钢结构高层住宅的优缺点范文

钢结构高层住宅的优缺点篇1

中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：一、轻钢结构建筑住宅发展现状1.轻钢结构建筑的发展现状改革开放以来，中国的钢产量有了很大的提高，特别是从1997年以后，中国的钢产量突破1亿吨，但中国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为3％左右，而在钢结构用钢量中，建筑钢结构用钢量又仅占10％，(大部分为工业车间、汽车展厅等)这与中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，鼓励建筑工程采用钢结构形式。2.轻钢结构住宅的发展现状中国轻钢结构住宅起步很晚，改革开放后从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才首次接触钢结构住宅产业。1986年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总院合作，介绍了一种低层轻钢结构住宅建筑体系－Bsis，并在冶金部建筑研究总院院内建造一栋二层轻钢结构住宅样板房；20世纪90年代个别国外公司为推广其产品在北京、上海等地建立多层轻钢结构办公、住宅楼。近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，中国钢结构发展十分迅速，轻钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。二、轻钢结构住宅相比传统结构形式住宅的优势分析1.钢结构住宅结构上的优势1.1能合理布置功能区间利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔、灵活方便，创造开放式住宅。

1.2轻钢结构住宅空间利用率高在空间使用率上。钢结构的断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8％左右。在建筑风格上，钢结构建筑也更显灵活丰富，户内空间可多方案分割，可以满足不同用户的需求。1.3自重轻、抗震性能好相同建筑面积的建筑楼层，轻钢结构自重轻，而且钢材具有延性，能比较好地消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高2.钢结构住宅经济性占优势2.1施工方便、工期短钢结构构件，可以实行工广化生产，现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。 2.2综合造价低由于自重轻，基础费用降低，总体用料减少，直接成本降低，建设工期短，间接费又可减少，所以综合造价低。2.3符合住宅产业化和可持续发展的要求轻钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工—体化，提高住宅产业化的水平。三、轻钢结构住宅发展障碍分析1.社会认可度轻钢结构住宅的发展面临的首要问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需要一个过程。中国居民由于长期以来住惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅，从慢慢开始接受到逐步接受轻钢结构住宅，也要—个认识的过程。2.发展轻钢结构住宅技术上还不够成熟钢结构体系住宅成套技术，由于过去缺乏技术引导，市场需求没有达到产业化程度，技术水平及标准参差不齐，不配套，需进一步研究创新并进行整合。3.专业技术人才缺乏在人员方面，由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及轻钢结构住宅体系，因此中国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，而更加缺乏的是熟练技术工人.

4.缺乏有针对性的钢结构住宅规范及相应标准中国的标准规范是针对儿十年来大量使用的结构体系编制的，轻钢结构住宅体系此前在中国属于技术空白，所以不能满足中国现行强制性规范的某些条文。使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段都会遇到障碍。5.钢结构住宅本身缺陷钢结构防火能力差。经过防火处理的钢结构的耐火时间也只有2 h～3 h，远远低于钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。四、钢结构住宅发展前景展望1.适合建筑用的特种钢将不断涌现随着中国钢铁企业冶炼技术的提高，为适应市场的需求，适合建筑用的特种钢必将不断地涌现，例如宝钢、武钢等钢铁企业成功开发的耐火耐候钢，它是通过合适的技术，使钢材含有特定的成分(如加钼等)，使钢材的表观结构及金相组织发生变化，从而使钢材本身生成所需的耐火性和耐候性，多种新型建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展。2.国家将重点支持轻钢结构住宅的建设轻钢结构住宅建设在中国才刚刚涉入，中国现在是一个产钢大国，年产量3亿多吨，发展钢结构住宅有很大的潜力。20世纪90年代，国家建设部和国家经贸委一致通过，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为中国建筑业用钢的突破点，并正式列入国家重点技术创新项目。这一举措为中国的钢结构发展奠定了基础。如今，由于国家的宏观调控作用，房市出现了前所未有的低迷，在这个时机推出钢结构住宅，利用钢结构住宅的优势来吸引市民目光，刺激消费，增加市场的购买力，起着事半功倍的作用。3.钢结构住宅建筑技术将不断发展随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合轻钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，轻钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。4.发展轻钢结构住宅是中国住宅产业化的必由之路住宅产业化是中国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动中国经济发展新的增长点。轻钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略。

五、结论如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工进入了机械化，那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化，轻钢结构住宅将成为建筑现代化发展的一个重要标志。轻钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念将引领21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。在中国目前大力推广住宅产业化的时代背景下，钢结构体系必将成为住宅结构体系的主流。

参考文献：

钢结构高层住宅的优缺点篇2

长期以来，我国因缺少钢材而对建筑钢结构的应用加以限制，使建筑钢结构的使用限制在很小的范围内，建筑钢结构用钢量占全国钢材总产量的比重极低。1996年，我国钢产量首次突破亿吨，1998年我国钢产量已达到11434万吨，而且每年增产300万吨，形成了钢材供过于求的新形势，为发展我国的建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。

随着钢产量的不断提高，经济的不断发展，对绿色环保型建筑的不断要求，钢材应用于住宅建筑主体结构是历史所趋。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程，发展以标准化、系列化、通用化，以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。国家建设部和中国工程建设标准化协会正在组织研制和开发多层轻钢结构的住宅建筑体系的结构选型，新型围护结构与隔断体系以及钢结构构件及配件，结构体系设计与施工技术，编制相应的设计与施工技术规范和规程。可以预见，不远的将来钢结构住宅的发展和应用会有新的飞跃。

目前经国内广泛研究、实验分析，钢结构住宅通用体系用于民用住宅，具有独特的优势，与其它住宅通用体系相比，其主要特点是：

1、自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。

2、布置灵活，开间大，使房型丰富，约可提高建筑面积3%~5%。具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。

3、可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。

4、施工周期大大缩短。据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半，减少湿作业量，且其节能指标可达50%，属环保型绿色建筑体系。

本文以笔者设计的镇江市某多层钢结构住宅试点工程为例，介绍了钢结构设计中值得注意的几个问题及其相应对策。

1、钢结构住宅结构体系布置

目前国内钢结构建筑体系主要有纯框架体系、框架-支撑体系、框架-核心筒体系等结构形式[1]，各种形式的优缺点分析参见文献[1]。

钢结构住宅构件的截面形式分为：热轧H型钢截面，焊接H型钢截面、钢骨混凝土截面、焊接箱形截面、冷弯焊接方管或圆管截面等，各种形式的优缺点见表1。

表1 不同柱截面形式的性能比较

Tab 1 difference pole section’s capability compared

项目

H型钢

钢骨混凝土

钢管

钢管混凝土

承载性能

较好

好

一般

好

用钢量

较多

省

较多

省

施工速度[2]

最快

较慢

快

较快

防火处理

需处理

不用处理

难度大

一般

造价[2]

较高

较省

较高

钢结构高层住宅的优缺点篇3

关键词：钢结构住宅，发展概况，优越性，问题，前景

 

1、引言

随着科技的发展、社会的进步、人民生活水平的提高、生活观念和生活方式的改变、要求建造住房的快速性、住房的个性以及住房绿色环保性都被提到了议事日程。论文参考。堪称“绿色结构”的钢结构住宅就是其主流产品。钢结构住宅的建造如同装配一台机床、组装一辆汽车，这样的速度确实令人难以想象。但从目前形势来看，这种从工厂流水线上走下来的钢结构住宅将是中国住宅发展的方向。本文简要论述了钢结构住宅在国内外的发展概况及其优越性，并就我国今后发展钢结构住宅所面临的问题和发展前景提出了一些看法。

2、钢结构住宅的发展概况

钢结构住宅在欧美已经有百年历史,由于具备其他结构无法比拟的优点,钢结构住宅已给住宅建筑产业带来了一场深层次的革命,从设计!施工!到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化,因而在国际范围内代表了未来的住宅发展方向。在美国普通的低层民用住宅中,采用轻钢结构,特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重结构体系应用于住宅建造所占的比例,从90年代初的5%已发展到现在的25%左右。日本、澳大利亚、英国、意大利等国也早已把钢结构用于住宅,并研究开发出完整的节能环保型的轻钢住宅结构体系。

我国钢结构住宅起步很晚,20世纪80年代中期,随着改革开放的不断深入,工业化的轻钢别墅也进入我国,如上海龙柏饭店!大连桃园山庄!北京光明公寓等,这些别墅大都供外国人居住。近几年,苏州!广州又从美国!澳洲引进2~3层别墅,其房屋的承重骨架!围护结构的设备等全套从国外引进,中方只负责基础、地坪及房屋构件的组装。我国的钢结构住宅的研究和应用始于20世纪90年代末,大规模研究开发!设计制造!施工安装钢结构住宅建筑还是近二三年才发展起来的。目前,在北京、天津、广州、深圳等地开展低层、多层和高层钢结构住宅试点工程,已经建成30多万平方米,但还处于研究和试点工程阶段。

虽然，钢结构住宅在我国起步较晚，但这种新型建筑体系有可能使房地产业、建筑业、冶金业等行业集合成为一个新的产业体系。基于这一点，为了推进住宅的产业化，国务院于1999年在第72号文件中明确提出:发展钢结构住宅，扩大钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。由此可见，钢结构住宅，是我国生产力发展到一定阶段的必然产物，必将成为住宅产业的一支新生力量。

3、钢结构住宅的优越性

钢结构住宅建筑是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成，其中主要承重骨架是由钢构件或钢管(圆管或矩形管)混凝土构件所组成。在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:

3.1强度高、自重轻、抗震性能好

钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重的30%,大大降低基础的造价；钢结构是柔性结构,有很好的抗震，同时结构安全度高，受损轻，而且由于钢材便于加工，灾后容易修复。

3.2功能区分割灵活

传统的砖混、钢筋混凝土的结构自重大，进深和开间相对较小，梁、柱粗大，空间利用率较低，而且拆除不便。随着社会的进步，人们审美观的改变，使用功能要求的需要，因而开发坚固耐久、多功能、大开间、易于改建，便子拆除的新型钢结构住宅，则是住宅建筑和结构发展的重要趋势。钢结构住宅户内有效使用面积可提高6%一8%，寿命可达90年以上，成本可降低5%，建筑风格更灵活丰富，户内空间可多方案分割，满足不同用户的需求。

3.3 工业化程度高，施工方便、工期短

由于钢结构构件可以实行工广化生产、尺寸精度高，现场安装方便，所以现场作业量小，工业化程度高，施工方便。同时，由于施工机械化程度高，加快了施工速度。另外，钢结构除基础外，构件全部由专业工厂标准化生产，建筑质量容易保证，各构件运抵现场组装，施工现场文明 ,噪声少;施工作业受天气及季节影响较小，并且可以工厂制作与现场安装平行进行，甚至一些标准的住宅体系，可以随订货，随建造，大大缩短建造周期和有时间。

3.4便于住宅产业化、可持续发展化

钢结构构件适宜工厂大批量生产，并且能将防水、保温、节能、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，同时还能将设计、生产、施工一体化，提高住宅产业化的水平。论文参考。另外钢材可以回收，再生利用率

高。建造和拆除时对环境污染较少且改建和拆迁容易，节能指标可达50%以上，属于绿色环保建筑体系，符合我国可持续发展的要求。

4、钢结构住宅面临的问题

钢结构住宅具有以上的综合优势，因而受到各方的重视。但目前，中国的钢结构住宅还只是处于起步阶段，研究力度还不够，实际设计和施工还存在不少争议和问题需要解决。论文参考。

4.1钢结构住宅技术问题

首先，全国已兴建了部分钢结构住宅，基本上是等效采用外国标准，缺乏有针对性的适合中国国情的钢结构住宅规范，所以应该有计划地建造一批试验工程，逐步使该技术在国内成熟起来，同时中国已加人WI'0，编制规范考虑与国际接轨问题也是必不可少的。第二，钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导，其他专业紧密配合。不但要遵循住宅建筑设计一般原则，还要特别注重如何发挥钢结构的优势。一方面考虑钢梁跨度可增大、结构开间更灵活、尽量为住户创造更大的空间;另一方面，还要考虑如何避免钢结构带来的平、立面单调呆板的问题。这两方面都要处理好。第三，为了更好地推广钢结构住宅，设计和制规范时，要保证构件制造实现工厂化生产，便于运输，还要保证现场安装连接方便，施工迅速。第四，关于施工资质问题，上级主管部门要加大审核力度，实现资质审核规范化、程序化。

4.2设备配套、原材料供应问题

建筑设备应与钢结构住宅配套，是住户首先关心的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项配套设备，如:室内装修、高档厨卫设备、室内生活配套设备以及室外管线、绿化环境等。目前，大部分钢结构住宅需用原材料都可以在国内配套，但仍有一些高档材料需要进口。因此尚需加大材料研发力度。

4.3降低成本问题

从原材料角度看，现阶段红砖的价格肯定比钢材和其它新型墙体材料便宜，造成钢结构住宅的主体结构造价和内墙造价略高于砖混结构，即使这样，如前所述，考虑到多方面因素，钢结构住宅的综合造价仍然是有优势的。另外，使用红砖，意味着要丧失大面积优质的田。因此，国家已明确限制使用红砖。所以关于钢结构住宅的造价问题，应结合中国国情，从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手，加强管理和协调，以降低成本，提高其综合经济效益。

4.4钢结构防火、防腐蚀、抗冲击问题

建筑用钢是否耐腐蚀、耐火，直接决定了钢结构住宅的质量。有资料显示，无任何防护措施的普通钢材一旦遭遇腐蚀或火烧，15~20分钟便会软化，丧失其承载能力。因此，研究新型的防火、防腐蚀材料是当务之急。除此之外，虽然钢结构具有较好的延性，但去年的“9·11”事件使人们更加关注高层钢结构住宅的抗冲击性能。

4.5实用性人才缺乏问题

目前，具有钢结构住宅设计经验的技术人员和施工技术工人较缺乏，致使一些开发商不敢轻易采用钢结构形式。这不能不说是一种缺憾。

4.6钢结构住宅的宣传和国际交流问题

钢结构住宅在我国属于一支新生力量，大部分用户对其缺乏了解。因此要广泛宣传开发钢结构住宅的益处，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，建立一个能与传统建材相竞争的钢材供应网，研制新型的轻质保温墙体材料以及与之配套的辅助材料，做好示范工程，加强信息交流，行业动态，寻求国际间的广泛合作。另外，中国的钢结构住宅产业不能完全局限于“自力更生，自主开发”一条路，应该打开大门，面向世界，吸收和借鉴国外成熟的先进经验。只有这样才能加快其产业化进程，满足中国住宅市场对住宅产品的数量和质量不断增长的需求，从而促进我国钢结构住宅的发展。

5、钢结构住宅前景和方向

5.1钢结构住宅前景

从以上分析来看，钢结构住宅以独特的优势必将成为我国建筑行业一个重要的组成部分。根据发展趋势来判断，我国钢结构住宅存在巨大的市场潜力和发展前景。主要原因表现在以下几个方面:

物质基础上，我国的钢产量早已跃居世界第一位，从1996年开始，我国钢产量已经连续几年突破1亿吨，2001年高达1.5745亿吨，钢材产量和质量持续提高，钢结构的造价也相应有较大幅度的降低。钢材供过于求的新形势，为我国发展钢结构住宅创造了良好的局面。更何况，随着中国进人W'I'0，我国建筑钢材品种将更加丰富多样，价格也将更加合理。这为我国发展钢结构住宅打下坚实的物质基础。这必将促使钢结构住宅得到快速发展。

技术条件上，随着我国高科技的发展，针对钢结构的高新技术也得到了迅速发展。比如高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用以及焊接新材料的开发应用，都为钢结构住宅的高效制作和生产创造了良好条件。

政策方面上，建设部于2001年底了《钢结构住宅建筑产业化技术导则》，该文件为规范和促进我国钢结构住宅建筑的发展，探索适合中国国情的钢结构住宅产业化发展道路，提供了有力的政策指导。并且于今年年初，建设部、国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》。此外，淘汰粘土砖等强制性政策、措施的推行，也将为促进钢结构住宅的推广起到积极作用。

5.2发展方向

由于钢结构设计的灵活性,使得住宅体系除了高层建筑外,低、多层住宅也有良好的适应性,同时发展别墅在低、多层住宅中,可采用轻型钢结构如冷弯C型钢或者小型热轧型钢组成龙骨结构体系;高层建筑则可采用热轧H型、焊接H型、焊接箱型、冷弯薄壁方钢管内灌混凝土、圆钢管内灌混凝土等组成钢框架体、钢支撑框架体系、钢框架混凝土剪力墙体系等；而建造别墅和农村建筑则可采用墙柱体系。

6、结论

住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，随着当今世界科技的飞速发展和信息时代的到来,房屋产业化生产已不再是遥远的梦想,而钢结构体系住宅正适合于产业化生产。钢结构住宅建筑技术的不断提升和创新,为住宅的标准化!多样化!个性化,特别是产业化奠定了坚实的基础。建设部科技研究攻关计划中也把钢结构住宅建筑技术纳入其中,开展全方位的系统开发研究和试点示范,又了钢结构住宅产业化技术导则，在国家的有力推助下,我国的钢结构住宅建筑呈现出蓬勃发展的势态,其研究和发展具有很大的空间和潜力,随着建筑技术!工艺和材料的不断进步,钢结构住宅将成为住宅建筑的主要结构设计选择类型。

参考文献

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

[2]张庆风.钢结构住宅设计与施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003（12）

[3]雷宏刚.21世纪建筑钢结构的应月及展望.山西建筑，2002(2)

[4]肖亚明.我国钢结构建筑的发展现状及前景.合肥工业大学学报(自然科学版),2003(1)

[5]童悦仲.中国钢结构住宅的发展2002

 

钢结构高层住宅的优缺点篇4

关键词:钢结构住宅;优点;结构体系;应用前景

改革开放以来,我国经济持续快速发展,建筑业也得到空前发展,逐步成为国民经济的支柱产业。钢结构住宅作为绿色环保的新型建筑体系,随着钢产量的大幅度提高,以及新材料、新技术的不断推出,钢结构住宅产业正健康快速发展。

1、钢结构住宅国内外的发展状况

在许多工业发达国家如美国、日本、英国、澳大利亚,钢结构建筑的发展和应用已有几十年的历史。美国钢结构住宅所占建筑总面积的比例从20世纪90年代的5%已经发展到现在的25%以上,日本及澳大利亚钢结构建筑占全部建筑的50%以上。

长期以来,我国因缺少钢材而对建筑钢结构的应用加以限制。1996年我国钢产量突破1亿吨,2002年达到1.9亿吨,2005年达到3.7亿吨,已经超过了美国、日本、俄罗斯、韩国四个国家钢产量的总和。国家用钢政策从20世纪50～60年代的限制用钢,到70～80年代的节约用钢,到二十一世纪已调整为鼓励用钢,为我国建筑钢结构的发展提供了极好的条件。目前北京、天津、上海、山东莱芜、安徽马鞍山、广州、深圳等地开展中低层和高层钢结构试点工程,已经建成300～500万平方米住宅。

2、钢结构住宅的优点

钢结构住宅是目前最具有发展潜力的环保节能型住宅,突破了中国“秦砖汉瓦”式的传统建造模式,替代了传统的红砖及混凝土,完全使用工业化生产的建筑材料,集众多优点于一身,是二十一世纪人类居住环境的理想建筑。

2.1钢结构的重量轻、强度高,抗震性能好。钢结构材料的强度高,塑性和韧性好,结构延性好。用钢结构建造的住宅重量约为钢筋混凝土住宅的1/3～1/2。自重的减轻使得地震作用效果降低,一般自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度,地震作用可降低30%～40%。

2.2工业化程度高,易于实现住宅产业化。钢结构住宅的设计借助专业设计软件,大大缩短设计周期,并实现设计的标准化。所有构件工厂化加工制造,精度高,易保证质量。容易实现机械化装配,施工速度快,施工周期短,与传统住宅相比工期缩短40%以上。

2.3空间利用率高,能合理布置功能区间。由于钢材轻质高强的特点,便于形成大柱距、大开间的开放式住宅,而传统结构(如砖混结构、砼结构)由于材料性质限制了空间自由布置,如果跨度、开间过大,就会造成板厚、梁高、柱大,出现“肥梁胖柱”现象,不但影响美观,而且自重增大,增加造价。在空间使用率上,钢结构住宅使用的钢梁、钢柱的截面积比传统结构减小,所占净空面积也随之减小,使得房间使用面积增大,与传统结构相比可增加有效面积10%左右。

2.4绿色环保,节能省地。目前我国住宅体系多为砖混结构,大量使用硅酸盐水泥,在建筑物解体后产生大量的建筑垃圾,对环境造成极大破坏;砌体结构使用的实心粘土砖,浪费大量的土地资源。而钢结构住宅所用材料主要是环保型可回收材料,在建筑物拆除时,钢材可以100%回收利用。

2.5钢结构住宅保温隔热隔音效果突出,造型美观结构丰富。大多采用新型轻质墙体围护材料,不易霉变,不易虫蛀,在保温隔热隔音性能方面比传统住宅有明显优势。钢结构材料轻质高强,结构设计时可以创造出艺术性较强的建筑外形,以满足住户对不同建筑风格的要求。

3、钢结构住宅的结构体系

钢结构住宅结构体系主要由承重结构体系、支撑体系、围护结构体系和楼板结构体系组成。

3.1钢结构承重及支撑体系的组合型式有多种,应用于住宅的主要有钢框架结构体系、钢支撑框架体系、钢框架-抗剪桁架结构体系、交错桁架结构体系。钢框架体系结构简单、受力明确、平面布置灵活、结构刚度均匀、抗震性能好,属典型的柔性结构体系,其侧向刚度差;钢支撑框架结构体系通常用槽钢或角钢在墙体平面内布置垂直支撑体系,能够有效抵抗水平荷载,提高侧向刚度,减小层间位移。钢结构住宅承重体系构件一般采用热轧或高频焊接H型钢,热轧或焊接工字钢、方钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢。

3.2围护结构体系约占钢结构住宅总造价的30%,为减轻结构自重,满足建筑节能要求,围护墙体大多采用轻质材料。外墙可采用蒸压轻质加气混凝土板材(ALC板)、SRC复合保温墙板、钢丝网复合保温板、水泥刨花板等,内墙可采用轻钢龙骨石膏板,ALC轻质板、夹层复合板、稻草板等。

3.3楼板结构由钢梁和楼面板组合而成。楼盖体系要保证有足够的强度、刚度和稳定性,同时要尽量减轻楼板自重。楼板主要型式有压型钢板与现浇混凝土组合楼板,预制轻混凝土板。

4、钢结构住宅存在的技术问题

4.1防火问题

钢结构有很多优点,但也有其致命缺陷,即耐火性能很差,钢材的承载力和平衡稳定性会随温度的升高而大幅降低。当温度达到400℃时,钢材的屈服强度降至室温下强度的一半,当温度达到600℃时,钢材基本丧失全部强度和刚度。解决该问题的方法有两种,一是使用耐火耐候钢,该种钢材是采用技术在钢材中添加合金元素(如Cu、Ni、Cr、Si、P等元素),使钢材的金相组织发生变化,从而改善钢材内在的耐火性和耐候性,这种钢材在600℃高温下,屈服强度下降不大于1/3;二是使用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法。对于外露的钢构件多采用10～40㎜厚的涂料,耐火极限可达1.5～3h;对于隐藏的钢构件,珍珠岩防火喷涂或防火板是经济有效的方法。

4.2防腐问题

钢结构的腐蚀与所处环境、温度、湿度直接有关。根据国内外试验资料,表面无防护的钢材在大气中第一年锈蚀速度约为第五年的两倍,室外钢材的锈蚀速度约为室内锈蚀速度的四倍,处于干燥环境的钢材,几乎不会锈蚀。因此,暴露钢构件一般外涂耐腐蚀涂料或油漆,或采取镀锌处理。

4.3标准规范问题

由于我国发展钢结构住宅仅仅只有十几年的历程,钢结构住宅技术体系还不够成熟,钢结构住宅标准规范零散而不系统,技术水平参差不齐,工业化程度不高,还需进一步研究创新并规范化。

5、我国钢结构住宅的前景展望

目前,国内的建筑业生产效率较低,尚属劳动密集型产业,而钢结构住宅属于高技术高效率的产业,加快对钢结构住宅的研究,将促进建筑业向技术密集型产业转化,并将带动建材、冶金、机械尤其是钢铁企业的发展。

中国钢结构协会编制的《2009-2012年钢结构行业态势运行发展趋势预测报告》指出,“节能减排”继续成为我国经济发展的一项重要工作,是可持续发展的一项基本国策,因而具有节能、环保、绿色优势的钢结构被市场看好。按照早先中国钢结构协会制定的《钢结构行业“十一五”发展规划建议书》显示,2010年钢结构产量将达到2600万吨。而根据目前掌握的资料计算,2010年我国钢结构行业拟达3000万-4000万吨制造能力,说明我国钢结构行业存在着较大的发展空间。

6、结语

钢结构高层住宅的优缺点篇5

【关键词】钢结构;施工技术;现状

随着高层建筑高度的不断增高，传统的钢筋混泥土结构由于自重较大，产生诸多不利因素，如地基承载过大、柱子越来越大等，在这种条件下，建筑钢结构应运而生。 其具有有强度高、重量轻、结构抗震性能好、施工快、建筑造型美观等优点，是理想的高层建筑材料，备受业内人士观注。近年来我国钢铁工业和建筑工业的迅猛发展，高层钢结构住宅设计和施工技术日趋成熟，政策导向也大大推动了建筑钢结构的快速发展。但是，高层钢结构建筑的施工技术相当复杂，需要大量的专业施工技术人员，抱以实事求是的精神、科学律已的态度，才能促进这一行业更好的发展[1]。

1.钢结构的优势

钢结构的优势有：自重轻，便于运输和安装，同样设计强度，自身重量仅是钢筋混凝土的1/2；可跨越度大，钢材的塑性和韧性好，当受到震动或局部产生超载现象时，不易产生断裂破坏，对荷载的适应性较强；钢结构一般采用螺栓连接，施工轻便，建造周期也大大缩短；钢结构体积小，可塑性极强，使其在设计时更灵活、多样，对重力效应不敏感；钢结构建筑在建造时，嗓声污染、粉尘污染、固体垃圾都是非常小的，即使楼房报废，钢材的回收价值也比较高。总之，钢结构在高层建筑中的应用，优势是十分明显的，我们更期待今后的发展。

2.高层建筑钢结构施工技术

2.1塔吊的选择及吊装

塔吊是高层钢结构工程施工核心设备，其选择涉及钢结构的重量、现场施工条件等因素，其原则是：装拆方便、安全、快速。爬式塔吊对塔吊起重能力和幅度要求不高，使用比附着式塔吊方便，考虑成本控制，应优先选用进行高层钢结构建筑的施工。

吊装是高层钢结构工程施工的关键工序，其速度与质量对工程起着十分重要的作用。钢结构吊装前，应严格要求吊装构件的堆放，避免在吊装时，由于准备不充公，造成操作的繁琐。根据塔吊的数量、现场施工条件、工件形状等因素确定吊装分区与吊装顺序。

2.2严格原材料

钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中，首先钢筋的质量证明文件应齐全有效，且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证，材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢，其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的1.2倍，套筒长为钢筋直径的二倍。

2.3焊接及其质量控制

焊接是钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平的高低对工程的安全、优质、高效完成具有重大影响。施工中焊接的一般原则是：施工中应遵循以下的焊接原则:先焊基准点处焊缝,再焊周边焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；对称施焊；同一根梁的两端不能同时施焊。钢结构焊接前，对焊条的合格证进行检查，按说明书要求使用,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤，一、二焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹，一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷，一、二级焊缝按要求进行无损检测，在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印[2]。

2.4安全施工

安全施工是钢结构施工中的重要环节，高层钢结构施工，作业点大多处于高空、悬空，很容易出现安全事故。为此，必须严格安全管理，定期实施在岗安全教育培训，让职工时刻把安全意识摆在第一位。

3.我国钢结构建筑现状分析

改革开放以后，我国钢产量跃居世界第一位，国家从“节约用钢”逐渐转为“积极、合理、快速的发展钢事业”，目前我国建筑用钢已达钢材总量25%左右，而钢结构所用钢材仅为3%左右。由此可看出，我国在钢结构方面的发展还不够，近年来，建设部在全国积极倡导钢结构住宅的应用和发展，并在一些大中城市建筑了示范点，如北京的中福花苑钢结构住宅、莱钢樱花园等。国内钢材量的充足，为钢结构的发展提供了物质基础，虽然我国钢结构施工发展较晚，但速度并不慢，现在已可以独立承建一些超高层和大跨度结构。除在超高层建筑施工尚存不足外，中低层建筑已达到国际领先水平。我国钢结构施工技术水平与国外存在一些差距，主要表现在：钢结构施工中传统的手工业还大量存在，信息化、智能化施工还没全面开始形成；缺乏总承包的能力，在超高层钢结构建筑方面投入较少；专业技术人员较少，这方面的软件开发与国外差距较大[3]。

4.钢结构住宅发展对策

4.1注重培养钢结构施工方面的人才

目前，我国缺乏经验丰富的钢结构专业技术人才，设计人员设计出的钢结构建筑，其工程造价可能达到钢筋混凝土建筑的1.5倍左右，造成了很大的浪费。钢结构施工企业的发展壮大是从施工实践中逐渐积累经验和技术的，不可否认，这中间的一些老工人、老技术人员具有丰富的实际操作能力，是一批重要的队伍力量。然而，钢结构工程施工技术含量高，光靠经验是难以取得长足进步的，我们必须吸纳国外先进的技术水平，以毕业生为培养对象，及时向其传播钢结构的前沿技术和新的科研成果，让他们尽快上手工作。

4.2要加强企业与科研机构的合作

钢结构建筑是一个难度大、要求高、科技含量高的工程。在超高层和大跨结构施工中，有些技术难题依靠企业本身的力量解决不了，需要与大专院校、设计院或科研机构合作。另外，一些新材料的应用和新工艺的采用不可能不经试验，就应用建筑当中，而这个试验就需要科研机构去完成。总之，加强企业与科研机构的合作是非常必要的，不仅可以增加企业效益，还使我国的钢结构发展水平更进一步。

4.3企业必须高瞻远瞩

企业要对自身的技术成就和施工经验进行不断总结，注意科技新动态和管理新方向，注意搜集新型材料、软件、专利技术、新机械设备等先进成果，以形成工法，在本企业的项目生产中推广应用。

4.4构件不标准、不规范

钢结构相关产品标准化程度低，造成住宅及其构配件、部品不成系列，难以配套，产品质量还不能满足住宅产业化的水平。企业应创立与钢结构体系相配套的产品与技术体系，如内外墙板产品系列、楼板系列等，并且政府要抓好各类标准、规范的编制与修订，形成统一的、完整的标准化体系[4]。

总而言之，高层钢结构的施工过程是一个错综复杂的系统工程，应该充分认识到施工的困难性、复杂性，虽然还有不少问题有待解决，但只要政府、开发商、技术工程人员共同努力，钢结构住宅在我国必将拥有广阔的应用前景。

【参考文献】

［1］潘可柱.浅析钢结构住宅的设计和前景[J].企业技术开发,2007,(02).

［2］李煜.浅议钢结构住宅的结构设计[J].甘肃科技,2010,(12).

［3］赵玉玲,李德川,李怀谷.钢结构住宅的可行性分析[J].山东建材,2004,(04).

钢结构高层住宅的优缺点篇6

［关键词］钢结构住宅优化设计设计思路应用

钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，是住宅建筑的重要组成部分；由于钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好（延性好）、施工速度快、工业化程度高、质量易保证、建筑布局灵活合理等优点，使其作为一种最具备“环保、节能、工厂化”的新型结构体系，在 21世纪继续得到迅速发展。

一、钢结构在住宅应用的优势

钢结构在住宅建筑中应用的优势主要体现在以下几个方面:

1设计制造周期短,设计生产一体化

现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短,设计中的修改和调整非常方便。同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现场的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精确度,可以大大减少项目建设周期。

2有利合理布置功能区间

在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化。传统住宅由于所

用材料的性质,限制了空间布置的自由。钢结构住宅可以利用钢材强度高的特点,采用大开间柱网布置,使建筑平面分隔灵活,可以利用非承重墙体灵活分隔室内空间,形成开放式住宅。同时,利用钢结构连接简单的特点,在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小,可以增加使用面积,提高得房率。下图以某花园二期为例，从图中可见柱截面很小：

图2标准层平面图

3承载强度高,抗震性能好

相同的荷载,钢结构截面最小,相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,由于钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受的地震作用小;而且,钢材具有高延性,有较好的耗能能力,因此,抗震性能好,结构安全度高。

4施工优势突出,综合造价低

现浇混凝土需要连续施工,在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产,运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装,可全天候作业。施工现场作业量小,减少了施工临时用地,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平。施工时可以节省支模、拆模的材料,由此降低成本,大大加快施工速度。资金价值在施工中充分体现,减少资金成本,对开发商的销售和资金回笼极为有利。钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,自重比较轻,地基的处理比较容易,可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大,上部结构重量轻可以降低基础的造价,从而减少整个项目的投资。

5符合节约型社会建设的要求

钢结构适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起,实现综合成套应用,将设计、生产、施工、安装一体化,提高住宅的产业化水平。今后随着城市建设的发展,城市改造需要拆除大量的旧建筑,钢结构比传统结构的拆除更容易实施,钢材回收利用率高、拆除成本低、污染较小,符合可持续发展的要求。当然,钢结构也有一些缺点,如防火能力差、易锈蚀等。但这些问题随着科技的发展,设计的改进,先进的防火材料、防锈涂料及新型耐火耐候钢的出现将得到很好的解决。

二、钢结构住宅的体系优选

钢结构住宅体系区别于传统体系住宅的内容主要是指主体钢结构体系、围护结构体系以及楼盖结构体系。

1主体钢结构体系优选

钢结构体系的形式有多种,但应用于住宅的主要可分为钢框架体系、钢框架―支撑体系、钢框架―剪力墙体系、钢框架―核心筒体系、交错桁架体系等。结构体系应根据安全可靠、经济合理、施工方便等原则,并结合建筑功能、建筑模块及建筑围护等要求合理选用。从构件的截面形式上可分为:H型截面、钢骨混凝土截面、圆钢管内灌混凝土等。各种柱截面形式的性能比较见表1。

2围护结构体系优选

钢结构住宅的围护结构包括外墙板、隔墙板和屋面板,是住宅结构的重要组成部分。外墙板的连接必须可靠并具有足够的延性和适当的转动能力,满足在设防烈度下主体结构层间变形的要求;隔墙板与钢结构有可靠的连接并具有抗震延性;屋面板应具有可靠的搁置、防滑和连接,具有适当的变形能力。围护结构对住宅建筑功能与经济性有十分重要的影响,也是目前钢结构住宅体系中有一定技术难度的研究开发内容。护结构主要采用轻混凝土板、太空板、夹心板等。内墙品种较多,常用的为轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板等。屋面板多选用压型钢板,它具有良好的外观效果与防水和抗腐蚀能力,还有自重轻、施工快捷等特点,同时还可兼有模板与组合承重的功能,并便于施工。

3楼盖结构体系优选

楼盖体系是建筑的重要组成部分,它既要承受竖向荷载又需传递水平荷载,因此它在平面内外都需足够的强度、刚度。同时,还需要一定的抗裂性,以满足建筑功能抗渗、抗漏的要求。目前,最常用的是现浇钢筋混凝土楼板,优点是成本低、防火性能好、整体性强,缺点是需要大量摸板和支撑,施工速度慢、周期长;压型钢板组合楼盖,施工方便、速度快、抗裂性能好,在高层钢结构建筑中已普遍采用。但由于压型钢板兼作钢筋用时,需进行防火处理,而仅作模板用时成本过高,因此在多层、小高层住宅中的应用应做好综合效益比较分析后再确定。

三、钢结构住宅的设计优化

在选择了合适的结构体系、柱网布置以后,在钢结构住宅设计过程中还要从以下三个方面进行优化。

1钢结构住宅节点的优化设计

钢结构体系当中,节点的设计和构件的设计具有同等的重要性,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、柱头节点等。设计时应确保节点的安全可靠,并尽量采用简捷、稳定、可靠的施工工艺,减少或避免现场的焊缝连接。钢结构节点的形式按传力特性可以分为三类:铰节点、半刚性节点、刚性节点。由结构布置分析,考虑工程实际情况,在设计时,多层房屋钢结构柱多采用焊接工字形或箱形截面,在此弱轴方向与梁的连接多采用铰接,而强轴方向则采用刚接形式。铰节点形式简单,施工方便,但它使得梁跨中弯矩加大,增加用钢量,不经济;刚性节点构造复杂,但其有效的降低了跨中弯矩,节约了用钢,有较好的经济效应;而半刚性节点应用比较少,主要是其受力特性比较复杂,往往通过试验来取得较为准确的设计数据。三种形式,哪一种更加经济可靠,还有待于在实际工程中比较、检验。

2钢结构住宅墙体的优化设计

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,钢结构住宅墙体通常采用轻质材料,目前使用的比较多的是蒸压轻质加气混凝土板(AutoclavedLightweightConcrete)简称ALC板(块)。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、快捷。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,尽可能采用简捷、快速的连接方法,以便于施工,提高作业效率。

3钢结构住宅卫生间、厨房的优化设计

卫生间和厨房的设计是钢结构设计过程中比较重要的环节。因为钢结构材料的防腐能力相对较弱,而卫生间和厨房是住宅中用水最多的地方,所以这两处的防水处理十分重要。在钢结构中,结构防水的效果比较好。例如,框架―核心筒结构体系把卫生间和厨房放在核心筒内,具有良好的防水性能。对于其它结构体系要根据工程实际情况而定,比如对于框架-支撑体系采用压型钢板混凝土组合楼板时,通常在墙角处将混凝土上翻100～150mm。由于目前钢结构住宅的工程实例不是很多,故这方面还有待进一步研究、开发。

四、结束语

总之,钢结构住宅体系具有混凝土结构所无法比拟的优点,如抗震性能好、施工快、造价合理等。轻钢结构住宅体系符合国家发展轻钢结构住宅,建设“百年住宅”,实现小康社会的住宅的目标要求,具有良好的发展前景。我们相信，钢结构将会迎来一个快速发展时期，由混凝土结构、砌体结构一统天下的格局将被打破，从事钢结构制造、施工企业将前景非常宽阔。

钢结构高层住宅的优缺点篇7

关键词：高层住宅；结构类型；剪力墙；结构优化；

随着经济的快速发展，越来越多的人定居城市，城市高层建筑的建设越来越受到重视。为了充分利用建筑空间，高层住宅的建设高度不断增加，并且对高层住宅兼顾舒适性和安全性的要求也越来越高，因此寻找提高高层住宅的安全性的方法非常重要。高层住宅剪力墙结构的设计越来越被广泛应用到高层建筑的建设中。为了符合现代建筑理念即提高高层住宅的安全性、经济性和合理性的要求，高层住宅剪力墙的结构优化设计显得非常重要。

1 高层建筑结构的类型

按照使用的材料区分，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。

砌体结构虽然具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点，但由于砌体是一种脆性材料，其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差，现代高层建筑很少采用无筋砌体结构建造。在砌体内配置钢筋后，可大大的改善砌体的受力性能，使之用于建造地震区和非地震区的中高层建筑成为可能。

混凝土结构具有取材容易、良好的耐久性和耐火性、承载能力大，刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好以及能浇制成各种复杂 的截面和形状等优点，现浇整体式混凝土结构还具有整体性好，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。混凝土结构布置灵活方便，可组成各种结构受力体系，在高层建筑中得到了广泛的应用，特别是在我国和其他一些发展中国家，高层建筑主要以混凝土结构为主。钢结构具有材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施工周期短、抗震性能好等优点，在高层建筑中也有着较广泛的应用。但由于高层建筑钢结构用钢量大，造价高，再加之因钢结构防火性能差，需要采取防火保护措施，增加了工程造价。钢结构的应用还受钢铁产量和造价的限制，在发达国家，高层建筑的结构类型主要以钢结构为主。近年来，随着我国国民经济的增强和钢产量的大幅度提高以及高层建筑建造高度的增加，采用钢结构的高层建筑也不断地增多。特别是对地基条件差或抗震要求高，而高度又较大的高层建筑，更适合采用钢结构。

钢-混凝土组合结构或混合结构不仅具有钢结构自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好等特点，同时还兼有混凝土结构刚度大、防火性能好、造价低的优点，因而被认为是一种较好的高层建筑结构形式，近年来在我国发展迅速。组合结构是将钢材放在构件内部，外部由钢筋混凝土做成（称为钢骨混凝土），或在钢管内部填 充混凝土，做成外包钢构件（称为钢管混凝土）。如北京的香格里拉饭店（24 层，高83m）采用钢骨混凝土柱，正在建设的上海环球金融中心大厦（95 层，460m）和陕西信息大厦（52层，高 189m）均采用钢骨混凝土框筒结构，深圳的赛格广场大厦（76层，高292m）采用圆钢管混凝土柱，香港中心大厦（70层，高292m）和台北国际金融中心大厦均采用方钢管混凝土柱。混合结构一般是指由钢筋混凝土或 钢骨混凝土剪力墙（或筒体）以及钢框架组成的抗侧力体系。

2 高层住宅结构设计的重要性

经济快速发展使得城市的现代化程度越来越高，城市人口的不断增加导致城市的高层住宅建筑也越来越多，居民对高层住宅的安全性要求也越来越高。高层住宅的设计需要考虑的因素包括建筑的高度、安全性、舒适性和经济性等等，并且在施工结束后的工程验收过程中的检测标准也是非常严格，高层住宅必须经过严密的检查才能投入居住。因此，建筑的结构对高层住宅的建设非常重要，而近年来，由于剪力墙能够增加高层住宅建筑的可靠性的特点，使得剪力墙结构的应用范围变得越来越广泛。

3 高层住宅剪力墙结构设计中优化措施

3.1剪力墙抗震优化设计

现代社会，人们对建筑的抗震性能意识不断提高。对于高层住宅建筑，地震所带来的危害将会更大。因此，在对高层住宅进行结构设计时，一定要考虑建筑的抗震指数。对于高层住宅剪力墙结构，可能由于本身刚度比较差，所以在发生地震时变形就会非常严重，对于地震的防御力就很低。因此，对于高层住宅剪力墙的刚度问题要进行优化设计，符合抗震的要求，保证结构合理和经济性。

3.2剪力墙结构设计优化

高层住宅建筑的设计不仅仅要求是能够达到最基本的建筑使用标准，更要注意的注重结构合理性问题。高层建筑的设计过程中需要考虑建筑层数比较多，并且在施工时要保证地基足够坚固，支撑之后将要建造的上面的楼层的重量。在设计时，既要保证剪力墙能够保证较好的抗震性，又要保证足够的刚度。对于现有的剪力墙结构中的一些缺点，比如建筑成本比较高，而且在施工时难度比较大，对于钢材的使用量也非常大，也需要被考虑在优化设计中。可能这些缺点就是因现有剪力墙的结构不合理性造成，所以在进行优化设计的过程中就要考虑到这些问题。优化设计者要充分考虑到各方面可能影响到剪力墙结构的因素，在优化设计时能够改进这些问题，争取使得优化后的剪力墙在使用过程中尽量避免出现原有的不足。优化过后的剪力墙结构需要表现出抗震性好、建造成本低、施工时比较简单、对钢材的使用量降低等优点，因此对高层住宅的剪力墙优化设计的探索具有重要意义。

3.3剪力墙位置优化

剪力墙在其设计的过程中通常为双向布置，一般沿着主轴方向或者其他的方向，此种做法可有效的提高空间工作性能，且极易实现两个方面手里的抗侧刚度接近。剪力墙的位置、数量均要得当适宜，若是剪力墙的数量太少，那么结构抗侧刚度则无法满足设计要求，但是数量过多，那么墙体的利用率则会大大降低，从而导致结构抗侧刚度过大，加大地震力和自重，无法充分满足设计要求。在设计剪力墙肢截面的时候，尽量达到规则、简单、竖直刚度均匀等要求。在对建筑进行抗震设计时，剪力墙底部则需加强部位不应采用错洞墙和叠合错洞墙，有效的避免设计过程中墙肢刚度相差悬殊的洞口。同时剪力墙必须应用从上到下的连续布置方式，避免强敌刚度突变，且对剪力墙平面外地弯矩进行控制，保证剪力墙平面外地稳定性。

3.4剪力墙厚度优化

在对剪力墙进行厚度优化设计时可完全依靠pansy软件进行设计，剪力墙结构模型利用梁单元BEAM4和壳单元SHELL63建立剪力墙结构模型，如图1，并充分的发挥ansys软件强大模态分析功能采用30阶莫泰，得到模型的30阶自振频率，从而对剪力墙的固有频率与振型进行了优化设计，优化后的各阶频率均小于优化前，这就使得整个结构变的“更柔”而且降低了工程的成本。在墙体厚度的优化设计中，设计变量为剪力墙厚度，约束条件为最大层间位移角，目标函数为混凝土用量。优化后的墙体厚度从0.25m减小到0.214m，混凝土的用量也从2544？降到了2181？。

4 结语

从现实情况来看，在我国的高层建筑住宅中，剪力墙结构已被广泛应用，其数量会根据不同的高层住宅而有所不同，所以对于高层住宅剪力墙结构优化势在必行。而在对剪力墙的优化设计中要注意，优化的目的不仅仅是为了能够降低工程造价，更要在保证安全的前提下，做到建筑的合理性，要更好的保证建筑的使用功能。因此，对于高层住宅剪力墙结构的优化要妥善考虑到建筑各方面的特点，兼顾合理性，才能发挥出结构优化的意义。

参考文献

[1]程绍革等.高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究[J].建筑科学，2000（1）.

钢结构高层住宅的优缺点篇8

改革开放以来，随着我国钢建技术的不断成熟，质量的逐步稳定。轻钢结构在建筑中的应用越来越广泛，它是以轻型高效钢材和轻质高效隔热维护材料组装而成的，居住舒适，美观洁净、适用性能强的全装配低层和多层钢结构建筑。从轻钢结构建筑的研究资料上分析，其建筑物的重量与其它类住宅通用体系相比可减轻30%，特别是在地质承载力低和地震烈度较高的地区，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。因此，在我国土地资源匮乏而钢产量相对充裕的现实情况下，国家倡导轻钢结构住宅的建设是十分适宜的，轻钢结构建筑已成为继大跨钢结构建筑和高层钢结构建筑之后在我国发展最迅速的新型钢结构建筑体系。

1.轻钢结构建筑的主要结构体系

1.1 轻钢龙骨结构体系

轻钢龙骨结构体系主要适用于中低层住宅或别墅，大致可分为两类：一类为以冷弯C型钢组成的龙骨体系，另一类为以小型热轧型钢组成的龙骨结构体系。轻钢龙骨体系一般由柱、梁、天龙骨、地龙骨及中间腰支撑通过配套扣件和加劲件用自攻螺钉连接而成。梁柱构件厚度在1～3mm，柱子间距为400～600mm。其主要受力机理为：柱子与上下龙骨及支撑或隔板组成受力墙壁，竖向力由楼面梁传至墙壁的大龙骨，再通过柱子传至基础。水平力由作为隔板的楼板传至受力墙壁再传至基础。由于在传力过程中，墙面板承受了一定的剪力，并提供了必要的刚度，故墙面板应满足一定的要求。楼板可采用楼面轻钢龙骨体系，上覆刨花板及楼面面层，下部设置石膏板吊顶，既可便于管线的穿行，又满足了隔声要求。

1.2纯框架体系

该体系在纵、横两个方向均为多层刚接框架，由轻钢梁、柱组成，结构相对简单，节点一般必须采用刚接连接。使用空间较大，但其抗侧移刚度较弱。为满足层间水平位移和总侧移的要求，构件的截面尺寸会较大，造成用钢量较大，不够经济。梁采用H型钢、箱形梁以及其它形式。

1.3框架―支撑体系

针对纯框架结构抗侧移刚度差的缺点，框架―支撑体系在纵、横两个方向适当部位沿柱高增设支撑体系。支撑常采用两种形式，一种是采用截面刚度较大的H形或箱形截面；另一种是采用轻型的槽钢、角钢或钢管截面。前者一般用于高度较高，抗侧移要求特别是抗震要求较高的多高层建筑，后者用于高度不是很高的低层建筑，一般住宅建筑主要是轻型支撑形式。框架梁一般采用热轧或高频焊接H型钢，可选用高宽比较大的截面，其抗弯承载力及刚度均较大；亦有采用冷弯薄壁型钢。柱子可以采用与纯框架结构类似的截面，也可以根据其受力特点，选择冷弯型钢组合断面等轻型构件。

1.4 错列桁架结构体系

错列桁架结构体系由美国麻省理工学院于20世纪60年代首先提出，在建筑布置上具有一定优越性，称作间隔析架体系，国内也有译为交错桁架的，其成功用于多个公寓及旅馆建筑中。该体系是由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，所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。

1.5框架一剪力墙体系

该体系是以楼梯间或其它适当部位（如分户墙）采用现浇钢筋混凝土剪力墙，作为结构主要抗侧力体系，框架部分主要承担竖向荷载。其优点是，钢筋混凝土剪力墙抗侧移刚度较强，可以减小钢柱的截面尺寸，降低用钢量：剪力墙的布置较为灵活，房间布置所受的限制较小，但应避免采用钢框架与单片混凝土剪力墙组成的混合结构。另外，也可采用预制混凝土剪力墙、薄壁钢板剪力墙或组合剪力墙。

1.6框架一核心筒体系

该体系常常是以卫生间(或楼、电梯间)组成四周封闭的现浇钢筋混凝土核心筒，与钢框架的混合结构受力体系。核心筒抗侧移刚度极强，主要承担水平荷载，钢框架主要承担竖向荷载，可以减小钢构件的截面尺寸。

2. 轻钢结构建筑的优点

轻钢建筑一般指承受相对较小的外加荷载，采用较小的构件截面尺寸，结构自重较轻的钢结构。轻钢住宅结构是以经济型材构件，包括冷弯型钢，热轧或焊接H 型钢、T 型钢，焊接成无缝钢管及其组合构件作为住宅承重骨架，以轻型墙体材料作为围护结构所构成。轻型墙体材料有压型钢板及其组合板材、PC 板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC 板) 及稻草板等重量轻，保温防火隔热性能好、防火效果佳的轻质材料。与传统的建筑结构相比，轻钢结构建筑的优点有：（1）建筑空间布置灵活，能满足不同住户对住宅的多种功能要求；（2）采用材料轻质高强、抗震性能好、安全性高；（3）可以实现住宅建设的工业化和产业化；（4）施工方便快捷，建设周期短；（5）符合国家环保和可持续发展的要求；（6）综合经济效益好。

3.轻钢结构建筑的应用

在美国、日本、意大利、澳大利亚等国家和地区，早己把钢结构用于住宅，轻钢结构建筑则是一种常见的结构体系。在美国普通的低层民用住宅中，采用轻钢结构，特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重结构体系应用于住宅建造所占的比例，从20世纪90年代初的5%己发展到现在的25%左右，且技术己经成熟完善，例如典型的北美轻钢住宅。北美钢结构低层住宅是一种轻型钢骨结构体系，一般为4层以内，也可以建造6-7层的房屋。

我国轻钢结构住宅的研究和应用试用于20世纪90年代末，目前还处于研究和试点工程阶段。目前全国已进行了大量的试点项目，例如：上海现代房产实业有限公司建造了几万低层和高层轻钢结构住宅试点工程；1999年新疆库尔勒建造了一幢8层错列桁架体系钢框架住宅楼；马鞍山钢铁公司建成了2层的轻钢试点工程，全部采用马钢生产的热轧H型钢；北京西三旗水电工程宿舍为6层H型钢-剪力墙结构体系，压型钢板组合楼面，自承重砌体外墙，钢筋混凝土独立基础加连系梁，防火为防火涂料加砂浆覆面；北京某综合办公楼为5层，局部6层，为轻钢结构，用钢量约55kg/，按现行定额标准，其造价比钢筋混凝土结构方案略低；山东莱芜钢铁股份公司在莱芜钢城建造H型钢住宅样板小区等。

4.结语

通过对轻钢建筑结构体系的研究和应用表明，逐步开发轻钢建筑，不但可以加快国家和城市的发展速度，还能提高建筑质量和人们的居住水准，同时还促进了社会的可持续性发展，给社会带来了良好的经济效益，这也是发展轻钢结构建筑的重要意义。

参考文献：

[1]王元清.轻钢房屋钢结构的设计与应用[J].建筑结构，1999(6).

[2]魏明钟.钢结构设计新规范应用讲评[M].北京.中国建筑工业出版社，1991.

[3]侯兆欣.我国住宅钢结构体系推广应用中的几个问题[J].施工技术，2000.7.

作者简介：赵聪，女，辽宁省鞍山市人，研究方向：钢结构节点设计及相关方面的研究。