多、高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用

多、高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用

孟繁懋

孟繁懋

黑龙江化工建设有限责任公司

摘要：伴随我国现代化建设进程的加剧，建筑质量的好坏被越来越多的人所关注。其中在民用多层及高层住宅应用钢结构是一种新型的结构体系，与传统的结构相比更加符合绿色环保的需求，并且具有一定的社会效益与经济效益。本文分析了钢结构技术的应用背景，多层高层钢结构住宅的结构体系等。

关键词：应用背景；结构体系；设计原则

一、钢结构技术应用背景

良好的抗震性、较短的施工周期、较轻的质量、较高的强度、较低的造价、较高程度的商品胡、高质量保证以及有利于合理布置建筑格局等都是钢结构技术所具有的特点。与传统的砼结构等相比，钢结构更加的工厂化、也更加绿色环保和节能。符合绿色建筑的发展需求。并且钢结构已被广泛应用到世界各国的各个领域中。最初钢结构在住宅中的应用诞生于欧美发达国家如英国、美国等，在比利时、法国等国家也逐渐发展起来。

纵观整个国际市场，可以发现对于钢结构住宅的推广使用，不仅能促进现代化住宅的发展，还可以缓解人们对住房的期望与实际的住房之间的矛盾。目前，我国已在城乡的现代化建设汇总推广钢结构的住宅，并随着时间的推移，取得较为不错的成果。如北京、天津、杭州等经济较为发达的城市正在积极开展钢结构住宅的建设。

二、多高层钢结构住宅的结构体系

与传统的砼结构、砖与混凝土相结合的结构体系不同，多层建筑与高层建筑的结构体系包含：维护机构体系、承重的钢结构体系、以及楼面的结构体系等。

（一）承重钢结构体系

1.体系分类

按结构的类型与构件的材料进行分类，在当前阶段的多层、高层钢结构住宅的结构体系中可以分为新型抗侧力体系、钢框架结构、交错桁架结构体系、和钢框架支撑结构体系等。

其中新型的抗侧力体系包含：钢框架抗剪钢板剪力墙结构体系、钢框架抗剪桁架结构体系、以及钢框架砼核芯筒结构体系等。其中钢框架砼核芯的筒结构体系有楼梯间的墙体、管道井与电梯井共同布置。新型的抗侧力体系对剪力墙剪桁架索赔和的钢框架所能承载的水平荷载量、与钢框架所能承载的竖向承载量具有更高的要求。进而有效的保障按照相关的设计标准进行建筑的水平位移。并且将抗剪桁架、砼核芯筒、以及抗剪钢板剪力墙作为主要的抗侧力构件。

钢框架结构具有较好的抗震性、较长周期的自振、较为简单的建筑结构、均匀的整体刚度、较强的延性、高灵活性的布置、较高明确度的受力、难度系数较低的标准化、定型化的结构构件、以及有利于缩短施工工期等特点。是最具代表性的柔性钢结构体系，但是此结构体系具有较高的非结构性的构件破坏率与缺乏侧向的刚度等缺点。

在建筑的外侧的桁架和若干柱子是构成交错桁架结构体系的重要部分，其中桁架的高度与建筑的层高相等。布置桁架时，布置上层和下层相邻的柱子时要交错进行。楼板的两端分别位于相邻的桁架的上弦与下弦。在建筑的两个开间中不设置柱子仅有一榀桁架，在旅店宾馆等建筑中应用具有较好的效果。隔层布置为桁架的特点之一，可以有效减小因桁架弦杆产生的局部弯曲的程度。降低框架间柱子的弯矩值，增加横向刚度、降低侧向位移，并减小柱子的断面尺寸。

通常情况下，将一个垂直支撑体系布置于建筑墙体平面内，其意义在于有效抵抗水平荷载、提高钢框架侧向刚度、减少层间位移等。垂直支撑体系设置位置的合理性往往影响到其作用的发挥程度。通常情况下，垂直支撑体系设置于下层窗顶于上层窗台间，其不仅与建筑整体设计相协调，且也满足了建筑结构支撑体系的需要。为了与建筑门窗布置相协调，垂直结构体系构造形式可以为X形、W形、K形、门式及人字形等。

2.设计原则

承重钢结构体系结构设计原则为“强节点弱构件、强柱弱梁”。若在具体承重钢结构体系设计中无法满足强柱弱梁的设计原则，那么，其必须满足轴压比要求。承重钢结构体系的框架主梁材料以高频焊接H型钢及热轧焊接H型钢为主，而其次梁设置方法较为多样化。通常情况下，承重钢结构体系框架柱子材料包括焊接工字钢、热轧工字钢、H型钢、箱形钢管、方钢管、冷弯薄壁型钢、圆钢管型钢、轻型热轧型钢。承重钢结构体系框架柱材料亦可为钢管砼框架柱（将高强素砼灌注于空钢管内制作而成），其在降低造价、节约钢材等方面发挥着较大优势。钢管砼柱融合了砼柱及钢柱所具备的的优点，则其抗震性能、受力性能及耐火性能等均十分可观。

（二）楼面结构体系

钢梁与楼面板是楼面的主要构成部分，从力学的专业角度考虑，分化竖向的荷载量，使楼盖作用于墙外、柱外，可以协同抗侧结构空间的作用。因此，较强的稳定性、强度、刚度是楼盖需要满足的必备条件。并且可通过建筑的技术实现楼板自重的降低，进而提高施工的进度。在多层、高层的民用住宅中，隔音、保温、隔热以及防水、防火等也是楼板应具备的功能。并且该结构体系需要更为紧凑型的楼面次梁和主梁的构造的措施，楼面板间也应具有一定的紧密型，进而提高钢梁的稳定性。

1.压型钢板-现浇砼组合楼板

在钢梁上用栓钉固定压型钢板，则压型钢板的使用具有永久性，在拉钢筋的影响下，可以克服支模所带来的不便。并且应将楼板各向异性会对框架梁产生的影响以及影响程度充分考虑进压型钢板、现浇砼组合楼板中。并依据楼板的设置情况，对单向传力的路径、双向传力的路径、以及连续板、简支板、以及组合钢梁的刚度差异进行明确。承重体系有组合楼板构成，有效避免楼板单向布置的集中所导致的横向承重、纵向承重的结构体系。

2.预制预应力砼叠合楼板

预制预应力砼叠合楼板即连接预制预应力砼薄板与钢梁，上浇砼薄板构成叠合楼板。因预制预应力砼叠合楼板的优点是具备现浇组合楼盖整体性、施工便捷、略去压型钢板、楼板造价成本更低等。

三、结语

多层、高层钢结构的住宅符合我国提出的建立生态平衡型、环境友好型的社会的发展趋势。并且已经得到了推广与应用。其所具备的外形美观、布局合理、节能降耗、降低造价、缩短工期、提高质量、并且可以增加建筑的使用面积等特点，发展前景十分可观。

参考文献：

[1]龙友彰.多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].四川水泥,2016(8):213-213.

[2]廖世安.多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].住宅与房地产,2016(18).

[3]付长春,陈凤霞,周学经.多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].建材与装饰,2017(31).