高层钢结构住宅技术应用

【摘 要】随着经济发展和城市化建设进程的日益加快，我国的住宅建设得到了空前的发展，同时人们对住房的质量的要求也是越来越高。就目前中国的情况而言，产业化多层钢结构住宅体系必将形成一种趋势，从体系的建筑及结构构成，再到所用采用的材料和施工方法都自成一个完善的体系，完全体现出工厂化生产、现场装配的产业化钢结构住宅的特点。加之随着中国已成为产钢第一大国，由于上述优势，钢结构在住宅尤其是高层住宅的建设市场必将有着很大的发展空间。

【关键词】钢结构施工；高层住宅建设；技术实践

1、前言

一般而言，在选择主要的建筑和结构材料时，主要考虑的因素有：l）自重轻、有足够的韧性和足够的材料强度；2）适应工业化施工法、方便构造处理的材料及断面形状、方便施工；3）成本低。考虑以上因素，结构框架自然首选钢结构，而钢材种类及断面形状通过构件受力情况确定。比如，因为外柱要承受较大的轴力和弯矩而设计成箱柱；楼梯间处的内柱由于受力不大，因而采用H柱；而梁主要是受弯，从而用H钢。另外，在选用钢管和H型钢作为支撑时为保证支撑的整体稳定，要求长细比小于60。

钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史，伴随着炼钢技术以及成型制造工艺的不断发展（钢材的种类如表1），给钢结构工程的应用带来新鲜活力，而工程建设日益增加，相应地也极大推动了钢结构的设计与施工技术不断进步和完善。我国住宅建设持续空前的发展，人们的居住条件要求逐步地提高，并对居住质量的要求也是越来越高。

2、钢结构住宅的基本特点

钢结构住宅是指以钢作为建筑承重梁柱的住宅建筑，它的优点有：1）重量轻、强度高，用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1/2左右，满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右；2）钢结构构件在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求，制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部品配合；3）钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少、安全可靠性，抗震、抗风性能好。

不过同时也存在其自身的不足之处：1）护结构的强度，减轻自重，保温，防雨，防盗、墙外装饰问题；2）楼板结构强度，减轻自重，隔声，防漏问题；3）防火问题。钢结构住宅不可能象工业或公共建筑靠涂刷防火涂料解决，其原因是钢构件均包裹在装饰层内，在50年的使用期内难以对防火涂料维护。

3、工程应用实践

3.1工程基本情况

某市一小区1号商业住宅楼的建筑总面积为3.3万m3，该建筑的地下为1层，地上有26层（地下的一层为该商住楼的立体式车库，1～3层是公共建筑，4层以上为住宅楼）。该住宅楼的主体承重框架采用箱形截面柱和H梁，其柱采用马钢的Q345B型钢。内外墙板均采用ALC（蒸压轻质加气混凝土板），而外墙直接在ALC板上刷涂料。公共建筑的一部分外窗根据设计采用的是无框形式窗，住宅的外窗使用60系列的PVC塑钢窗，配合中空玻璃。本住宅的楼面采用现浇混凝土，PVC卷材防水聚乙脂发泡保温屋面应用于其屋面。本住宅室内水电线路为暗线装配，与建筑的梁交叉处走梁腹板预留孔。本住宅的特点是室内为精装修而且空间大，效果好，因此其完全可以体现钢结构的结构优势，因而采用钢结构技术。

3.2 主要钢结构施工方法

由于施工规划中的每段柱高在都是在12m以下，因此在本住宅箱型柱的制作时为了确保下料后钢板的直线度，首先要将两块钢板进行拼接，钢板的两端开坡口。另外在按排料图划线时注意沿着划线宽的方向预留3mm，长方向留50mm，然后其中间的隔板划线就不留任何余量，长方向钻Φ7mm的孔，空间距为沿划线每隔6m。采用两台半自动切割机同时切割，切割方向注意沿划线中心，尤其注意每隔6m留100mm不要切割，等到其冷却后切割。

结构的临时组装平台使用H钢，要注意在组装之前用水准仪进行平台的校平而且将H型垫实以及固定好。同时于两腹板上划好组装线，以便焊接衬板的组装。在衬板的内侧要使得每300mm焊10-20mm左右的焊缝，将一腹板与隔板组成对，然后进行定位焊。用2台埋弧自动焊沿着同一方向焊接两条焊缝，焊缝的两端增加100mm的引弧板和熄弧焊。在完成焊接后，要将引熄弧板于离母材5mm处进行切断，使用砂轮机修平。

工程中的箱型柱一般的完成过程要经过材料采购、加工、运输、吊装、连接（加固）等基本工艺。该工程的4层以下裙楼的立柱有48根，主楼的立柱有37根。这些结构立柱的单根最短为4.5m，最长为12.5m，最大的设计重量3.5吨，最小的设计重量1.88吨，都是箱形的截面，剪力墙框架立柱为150×150H型钢。根据钢结构理论计算可以确定吊装顺序由中心向四周进行扩展，这样一来是可以很好的确保安装过程中框架的对称以及稳定性。采用临时连接板和临时螺栓对立柱进行连接，单元框架形成稳定之后再进行焊接调整和UT的检测工作。

3.3 关于工程的混凝土施工简介

核心筒的筒壁和现浇混凝土的楼面构成本工程中混凝土施工部分，通过混凝土泵进行工程的混凝土竖向运输。而且根据该住宅工程的结构基本特点，利用H梁下翼缘支撑小规格的H钢，然后再在H型钢上铺设竹胶板和钢筋。采用顶升法处理箱型柱的内浇混凝土，利用混凝土泵的压力将混凝土自下而上将其压入箱型柱。在混凝土顶升之前，对顶升入口处的管壁要进行可靠的强度验算，务必确保顶升压力在要求的强度范围之内。为了在施工过程中可以随时观测柱内混凝土的压强变化，在柱的下部侧壁安装工程中的特种压力表。

4、结语

中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此长期停留于铁制建筑物的水平而没有进一步的发展。笔者主要对某市小区的高层住宅钢结构体系的应用进行相关阐述，为了是更好地提高钢结构体系在住宅产业当中的应用技术，推动国内钢结构在房地产业中的采用。最后目前城市对停车位数量越来越大，而且本工程的地下室层高较高，如果考虑到车库要满足节省空间，布局灵活，存取自动化、投资少的需求，因此要考虑立体升降车库的使用。立体多层停车设备是具备以上各种优点的，非常适合城市中心土地少的现状，这也说明其在今后的钢结构住宅有必要加强研究。

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