王孟琳

摘要：高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工是一個極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，施工單位在施工過程中，必須對各個環(huán)節(jié)、各個部分的技術(shù)進(jìn)行全面且系統(tǒng)的考慮，提前做好準(zhǔn)備工作，對施工材料進(jìn)行嚴(yán)格的選擇與把關(guān)，依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，針對施工過程中所發(fā)生的各種問題進(jìn)行靈活多變的協(xié)調(diào)與處理。本文分析鋼結(jié)構(gòu)在多高層住宅建筑中的應(yīng)用，并對鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要結(jié)構(gòu)布置和選型以及對主要構(gòu)造設(shè)計和措施做了相應(yīng)的闡述，以供同業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；住宅；建筑施工；技術(shù)特點；分析

雖然鋼結(jié)構(gòu)房屋具有很多優(yōu)點，但應(yīng)用于多層民用鋼結(jié)構(gòu)房屋時，由于構(gòu)件截面小，剛度弱，純鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)移較大，對抗力體系、樓板、墻體的要求較高。因此，結(jié)構(gòu)體系、抗震技術(shù)、連接節(jié)點、樓蓋技術(shù)等仍需進(jìn)一步完善理論研究，如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，亟待我們進(jìn)行更深入的研究和應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)的開發(fā)。

一、多高層鋼結(jié)構(gòu)的體系與結(jié)構(gòu)布置和選型

我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范對鋼結(jié)構(gòu)的抗震措施，一般以12層為界區(qū)分。有抗震要求的多高層鋼結(jié)構(gòu)的體系主要有框架體系、框架-支撐（抗震墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架體系。

（一）多高層鋼結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置

①框架-支撐體系是在框架體系中沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系。又分中心支撐和偏心支撐兩種。

②框架-抗震墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的抗震墻板。由于抗震墻板可以根據(jù)需要布置在任何位置上，布置靈活。另外抗震墻板可以分開布置，兩片以上抗震墻并聯(lián)體較寬，從而可減小抗側(cè)力體系等效高寬比，提高結(jié)構(gòu)的抗推和抗傾覆能力?？拐饓Π逯饕幸韵氯N類型：鋼抗震墻板、內(nèi)藏鋼板支撐抗震墻板和帶豎縫混凝土抗震墻板。

③筒體體系是根據(jù)筒體的布置、組成、數(shù)量的不同，筒體結(jié)構(gòu)體系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒以及束筒等。

④巨型框架體系：一般高層鋼結(jié)構(gòu)梁、柱、支撐為一個樓層和一個開間內(nèi)的構(gòu)件，如果將梁、柱、支撐的概念擴展到數(shù)個樓層和數(shù)個開間，則可構(gòu)成巨型框架結(jié)構(gòu)。其由柱距較大的立體桁架柱及立體桁架梁構(gòu)成。立體桁架梁應(yīng)沿縱橫向布置，并形成一個空間桁架層，在兩層空間桁架層之間設(shè)置次框架結(jié)構(gòu)，以承擔(dān)空間桁架層之間的各層樓面荷載，并將其通過此框架結(jié)構(gòu)的柱子傳遞給立體桁架梁及立體桁架柱。這種體系能在建筑中提供特大空間，具有很大的剛度和強度。

（二）鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)選型

多高層鋼結(jié)構(gòu)的平面布置宜符合下列要求：

（1）建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時各層剛心和質(zhì)心接近在同一豎直線上；建筑的開間、進(jìn)深宜統(tǒng)一。

（2）為避免地震作用下發(fā)生強烈的扭轉(zhuǎn)振動或水平地震力在建筑平面上的不均勻分布，建筑平面的尺寸關(guān)系應(yīng)符合下表和下圖。當(dāng)鋼框筒結(jié)構(gòu)采用矩形平面時，其長寬比不宜大于1.5：1，不能滿足此項要求時，宜采用多束筒結(jié)構(gòu)。

（3）由于鋼結(jié)構(gòu)可承受的結(jié)構(gòu)變形比混凝土結(jié)構(gòu)大，故高層建筑鋼結(jié)構(gòu)不宜設(shè)置防震縫，但薄弱部位應(yīng)采取措施提高抗震能力。當(dāng)建筑平面尺寸大于90米時，可考慮設(shè)溫度伸縮縫，抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)伸縮縫應(yīng)同時滿足防震縫要求。需要設(shè)置防震縫時，縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍，框架-支撐體系結(jié)構(gòu)的防震縫寬度可取此數(shù)值的70%；筒體體系及巨型結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的防震縫寬度可取此數(shù)值的50%，但均不宜小于70毫米。

（4）結(jié)構(gòu)平面應(yīng)盡量避免扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)等布置形式。

二、多高層住宅體系的其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計和措施 （一）鋼結(jié)構(gòu)房屋的地基、基礎(chǔ)和地下室

（1）高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)條件、施工條件等因素綜合確定，宜選用筏基、箱基、樁基或復(fù)合基礎(chǔ)。當(dāng)基巖較淺、基礎(chǔ)埋深不符合要求時，應(yīng)采用巖石錨桿基礎(chǔ)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)高層建筑宜設(shè)地下室。抗震設(shè)防建筑的高層結(jié)構(gòu)部分，基礎(chǔ)埋深宜一致，不宜采用局部地下室。設(shè)置地下室時，框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)；框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層。

多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計采用兩階段設(shè)計方法，即第一階段設(shè)計應(yīng)按多遇地震計算地震作用，第二階段設(shè)計應(yīng)按罕遇地震計算地震作用。

（二）多高層建筑鋼框架構(gòu)造措施

（1）梁柱連接的構(gòu)造要求

為防止大震作用下柱和梁連接的節(jié)點域腹板局部失穩(wěn)，在柱與梁連接處，柱應(yīng)設(shè)置與梁上下翼緣位置對應(yīng)的加勁肋，使之與柱翼緣相包圍處形成梁柱節(jié)點域。梁與柱的連接宜采用柱貫通型連接方式；柱在兩個互相垂直的方向都與梁剛接時，宜采用箱形截面；當(dāng)僅在一個方向剛接時，宜采用工字形截面，并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)；梁與柱的連接應(yīng)采用剛性連接，也可根據(jù)需要采用半剛性連接；梁與柱的剛性連接，可將梁與柱翼緣在現(xiàn)場直接連接，也可通過預(yù)先焊在柱上的梁懸臂段在現(xiàn)場進(jìn)行梁的拼接。

（2）框架柱接頭構(gòu)造措施

框架柱的接頭一般是剛性節(jié)點，位置宜設(shè)在框架上方1.1m～1.3m附近。柱對接接頭應(yīng)采用全熔透焊縫，柱拼接接頭上下各100mm 范圍內(nèi)，工字形截面柱翼緣與腹板間及箱形截面柱角部壁板間的焊縫，應(yīng)采用全熔透焊縫。

（3）鋼柱腳

鋼結(jié)構(gòu)的柱腳分埋入式、外包式和外露式三種。超過12層鋼結(jié)構(gòu)的剛接柱腳宜采用埋入式，外包式柱腳在地震中性能欠佳，一般只有6度、7度時可采用。僅傳遞垂直荷載的鉸接柱腳可采用外露式柱腳。埋入式柱腳和外包式柱腳的設(shè)計和構(gòu)造，應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

三、結(jié)束語

另外，還必須時時刻刻的維持國際施工技術(shù)的科技性和先進(jìn)性，以便為今后我國高層建筑的進(jìn)一步發(fā)展打好堅實的基礎(chǔ)。

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（作者單位：桂林建筑安裝工程有限公司）