分析多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用

【摘 要】随着我国建筑事业的蓬勃发展，建筑施工技术也有了很大的提升。钢结构技术在当前建筑中使用逐渐得到普及。钢结构技术作为一种新型的结构体系，广泛的应用于民用住宅的建设中。本文主要对钢结构住宅的建筑技术进行详尽的阐述，然后分析钢结构在实际建筑中的应用。

【关键词】多高层住宅；钢结构技术；工程应用

随着建筑技术的不断提升，钢结构技术应运而生。钢结构由于具有抗震效果好，造价低廉，轻质高强、质量易保证等独特的特点，在我国高层建筑中的应用逐渐得到推广。钢结构是一种非常环保的建筑结构，正越来越受到建筑开发商以及用户的青睐。钢结构建筑技术在多高层建筑中是起关键作用的，因此，探讨钢结构的建筑技术就显得非常重要了。

1 钢结构的应用背景

钢结构由于造价低廉、质量容易保证、商品化程度较高以及建筑布局比较灵活等优点，正在得到开发商以及广大用户的喜爱。在国外，像日本、美国、澳大利亚等地，正在逐步的推广钢结构住宅。据统计，澳大利亚、日本等国钢结构的市场占有率逐年上升，从90年代不到5%已经上升到现在的25%左右。美国钢结构发展的比较早，在90年代初，美国国内的钢结构住宅才500栋，到了新千年以后，就到了20多万栋了。随着社会的发展，美国钢结构住宅的数量会越来越多。欧洲方面，荷兰、比利时以及法国英国等国家在修建别墅的过程中越来越青睐钢结构建筑。我国钢结构应用的时间比较短，然而随着社会的不断发展，钢结构项目在我国也获得了非常快速的发展。因此，钢结构建筑的应用前景是非常广阔的。

2 钢结构住宅的结构体系解析

多层住宅建筑的钢结构体系和传统的以混凝土结构的有很大不同。钢结构体系的构成有以下几个方面：承重刚结构、楼面钢结构以及维护结构等体系组成。

2.1 承重刚的结构体系

承重刚的体系可以分为以下几类：钢框架结构、新型抗侧力以及交错桁架结构体系等。下面分别对每种结构进行比较详细的论述。

（1）钢框架结构

钢框架结构体系包含的优点非常多，诸如平面布置的灵活性比较高、建筑室内的空间最大化、建筑的延性强，此外还包括抗震效果好、结构构件定型化以及标准化难度较低、工程施工比较快、建筑的结构相对简单。钢结构作为容性结构的代表，其最大的缺陷是侧向的刚度不够，这使得钢框架建筑的非结构构件具有很高的破坏率。

（2）新型抗侧力

新型抗侧力体系主要包含钢框架―抗剪桁架结构体系和钢框架―抗剪钢板剪力墙结构体系等。新型抗侧力体系使得钢框架承担竖向的荷载，而剪力墙和剪桁架配合刚框架承担横向的荷载。这样做可以使得建筑结构水平位移值符合设计的相关要求。另外，抗侧力构件的主要形式是以砼核心筒、抗剪钢板剪力墙以及抗剪桁架为主的。

（3）交错桁架结构

交错桁架结构体系由房屋外面的柱子以及跨度和房屋宽度相同的桁架联合组成，桁架的实际高度和楼层的高度一致。相邻的柱子上是上下两层相互交错布置的，楼板的一端放置在桁架的上弦，而另外一端搁置在与之相邻桁架的下弦。因为两开间之间没有柱子，且只放置一个桁架，所以这种结构体系很适合对单元要求比较灵活的小区住宅。与此同时，由于桁架是隔层布置的，这大大减小了由桁架弦杆引发的局部弯矩。这样柱子在框架平面内受到的弯矩力很小。主要受的好似轴力，这不仅有利于柱子断面尺寸的减小，而且使得框架的横向刚度变大、侧向的位移变小。

（4）主要的设计原则

承重钢结构体系的的设计原则一般是遵循强柱弱梁和强节弱点。在进行具体的设计时，由于强柱弱梁的公式很难被满足，因此，只要符合轴压比就可以。框架主梁所使用的材料通常可以选择高频焊接H型号的钢铁，次梁的做法有多种。框架柱子的材料通常选择焊接工字钢或者H型钢。当柱子受力比较小时，可以使用轻型的热轧型钢。框架柱子也可以使用往空管里面浇注高强素混凝土的方式，形成钢管混凝土框架柱，这样做的目的是为了尽量的节省钢材的使用量，减少工程的造价。钢管混凝土柱具备很强的优点，它具有非常好的受力性能、耐火性以及较好额抗震性能。由于单柱之间的轴向承载力被大大的提升，所以钢柱的截面大小就大大的减小了。钢管混凝土与H型钢相比较的话，这个可以节省钢材量达50%，工程的造价也可以降低45%。

2.2 维护结构体系

由于内外墙的造价相对较高，占钢结构住宅总价值的30%左右，同时为了满足节能环保的要求以及减轻钢结构自身重量的需要，围护墙体就得满足保温隔热、安装可靠、持久耐用以及价格实惠合理的要求，所以，在这样的要求下就应该使用轻质材料。比如，外墙可以使用SRC复合保温墙板、玻璃纤维加强水泥墙板等轻质墙板，或者可以采用玻璃幕墙。对于内墙，可以采用稻草板、夹层复合板等轻质墙板。稻草板的优点在于质轻、施工高效，除此之外，它还具有很强的抗震性、通透性，因此，稻草板多用于建筑非承重的内墙。

3 多高层钢结构住宅的主要特点及效益

多层钢结构住宅的主要特点有以下几个方面：

（1）结构轻质高强，抗震效果较好，造价相对较低。钢材的抗剪以及抗拉都比较高。钢结构住宅由于具有强度高、塑性变形能力比较强以及抗震性能比较好的优势，不但可以减轻所受的重力，而且还能抗震。这样就节约了钢材，降低了造价，带来了比较客观的经济效益。

（2）外部造型大方典雅，内部空间的布局较灵活。钢材质轻高强，因此，非常容易可以将柱子之间的距离拉大，大开间的空间，内部的分隔和布置也比较灵活。因此，可以很好的满足对住宅使用功能的要求。钢结构住宅与传统的混凝土住宅相比，有效的利用面积能够提升15%左右。

（3）节能环保。由于钢结构住宅所使用的材料一般是环保型的可以回收的材料，因此，在建筑物需要拆除的时候，废弃的钢材可以全部的回收利用，减少了建筑材料的浪费，也大大减少了建筑垃圾，真正实现了节能环保。

4 钢结构在实际中的应用实例

在国内，钢结构建筑应用也比较广泛。现在举几个比较典型的例子，来说明钢结构建筑的优势。

（1）浙江省杭州市萧山区的建筑工程项目武汉世纪家园，其结构就是采用的钢结构。其中有三栋为点式住宅，七栋楼的22―24层为板式住宅。这个工程项目全部使用的钢结构作为主体结构。

（2）北京西三旗水电宿舍，其建筑总面积为2532平方米。这个项目的6层使用的是H型钢的钢框架―剪力墙结构体系。楼面是压型钢板组合而成的，外墙是自承重的，构件的防火使用的是防火涂料外加砂浆负面。

（3）中国建筑研究院和天津建筑集团合作，研究了一套“钢―混凝土组合建筑体系”技术，并且在天津实际建成了30万平万米的钢结构住宅小区。这个住宅采用的是承重的钢框架―支撑体系，另外，节能型的复合外墙板以及挤出型的内墙板也是这个住宅小区所采用的。这个工程的造价与传统的钢筋混凝土结构的住宅造价基本持平，但施工的速度比较快。

5 结束语

钢结构住宅是一种绿色环保型的建筑体系，在全面贯彻落实科学发展观的今天，它顺应了时展的趋势。由于其具有很强的抗震性、施工工期较短、质量比较容易保证的特点，其发展的前景非常广阔。使用钢结构建设住宅，有利于促进我国建筑业的进步，同时也有利于推动我国节能环保型建材的研发进度以及扩大冶金行业的内需。随着时代的发展，钢结构在我国住宅建设中的应用必将越来越受欢迎。

参考文献：

[1]徐伟良，何余良.多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].建筑技术，2009（03）.

[2]陈广彪.钢结构住宅建筑技术研究[J].科技风，2009（17）

[3]席晖.多高层钢结构住宅设计研究[D].河北工业大学，2006.