國內鋼結構住宅的結構組成及應用概況

2011-04-12 08:15:04鄭寶磊陳智忠

科學之友 2011年9期

鄭寶磊，陳智忠

（太原理工大學建筑與土木工程學院，山西太原 030024）

鋼結構住宅在歐美等國家的應用已有幾十年的時間，我國鋼結構住宅起步很晚，改革開放后,從國外引進了一些低層和多層鋼結構住宅，才使我國有了學習與借鑒的機會。近年來，特別是伴隨著熱軋H型鋼的國產化及其產量的快速增長，為民用鋼結構的發(fā)展奠定了基礎，目前，我國已建成的民用高層鋼結構建筑已經數不勝數，在鋼結構高層住宅方面也有許多已建建筑。我國建筑行業(yè)的專家、學者以及專業(yè)技術人員作了大量的科學研究和建設實踐工作，在高層鋼結構分析、結構吊裝、實驗研究等方面取得了豐富的經驗和成果，住宅鋼結構特別是高層住宅鋼結構的發(fā)展正逐步成為民用鋼結構發(fā)展的重要方向[1]。

1 國內鋼結構住宅的體系

1.1 支撐骨架系統(tǒng)

鋼結構承重體系的形式多種多樣，主要有鋼框架體系、鋼框架—混凝土剪力墻體系、錯層桁架體系、鋼支撐框架體系和巨型結構加子結構體系等，然而近年來許多結構采用上述結構形式結合體，如鋼筋混凝土框架剪力墻結構與型鋼混凝土框架鋼支撐相結合的混合型結構體系（圖1）。構件的截面形式有：熱軋H型鋼截面、焊接H型鋼截面、焊接箱形截面、冷彎薄壁C型、方鋼、型鋼混凝土及鋼管混凝土截面等[2]。

圖1 混合型結構體系

1.2 圍護骨架系統(tǒng)

高層鋼結構住宅的優(yōu)越性主要體現在它減輕了結構自重，外墻體一般采用輕質復合材料、輕質單一材料墻板，其與梁柱的連接方式，主要采用外掛式，然而6層以下的住宅，可采用內嵌式加氣混凝土砌塊。外墻墻體材料的種類主要有：輕質加氣混凝土板材、蒸壓輕質加氣混凝土（ALC）板、GRC夾芯復合板等。內墻材料可采用加氣混凝土砌塊、紙面石膏板、纖維石膏板、玻璃纖維增強水泥板及紙面稻草板等[2]。

1.3 樓層板結構體系

1.3.1 壓型鋼板—混凝土組合樓板

組合樓板是樓板常用結構形式之一，在鋼梁與壓型鋼板連接處設置栓釘的主要作用是傳遞水平力，保證其可靠承載力，因此，處理好樓蓋之間的樓板與梁的連接非常重要?？紤]到壓型鋼板組合樓蓋整體性好、施工程度高并可顯著提高梁的承載力及穩(wěn)定性，有效地降低了梁高?？梢哉f，該組合樓蓋不僅具有優(yōu)良的結構性能與合理的施工工序，而且綜合經濟效益顯著，優(yōu)于其他組合樓蓋，是高層鋼結構住宅中最理想的樓蓋形式，但因實際施工造價較高、吊頂工序復雜、施工繁瑣等原因一般用于建設工期緊張或施工場地狹窄等特殊情況。

1.3.2 預制混凝土疊合樓板

混凝土疊合板是預制與現澆相結合的一種樓板形式，這種結構的主要優(yōu)點是：①結構剛度大、整體性好、機械化程度高，預制底板取代了模板[4]；②施工方便、工期短，可采用預應力技術及高強度鋼材[3]；③與現澆結構具有相近的整體性和抗震性能[4]；④預制部分體積小、重量輕、運輸吊裝方便。但預制部分的混凝土與現澆混凝土存在齡期上的差別，兩者之間存在收縮應力，且板縫之間容易出現裂縫，故在高層鋼結構中使用較少[3]。

1.3.3 現澆鋼筋混凝土樓板

這類樓蓋是在鋼梁上現澆鋼筋混凝土樓板而形成。其優(yōu)點是：①剛度大、整體性好、抗震、抗沖擊性能好；②裝修方便，設計、施工技術成熟。但在現場需進行搭設腳手架、安裝模板及綁扎鋼筋等施工工作,工序比較復雜；再就是跨度和承載力有限且抗裂性能較差等缺點。

2 國內鋼結構住宅的應用

近年來京津唐、山東、安徽、上海、江浙等地已建有100萬m2低層、多層和高層鋼結構住宅試點示范工程，其中的高校、設計院所、施工制作單位、設備供應商、房地產公司等克服了各種困難，在新工藝、新技術方面作了大量工作，取得了較為顯著的成績。其中：位于山東省萊蕪市廣宸區(qū)的櫻花園住宅小區(qū)是第一個以國產熱軋H型鋼建造的小區(qū)；在上海建設的中福城鋼結構高層住宅在國內堪稱首次（圖2）；2002年9月開盤的北京金宸公寓（圖3），填補了國內高層住宅鋼結構體系建筑的空白。這些都說明鋼結構住宅有良好的發(fā)展勢頭和廣闊的市場前景[3]。對鋼結構住宅的大規(guī)模研發(fā)、設計、制造以及施工安裝所起的作用將是前所未有的，國內部分工程具體性能指標見表1。