱子费的方汤式，答要完堵全包婶裹住迈钢柱衡，砌酒块墙输的厚归度不韵宜太盗小，甲一般腔不小新于2贤40挑，混错凝土膜砌块杨外包周柱子巧部位蔑还应跃涂以妻防火浅涂料门，最瑞外面愚再辅盖以钢办板网月抹灰不。内嗓墙采厚用砌烫块时夜，砌最块可堤在各命层楼丽板上词砌筑春，梁拿腹板服两侧粥用混锤凝土冶砌块互填充舅，外白面覆科以钢笨板网弓抹灰跌或外之贴防谦火板抚。凭古高厉层及驾小高顺层住抛宅多附采用粉条形贪挂板陕或整炉开间搂外挂伤大板炉，但诵必须牺注意镰接缝惭设计退和有轮安装恩调节陆措施寺。对板于高握度不污太高慈的建虹筑（刮1秩8米演以下火）可那通过由钢梁欠与板堂构件每上的赵预埋字件焊逮接加封以解鼓决，壁对于硬高度港大于尊18享米的纯建筑悲，除响应在荡接缝怨处板桶预埋吉件与截钢梁承焊接裁外，苦板中鉴还应探设勾赠头螺淹栓与俘钢梁垂拉接址。墙医与钢唉梁及怒钢柱铲的连或接节斥点可挣参照住下图吨六～览图十弯。仗图六呜捧独立课钢柱段防火户戒沸奉召图七割损分户旁墙外箩端柱阔节点录图八揉魄外墙丹与钢身柱连奋接

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