关于多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用分析

2016-04-10苏晓春

四川水泥 2016年3期

关键词：构架高层钢结构

苏晓春

(陕西能源职业技术学院陕西咸阳 712000)

关于多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用分析

苏晓春

(陕西能源职业技术学院陕西咸阳 712000)

本文首先针对多高层钢结构住宅的构架与体系进行分析，并阐述钢结构住宅的相关特点与综合收益，并以国内相关工程作为实例，解析多高层钢结构住宅中相关技术的运用，笔者希望谨以此文，抛砖引玉，给予建筑行业从业者提供一些有价值的帮助。

多高层钢结构；建筑技术；应用

钢结构住宅因为自身拥有质量轻、强度好、建造价格低、构建时间短、质量有保证、建筑商品化性能好、建筑构造灵活、对抗地震能力好的诸多优点，跟传统的钢筋混凝土建筑进行比较，钢结构建筑在进行修建的过程当中和修建完成之后，产生的污染较少，且占用的资源较低。因此，该建筑技术正在被越来越多的开发商所使用，并受到众多住户与房屋建筑师的喜爱。钢结构住宅其实并不是一门新型的建筑技术，早在几十年之前，在欧美地区该建筑技术早已投入了广泛的使用。但是在近几年，我国才正式开始在建筑住宅行业中，开始使用钢结构技术、并且在北京、上海等一线城市开展该技术的运用试点。据了解，在2014年，中国大陆地区钢结构住宅的总面积已经达到了近500万平方米，并且每年仍旧呈现飞速增长的趋势。可以预见，钢结构住宅一定会在我国二十一世纪的建筑行业中取得飞速的发展和进步。

一、多高层钢结构住宅构造体系

将多高层钢结构住宅的构造体系与传统的混凝土结构体系以及砖混建筑构造体系进行比较，会发现在它们之间存在有较多的不同点。这些不同点主要是由承重钢结构体系、楼层结构体系与围护结构体系等原因造成。

（一）承重钢构架体系

1.体系分类

多高层钢结构住宅中，有很多不同的结构体系，这些结构体系当中，往往承载有不同的功能与构造，其中最为重要的体系有以下几种。

钢框架结构体系：最大的特点是其受力较为明确，平面布置多变灵动，可以给住宅内部创造较大的室内环境，拥有较优秀的抗震性能，施工时间将会远远低于传统方式。但是此种减重的框架构件属于柔性构建体系，所以在刚度上存在不足，十分容易产生非构建结构性的破坏。

钢框架支撑结构体系：在上一种结构体系的基础之上，采取的办法就是在墙体平面之中加设有槽钢或角钢构造的垂直支撑体系。并且当建筑的整体高度较高时，同纯钢框架进行比较，该种构件体系在投入上较低。在抗震性能上，该结构拥有良好的延展性与抗震性，所以在地震的高发区，此种构造技术应投入大力使用。

新型抗侧力体系：在此体系之中，钢框架主要需要对竖向的力进行承载，以保证其建筑结构的水平方向产生的位移在可控制的范围当中。相关技术人员在进行设计的过程当中，需要按照要求的建筑物高度和水平方向力的作用状况，使用不同的抗侧力构架。

2.设计原则

承重钢结构构架在进行构架设计的过程当中，需要遵从强柱弱梁和强节点弱构架的总体设计方针。在进行房屋建筑的具体设计过程当中，如果无法达到上述设计方针，就需要退而求其次，即符合轴压比的相关需求即可。在建筑施工的过程中，构架的柱梁材料可以选择以热轧或者用H型钢进行高频率焊接等方法。在次梁的处理上，则拥有较多的处理办法，除了选择与主梁相同的处理方法之外，还可以焊接方钢管、圆钢管等。

3.连接方式

在钢结构建筑之中，框架横梁和柱子在强轴方向中的连接方式宜使用刚性连接。但是在弱轴方向的连接方法，就需要结合支撑布置使用绞接等方式。总之，在连接的过程当中，应遵循焊接节点的连接处刚度较大，混合节点其次。

（二）楼层结构体系

楼层节骨主要是由钢梁与楼层面板结合形成，从力学思维进行考量，建筑楼盖不但把竖直方向力的作用直接分散到墙体与柱之上，最为重要的作用是保证建筑结构的空间协同效果。所以在进行钢结构住宅修建的过程当中，一定要保障楼盖拥有足够的物理强度、结构稳定性与刚度，同时在建材选择方面应在保证质量的同时尽可能减少楼板的自重，并最大程度提升施工的工程速度。

（三）围护构架体系

在多高层钢结构建筑当中，行业内部要求建筑中内外墙的总造价应为高层钢结构住宅总造价的三成左右。因此，内外墙对于钢结构住宅的造价会产生很大的影响。并且，为了降低钢结构住宅的自身重量，达到钢结构住宅的节能需求，并以此把钢结构住宅的优点得以最大程度的发挥。所以，在钢结构住宅的围墙修建过程当中，需要满足其自身重量小，隔热性能高、保温性能好、建筑强度高、安装便捷、价格低廉等诸多特点。

二、钢结构住宅的特点与综合效果

同传统的砖混结构住宅以及混凝土结构住宅进行比对，钢结构住宅在技术上、经济上、综合使用效果上都彰显出了诸多的优点，现对多层该结构住宅的相关特点与综合效果进行分析。

（一）结构轻质强度较高

在钢结构建筑之中，在建筑技术和建筑材料的选择上，钢结构建筑和传统的混凝土结构建筑以及砖混结构建筑之间存在有很大的技术差异。因此，钢结构建筑其结构远远比传统的建筑构造重量更低，但是稳定性更好，并且可以有效降低工程造价。并且在钢结构建筑之中，钢材的抗拉性、抗剪性要远远优于传统的建筑结构，在钢结构住宅之中，因为其钢材重量大约只有传统钢材质量的三分之一到二分之一。所以在遭受地震时，受到地震的作用力极小，所以无论在安全性和经济成本的节约两个方面，钢建筑结构的房屋都有其它传统建筑方式无法比拟的优点。

（二）构架安装方便快捷

在钢结构住房当中，因为其拥有较高的装配化程度，因此钢结构住宅的构件就显得十分轻巧。在进行运输的过程中，因为其重量轻的特点，因此在运输过程当中，能给建筑企业带来很大程度上运输成本的降低。并且在安装过程当中，相对于传统结构的住宅，钢结构住宅在安装的过程中可以更加方便快速，并且在给予正在处于钢结构住宅施工的现场，创造很大的整理空间与施工作业面。

（三）外部造型新颖

在钢结构住宅之中，因为建筑材料拥有质量较轻且强度极高的特点，因此钢结构住宅的建筑风格往往让建筑显得大开大合。这样的建筑更加符合当代建筑的审美体验，并且更好的满足了现代建筑的功能需求，所以钢结构建筑更加符合当代建筑的审美价值。

（四）较高的商品化程度

在钢结构住宅当中，所使用到的建筑构件全部是经过建材工厂的统一制作，拥有极高的加工精度。并且在施工现场进行安装的过程当中，相关建筑构件拥有标准化、系列化等一系列指标的规范控制。所以钢结构建筑在进行质量把控的过程相对简单，能够有效帮助建筑企业降低成本。并让建筑材料的更换、修理、配置变得更加快捷方便。

三、国内高层钢结构住宅分析

在我国近几年修建的高层钢结构建筑之中，有许多优秀的范例，如中国建设研究院和天津建工集团开发的钢结构住宅体系，今日在天津地区已经修建完成，该钢结构住宅小区住宅面积达到了三十万平方米。在此建筑中，其住宅体系采用了承重框架支撑体系，并在此基础上，使用复合节能型的外墙枪版与挤出型的内墙枪版进行了组合，并且此项建筑工程已经获得了国家的多项专利，该工程与同规模的钢混结构相比，在抗震能力相似的基础上成分降低了近20%，施工速度提升了三分之一，在各项技术层次上，该建筑已经处于我国高层钢结构住宅先进水平行列。