钢结构住宅浅述

摘要：本文旨在以钢结构施工中的几点建议为设计人员提供参考，促进钢结构住宅产业在我国的发展。

关键词：钢结构，住宅

Abstract: this article is intended to use steel structures in the construction of several Suggestions for designers reference, promote the steel structure housing industry in the development of our country.

Keywords: steel structure, the housing

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

1. 钢结构住宅

1.1钢结构住宅的含义

钢结构住宅建筑，是指以冷弯薄壁型钢、轻钢焊接和高频焊接H型钢、轻型热轧型钢、薄钢板、焊接或无缝钢管及以上各构件拼接、焊接而成的组合构件等为主要受力构件，以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构所构成的低层和多层住宅建筑。其中，轻质墙体材料一般包括压型钢板及其组合板材、PC板、蒸压轻质加气砼板（ALC板）及稻草板等。钢结构住宅是住宅建筑的一个分支，与混合结构、钢筋砼结构、木结构一样是住宅建筑的重要组成部分。

1.2 钢结构住宅的发展前景

世界各地的住宅建筑体系因各地不同的建材及文化、传统而异。历史上，住宅建筑体系的发展缘于人们对住宅的功能和质量不断提出的高要求。今天，住宅设计体系反映了各国的生活方式、社会认同感，同时还反映了各人的不同个性。对建造商而言，用钢作为住宅的主体结构材料 ,更易于满足和实现人们对住宅设计提出的更高要求。对建筑师而言，钢结构为他们的个性化设计带来了更丰富的想象空间。使用钢材不仅是在住宅的结构形式，而且在质感、颜色、功能和空间划分各方面都突破了传统建材对建筑师的制约。这主要由于钢材与传统建材相比有下述优点：高强、自重轻、抗震、可随意拼接、耐久、工业化生产、施工安装速度快。我国在与发达国家相比在许多方面还存在着明显的差距，在工业发达国家如美国、日本、英国等，钢结构用钢量已占到钢产量的30%以上，钢结构住宅已比较普及，瑞典、法国等在钢结构住宅方面已形成产业化链条体系，而在我国钢结构用钢量仅为20%，60%~70%的建筑为钢筋混凝土建筑。在2008奥运会期间，我国钢结构工程得到了迅速发展，也为我国大力发展钢结构住宅奠定了基础。“鸟巢“等世界前列的钢结构建筑已展露头角。

目前，在北京、天津、山东莱芜、安徽马鞍山、南京上海、广州和深圳等地相继开展的高层钢结构住宅工程。经过实践工程的经验积累，我国钢结构住宅的施工技术正在逐步完善中。

2. 钢结构住宅的某些缺陷及改进措施

2.1结构体系与主要布置原则

目前国内钢结构建筑体系主要有框架结构体系、框支结构体系、框架剪力墙结构体系等结构形式：

（1）框架结构体系：纯框架结构体系在地震区一般不超过l5层。框架结构的平面布置灵活, 可为建筑提供较大的室内空间, 且结构各部分刚度比较均匀。这种结构有较大的延性, 自振周期较长, 而对地震作用不敏感, 抗震性能好。但纯框架结构的侧向刚度小, 由于侧向位移大, 易引起非结构构件的破坏, 因此不宜建的太高。

（2）框支结构体系：纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横2个方向布置一定数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。

（3）框架剪力墙结构体系：在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40～60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。

在设计过程中选用何种体系，应该综合考虑多方面的因素，例如突出钢结构优势的大柱网因素和适应现代人生活需要的大开间、易改变的布置因素。为了使结构经济合理，多层钢结构住宅对结构布置有些要求。当然，这些要求不是绝对的，而是在可能条件下这样做会更经济，更合理，主要是：①采用矩形平面或由矩形平面单元组成的建筑平面；②框架柱在房屋横向宜成列布置; ③将支撑或桁架腹杆设在无孔口的分户墙中; ④采用间隔桁架体系时，房屋纵向走廊宜在横向桁架的中部。

2.2值得注意的设计问题

2.2.1 节点设计

钢结构体系当中，节点的设计和构件的设计具有同等重要性，因此必须给予充分的重视。钢结构的节点设计包括梁—柱节点、梁—梁节点、柱—柱节点、柱脚节点、柱帽节点等。设计时应确保节点的安全可靠，并尽量采用简单、稳定、可靠的施工工艺，减少或避免现场的焊缝连接。钢节点的形式按传力特性大体可以分为3类:铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究得比较成熟，因此在工程中取得了广泛的应用。

2.2.2 墙体材料的选取

一般来说，为了突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅不宜采用传统的黏土砖或其它自重较大的材料。通常采用轻质材料，比如：空心砼砌块、加气砼、压型钢板加轻质保温材料组成的复合墙体、OSBC板、CS板等。目前使用的比较多的是蒸压轻质加气砼板ALC（Autoclaved Light weight Concrete）。这种材料质地较轻，具有较好的防水、防渗透能力，保温性能好，隔声效果与一般混凝土空心砌块相当，自身的强度高，施工方便。无论做外墙还是内隔墙效果都比较理想。

在进行墙体的设计时，要求对连接件的强度、质料和尺寸有准确的规定。对连接方式充分考虑墙体和主体结构的特性，尽可能采用简单、快速的连接方法，以便于施工，提高作业效率。

2.2.3楼梯

对其它类型钢结构建筑的楼梯大都采用钢楼梯，而住宅体系中则基本不用，原因是钢楼梯的传音效果较好。故钢结构住宅中常常采用砼楼梯或者压型钢板砼组合楼梯。在设计时要注意楼梯梁的设置位置和处理，因为通常情况下，这里会出现梁—梁连接，这种连接会使得被连接梁承受集中荷载，这样该梁比较容易发生局部失稳。

2.2.4 楼盖体系

多层房屋钢结构的楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性，当前较常采用的是在钢梁上铺设压型钢板，再浇注钢筋砼板，形成压型钢板组合楼板。如采用压型钢板组合楼板时，为了便于铺设压型钢板，主次梁顶面需相差压型钢板厚度，同时还可以增大建筑净层高。在设计过程中，要考虑钢梁和楼板的组合作用，这样会显著提高梁的承载力和整体稳定性，并有效降低梁高，节约用钢，降低工程造价。

3. 结语

纵观我国目前所处的发展阶段，由于城镇化发展的需要，建筑业已成为国民经济的支柱产业，势必带动钢结构住宅的健康发展。作为长期身处施工一线的技术人员，对钢结构施工的几点建议，希望能为广大结构设计人员提供参考，为钢结构住宅产业“春天”的到来做出一点贡献。

参 考 文 献

[1] 周黎.钢结构住宅体系及构造分析[J].国外建材科技,2006,(1):88-89;

[2] 姜学诗.钢结构房屋设计中常见的问题分析[J].建筑结构,2003,33(6):3-5;

[3] 赵鸿铁.钢与混凝土组合结构[M].科学出版社,2001;

[4] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S]

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