建筑科学
2008NO.06
SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION科技资讯
浅析钢结构住宅在高层民用建筑中的应用与发展
项兵
（深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司
广东深圳
518052）
摘要：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。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。关键词：钢结构住宅结构设计中图分类号：TU1文献标识码：A文章编号：1672-3791(2008)02(c)-0077-01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。
１钢结构住宅体系的概念：住房的建筑形式和风格千差万别，但
就结构体系（支撑骨架）而言，只有砖混
结构、木结构、钢筋混凝土结构和钢结构
等几种主要的结构形式。随着国家对环境
保护意识的认识不断加深，对木材和粘土
砖已经提出、限时使用，现阶段我国
住宅建筑的主要结构形式主要以钢筋混凝土框架为主，但该结构施工烦琐、施工垃
圾多且结构自重大，进深和开间相对较
小，梁、柱粗大，空间利用率较低等缺点，这在一定程度上无法满足条件越来越高的
住宅建筑的功能要求。因此，开发坚固耐
久，建造迅速，空间布置灵活，易于改建
的新型住宅结构体系，则成为住宅建筑和
结构发展的重要趋势。随着我国钢产量的快速增长，新型建材的发展和应用，符合上述要求的钢结构住宅体系逐步发展起来并引起了广泛的关注。所谓的钢结构住宅体系就是指由维护墙体、隔断墙体、楼板与主体钢结构共同组成的住宅体系。2 钢结构的结构体系简述2.1基础形式
一般采用钢筋混凝土基础、桩基
础或筏板基础。当有地下室时，钢柱可直
接延伸至地下室，结构传力途径简捷；结
构施工周期短，综合造价降低。
2.2钢框架或框架-支撑结构体系
2．2．1钢框架或框架-支撑：在钢结
构住宅中，钢结构体系主要采用钢管混凝
土柱、轻型H型梁框架体系和H型钢T形
连接钢柱、轻型H型梁预制钢框架片通过钢梁现场组装的组合框架体系两种钢结构计时，多高层房屋钢结构柱多采用焊接工
构成的纵横两个方向的多层框架体系类字形或箱形截面，由于焊接工字形截面腹型。
板比较薄，故在此弱轴方向与梁的连接多2.2.2钢管混凝土框架柱钢框架，即采用铰接，而强轴方向则采用刚接形式。3.2墙体材料的选取
是在空钢管内灌注高强度素混凝土而形成的复合受压构件，它利用钢管约束混凝一般来说，为了突出钢结构自重轻、土，使钢管内的混凝土三向受压，从而提布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅高了混凝土的抗压强度和延性，同时，管不宜采用传统的黏土砖或其它自重较大的内的混凝土保证了钢管的局部稳定性，因材料。通常采用轻质材料，比如：空心混此钢管混凝土柱结合了钢柱与混凝土柱的凝土砌块、加气混凝土、压型钢板加轻质优点，单柱的轴向承载力大幅提高，框架保温材料组成的复合墙体、OSB板、CS板柱截面大幅减少，与H型钢柱相比，可节等。目前使用的比较多的是蒸压轻质加气约用钢量约50%，降低造价约45%，钢管混凝土板（AutoclavedLightweightConcrete）简称ALC板(块)。这种材料质直径不变，壁厚逐渐减薄；另外，钢管混凝土柱中之混凝土可以吸收热量，减慢钢地较轻，具有较好的防水，防渗透能力，保柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝温性能好，隔声效果与一般混凝土空心砌土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构
块相当，自身的强度高，施工方便、快捷。倒塌。
无论做外墙还是内隔墙效果都比较理想。
2.2.3H型钢T形连接钢柱的组合框在进行墙体的设计时，要求对连接件架，即是钢结构采用工厂预制钢框架片（钢的强度、质料和尺寸有准确的规定。对连柱、钢梁及支撑组合），现场组合的框架体接方式充分考虑墙体和主体结构的特性，系，技术上较为先进，拐角处将两个三相尽可能采用简捷、快速的连接方法，以便垂直的H字型柱合并的处理方法，双向都于施工，提高作业效率。3.3卫生间、厨房设计
有较强的刚度，无弱轴；增加了侧向刚度，整体结构受力效果好。卫生间和厨房的设计是钢结构设计过2.3钢结构的水平受力构件程中比较重要的环节。因为钢结构材料的楼板和屋面板形式分为预制楼板和现防腐能力相对较弱，而卫生间和厨房是住浇楼板两种类型。由于预制楼板不利于抗
宅中用水最多的地方，所以这两处的防水震、且易开裂、隔音效果差等因素，采用处理十分重要。在其它建筑体系中，防水的很少。有两种方法：结构防水和材料防水。在钢结构中，结构防水的效果比较好，例如，利3钢结构住宅设计探讨用框架-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。对在选择了合适的结构体系、柱网布置于其它结构体系要根据工程实际情况而以后，在设计过程中还要注意：定，比如对于框架-支撑体系采用压型钢3.1节点设计板混凝土组合楼板时，通常在墙角处将混钢结构体系中，节点的设计和构件的凝土上翻(100～150)mm。由于目前钢结构设计具有同等的重要性，因此必须给予充住宅的工程实例不是很多，故这方面还有分的重视。钢结构的节点设计包括梁－柱
待进一步研究、开发。
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
4结语
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。钢结构住宅结构体系在我国正处于一钢节点的形式按传力特性大体可以分为三个起步阶段，国家的导向，国民生活类：铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚的提高对住宅提出的要求等为钢结构住宅性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究结构体系的发展和应用提供了非常广阔的得比较成熟，因此在工程中取得了广泛的前景，因此，我们必须本着科学的态度对应用。待我们的产品，不能盲目选择，必须要学以上提到的梁－柱节点连接形式，由会科学的思考，结合我国的住宅建筑发展结构布置分析，考虑工程实际情况，在设的现状进行综合选择。
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