剖析钢结构建筑技术及工程应用

摘要：随着钢结构的用量加大，以及钢结构设计的日益成熟，设计师的设计理念也要跟进时代潮流。近年来，钢结构住宅的建筑施工技术广泛应用于多层或高层住宅体系中，这类新型结构体系，以其良好的环保性能和结构性能，在现代多高层建筑中占主要地位。钢结构住宅建筑技术具有较高的经济效益和社会效益，相较于传统的建筑工程有较为突出的灵活性，可以根据工程实际需要进行多层面的调整和布局，为建筑企业的快速发展提供先导条件。以下，作者结合实际工作经验，针对低、多高层钢结构住宅建筑技术与工程的实际应用进行了全面研究和分析，以期为完善钢结构施工作出贡献。

关键字：多高层建筑；钢结构；建筑技术；工程应用

0引言

钢结构建筑技术本身造价低，原材料方便，外形美观，抗震性能良好，施工周期短，并且凭借环保、绿色的一体化结构体系备受社会欢迎。随着我国对钢结构建筑技术的重视，多地已经进行钢结构住宅示范工程，促进钢结构住宅稳步健康的发展，为企业创造更高的综合经济效益。通过多年的努力，钢结构住宅取得了较为理想的成效，同时对我国节能和环保住宅的发展也起到了推动作用。

1低层钢结构住宅的选型

1.1框架结构体系

我国对低层钢结构住宅建筑技术的应用比较早，低层钢结构相对于多高层钢结构较为简单，施工速度也较快，无技术难度，并且在施工中对水平荷载的要求标准较低，有效的解决了框架结构刚度差的缺点。

1.2轻钢龙骨结构体系

随着钢结构住宅建筑技术的不断成熟，轻钢龙骨结构体系也应运而生，并且迅速成为钢结构住宅的主要建筑技术之一。轻钢龙骨结构体系来看，它主要可以分为冷弯薄壁型钢格构式结构体系和热轧型钢龙骨结构体系两种。这两种类型的龙骨结构体系的主要区别是前者的竖向结构为墙元，而后者为单根柱，并且柱从下到上是连续的。轻钢龙骨结构体系为铰接结构体系，其优点：首先是组成体系的结构构件的尺寸比较小，可将结构构件隐藏到墙体内部，有利于建筑布置和室内美观：其次是省去了梁柱刚接所带来的许多焊接以及高强螺栓连接费用。因此，轻钢龙骨结构也使钢结构住宅的优点更加突出：自重轻、抗震、可随意拼接、耐久、工业化生产和施工安装速度快等，具有较高的综合经济效益，被广泛地应用在现代低层钢结构住宅中。

1.3工厂预制板式结构体系

工厂预制板式结构体，是采用钢骨架式的板墙、楼板及屋面板，利用其自身来承重，快速高效的现场拼装出低层住宅。

2 多层及高层钢结构住宅的结构体系

多高层住宅钢结构体系与传统的砖混、砼结构体系之间存在明显的差异性，主要表现出承重钢结构、楼面结构等，以下主要对承重和楼面结构进行全面分析：

2.1承重钢结构体系

2.1.1体系分类

就构件材料及结构类型而言，目前多高层住宅建筑承重钢结构体系主要包括钢框架结构体系、钢框架-支撑结构体系、交错桁架结构体系等。

（1）钢框架结构体系

钢框架结构体系具有灵活的结构布局特性，受力明确，建筑室内空间大，并且具有较强的建筑延性，本身也具有较好的抗震性，整个施工进度快，建筑结构简单。

（2）钢框架-支撑结构体系

将一个垂直支撑体系布置于建筑墙体平面内，有效抵抗水平荷载、提高钢框架侧向刚度、减少层间位移等。此外，若工程属于多高层建筑，则钢框架-支撑结构体系更具经济性。一般，垂直支撑体系设置于下层窗顶于上层窗台间，不仅与建筑整体设计相协调，也满足了建筑结构支撑体系的需要。

（3）交错桁架结构体系

由于房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合要求各单元灵活布置的住宅、旅馆建筑。

2.1.2设计原则

在对钢结构承重体系进行设计时 ，一定要遵守强柱弱梁、强节点弱构件的原则，并且在执行承重体系结构体系的设计工作中，要严格审核设计方案符合要求。承重钢结构体系中的框架材料主要以高频焊接为主，由此梁设计方面较为丰富。通常情况下，需要承重钢结构体系中所涉及的框架材料都是轻型钢，热轧工字钢、焊接工字钢、箱型钢管、方钢管、圆钢管型钢等多个方面的措施。钢管砼柱主要是将钢柱材料以及砼柱体这两者所呈现出的相关优势加以结合，最终得到的抗震性能、受力性能实际上都是极为显著的。

由于钢材轻质高强的特点，便于形成大柱距、大空间的建筑空间，灵活地分隔和布置室内的分区，更好地满足现代住宅建筑的使用功能要求，并且建筑造型丰富多彩，简洁明快，进一步为业主提供最为舒适的住宅环境和空间。

2.2.楼面结构体系

楼面结构的主要构成，涉及到了钢梁和楼面板。单就力学的计算角度来说，楼盖本身的作用主要有竖向分化荷载的效果，如此一来，便能够使得相应的作用力直接作用到墙外以及柱外；最大限度的保障抗侧结构所呈现出的空间协同效果。由此楼盖施工需要满足结构本身的稳定性，强度，刚度，尽可能的从结构本身自重降低，从而进一步确保楼板自重的结构技术需求。与此同时要最大程度的降低楼板呈现出的自重，可以通过建筑构造、建筑技术层面着手，通过这方面的措施，使结构本身的强度和稳定性大幅增高，从而有效地加快施工进度，缩短了施工周期。单就对于民用住宅的楼面结构来说，楼板本身除了要能够具备以上几个方面的性能以外，还必须要最大限度的保证防水、防火、隔热、隔音等方面的性能。

2.2.1压型钢板-现浇砼组合楼板

若将压型钢板固定于钢梁之上，固定材料为栓钉，则压型钢板将扮演永久性钢板的作用，并发挥受拉钢筋A作用。在综合分析压型钢板现浇砼组合楼板时，应该将框架梁受到组合楼板各向异性的影响程度考虑进去。以楼板设置情况为依据，明确简支板或连续板、双向传力路径或单向传力路径。

2.2.2预制预应力砼叠合楼板

预制预应力砼叠合楼板即连接预制预应力砼薄板与钢梁构成叠合楼板。因预制预应力砼叠合楼板的优点是具备现浇组合楼盖整体性、施工便捷、略去压型钢板、楼板造价成本更低等。

3 钢结构住宅的工程应用

随着我国多高层建筑住宅建设规模的不断扩大，钢结构住宅建筑技术有很多的工程应用案例。以下简单介绍一个案例。某5幢22层钢结构住宅区，总面积6万m2，该建筑群采用钢结构体系，楼面采用压型钢板组合楼面，框架为圆形钢管，框架梁均为高频焊轻型钢。内隔墙采用隔声、防火、保温、防水内外墙板以及自身承重型楼板，并且所用涂料均为厚型防火涂料。

总而言之，钢结构住宅的建筑技术属于环保绿色住宅结构体系，具有各个方面的优越性，以其突出的灵活布局，广泛应用于现代化住宅建设中。由于对钢结构住宅建筑技术的应用，建筑功能性大大增强。通过近几年对钢结构住宅建筑技术的快速发展，建筑技术已经趋于成熟化发展阶段，但是我们还是要积极地积累实践经验，不断推进钢结构住宅建筑技术的发展。

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