摘要:鋼結構住宅是目前我國住宅工業化的發展方向,有非常廣泛的應用前景。本文介紹鋼結構住宅的特點與優勢、結構體系及應用前景。
　　關鍵詞:鋼結構住宅；特點；結構；應用。
　　前言
　　鋼結構住宅是以工廠化生產的H型鋼梁、鋼柱(包括H型鋼柱、鋼管柱、箱形柱、鋼骨混凝土柱或圓、方或矩形鋼管混凝土柱)為承重骨架，同時配以新型輕質的保溫、隔熱、高強的墻體材料作為圍護結構，并與功能配套的水暖電衛設備和部品優化集成的節能和環保型住宅。同傳統的磚混和混凝土結構住宅相比，鋼結構住宅是一種更符合“綠色生態建筑”特征的結構形式。它具有自重輕、地基費用省、占用面積小、工業化程度高、外形美觀、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少等優勢，具有較好的綜合經濟效益。
　　一、輕鋼結構住宅的特點及技術經濟性能
　　1、重量輕、抗震性能好
　　鋼結構住宅是以工廠化生產的鋼梁、鋼柱為骨架,同時配以輕質墻板等新型材料作為維護結構和內隔墻建造而成。它與同面積的建筑樓層相比，鋼結構住宅樓的重量可減輕近30%。由于輕鋼結構住宅自重輕,一般情況下不需要做樁基,可減少地基處理的費用,且抗震性能好。因屬于柔性結構、自重輕,因而能有效地降低地震響應及災害影響程度,有利于抗震。我國是一個多地震區國家,在地震區建筑中應推廣應用鋼結構住宅,可以大大減少地震災害和人員傷亡。同時,由于鋼材具有較強的延展性,能較好地消除地震波力,放震性能好,尤其適用于高層建筑。
　　2、占地面積小,具有良好的空間感，凈使用面積大
　　鋼結構住宅布局靈活,凈使用面積大。利用型鋼優良的承載性能,可以靈活布置大開間、大柱距的建筑平面；非承重輕質墻體的設計為設計師和住戶提供了根據不同用途靈活布置室內空間的可能；型鋼構件接點構造簡潔,在垂直方向可方便地布置躍層和錯層體系,結構構件截面較小,相對于傳統結構方案,其凈使用面積提高5%～8%,得房率高。
　　3、工業化程度高,設計制造安裝周期短
　　現代輕鋼建筑的設計、制造和安裝借助網絡計算機技術和工業化生產手段,可實現設計、生產、施工安裝一體化,具有極高的效率和精確度,項目建設周期短可縮短工期1/2～1/3。這樣將極大地減少投資融資成本,使業主或建筑開發商在享受回報上具備很大的優勢。
　　4、符合產業化和可持續發展的要求
　　鋼結構配件制作工業預制化和機械化程度高,商品化程度高,減少了施工現場的加工量,現場主要為干作業,能減少施工用水、噪聲、垃圾污染,施工速度快,施工周期可大大縮短。鋼結構在超出正常使用期限后的處理過程,無論是鋼材還是與之相配套的建筑物品,都具有可重復利用性和可降解性,適應現代環保要求。
　　二、鋼結構住宅的結構體系和主要構件
　　1、結構體系
　　應用于多層鋼結構住宅的體系可分為:冷彎薄壁型鋼體系、純鋼框架體系、框架--支撐體系、鋼框架--混凝土剪力墻體系、周圍抗側力體系等。
　　①冷彎薄壁型鋼體系。構件采用薄鋼板冷彎成C形、Z形構件,可單獨使用,也可組合使用,桿件間連接采用自攻螺絲。這種體系節點剛性不易保證,抗側能力較差,一般只用于1～2層住宅或別墅。
　　②純鋼框架體系。目前,這種體系在多層鋼結構住宅中應用最廣,純框架體系常用于4～8層住宅。縱橫向都設成鋼框架,門窗設置靈活,可提供較大的開間,便于用戶二次設計,滿足各種生活需求。
　　③框架—支撐體系。該體系主要由焊接工字型梁柱組成,多數情況下,這種體系為橫向承重,梁柱節點在橫向上為剛接,縱向為鉸接。因此,結構在縱向相當于排架,抗側移剛度很低,需設置側向支撐抵抗水平荷載,限制結構的水平變形。
　　④框架—混凝土剪力墻體系。用鋼筋混凝土剪力墻部分或全部代替鋼支撐,就形成了框架—鋼筋混凝土剪力墻(筒)體系。它適用于小高層住宅,一般將樓梯或電梯間設計成鋼筋混凝土墻(筒),這樣既有效地加強了建筑物的側向剛度,又解決了樓梯間的防火問題。
　　⑤周圍抗側力體系。這種體系在歐美國家的商業和民用建筑十分流行。它的特點是剛架柱的強軸與其相交的建筑軸線垂直,形成外筒,抵抗水平荷載,將之傳遞到基礎。它適用于建筑外型接近于正方形的結構,可以將這種思路應用到框架—支撐體系中。把縱向的支撐去掉,將原有位置的剛架柱扭轉90°,梁柱由鉸接變為剛接。這樣,剛架柱同時起到抗風柱與豎向支撐的作用。
　　2、主要構件
　　鋼結構住宅是以鋼結構作為承重骨架,以輕質體材料作為內外墻,與功能配套的水暖電衛設備和部品優化集成的節能、環保型住宅鋼結構住宅,可采用工業化生產方式,易于實現產業化,符合可持續發展原則。
　　①梁、柱。鋼結構住宅結構一般設計為強柱弱梁形式,梁柱均取等截面形式。梁主要選用高頻焊接和熱軋H鋼,它是工字鋼的升級換代產品,具有抗彎性能好,翼緣寬,側向剛度大,翼緣表面相互平行,構造方便等優點。我國目前采用的H鋼梁大多為Q235和Q345鋼,翼緣寬度為60～180mm,截面高度為100～800mm。
　　鋼結構住宅一般為大開間,框架柱在兩個方向都承受較大的彎矩,同時應該考慮強柱弱梁的要求,目前廣泛使用焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面。對于軸壓比較大、雙向彎矩接近、梁截面較高的框架柱,采用雙軸等強的鋼管柱或方鋼管混凝土柱。方鋼管混凝土柱不僅截面受力合理,同時可以提高框架的側向剛度,防火性能好,而且結構破壞時柱體不會迅速屈曲破壞。
　　②樓板。樓板結構的選擇至關重要,它除了將豎向荷載直接分配給墻柱外,更主要的作用是保證與抗側力結構的空間協調作用。所以,樓板必須有足夠的承載力、剛度,并且與鋼框架實現可靠連接,確保結構體系的整體剛度和穩定性。另外從抗震角度來看,還應采用相應的技術和構造措施減輕樓板自重。同時樓板還要應該滿足住宅功能的要求,如防顫動、隔音、隔熱等。我國鋼結構住宅的樓板,一般采用鋼筋混凝土結構和鋼結構體系的傳統做法。常用的樓蓋結構有:壓型鋼板-現澆混凝上組合樓板,現澆鋼筋混凝土板以及鋼-混凝土疊合板,而以第一種最為常用。
　　③支撐體系。支撐分軸交支撐和近年發展起來的偏交支撐兩種,前者耐震能力較差,后者在強震作用下具有良好的吸能耗能性能,而且為門窗洞的布置提供了有利條件,目前國內用得還很少,建議在高烈度區首選偏交支撐。

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