住宅钢结构建筑体系的综合概述

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1、住宅钢结构建筑体系的综合概述 来源：中国论文下载中心 06-03-20 08:44:00 作者：赵海涛 编辑：studa9ngns 摘要：为使大家能够对住宅钢结构有个充分的理解，从而在未来的工程管理、策划、销售 上认识和充分利用钢结构的独特性。本人根据以往的工程实践及半年多来对钢结构在住宅 建筑领域中的优势以及其发展和制约因素汇总如下。 关键词：钢结构 建筑体系 多维集团拟在长春、大连、北京等地建设高档别墅小区，平均在三至四层左右，为增 加卖点，集团决定其别墅的结构为钢框架的结构形式。事实上，住宅采用钢结构的结构形 式在我国现阶段，不仅仅是增加卖点的单一问题，而且是具有轰动效应的问题，也就是说

2、 在无需广告投入的基础上提高了企业的知名度。因为，就目前为止，我国尚无一例如此大 面积的钢结构高档别墅的开发单位，这本身就是企业实力的表现，这种社会效应是无形中 的。为使集团各公司能够对住宅钢结构有个充分的理解，从而在未来的工程管理、策划、 销售上认识和充分利用钢结构的独特性。本人根据以往的工程实践及半年多来对钢结构在 住宅建筑领域中的优势以及其发展和制约因素汇总如下：一、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制、限时使

3、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。本文阐述的住宅钢结构体系是指纯钢结构（钢框架或框架-支撑）体系，介于高层钢

4、结构 （钢框架或钢框架-混凝土剪力墙）体系与冷弯薄壁型钢钢结构（Z、C 等轻型钢结构）体 系之间的多层钢结构住宅体系。二、钢结构住宅体系的优势钢结构住宅体系与传统的结构体系相比具有以下优势：1、利于工业化、产业化生产钢结构住宅体系是由预制构件（框架片、网片等）及与之相配套的定型维护墙板、门、窗、 隔墙等组成的，因此满足了工程化定型生产，现场拼装的特点。2、绿色建筑、节能建筑环境破坏及污染少，改建和拆迁容易，材料的回收和再生利用率高。因此，钢结构建筑达 到了绿色建筑的要求，与钢结构构件及其配套技术的轻质材料（如各种轻质墙板等）采用 新型材料，符合节能建筑的要求。3、提高空间的利用率由于采用了轻型

5、屋面及墙体结构，而且其支撑钢结构的材料强度高，用料省，体形小，所 以自重轻。故以钢结构做支撑体系时，可建造开间，进深较大（大柱网钢结构避免设置转 换层利于各种建筑功能要求） ，户型户内不设柱的灵活分隔的住宅来满足建筑平面功能的要 求；同时可提高住宅的空间利用率，适于住宅竖向的夹层、局部错层的改造。而且，所需 构件的截面小，在相同建筑面积下的建筑空间利用率增加 58%，这一点对以建筑面积销 售而言，开发商相对要吃砖混或钢筋混凝土结构的亏，但作为销售宣传上，是极为有利的。4、钢结构构件可制造各种形状，因此，使设计更加灵活，先进，它可以根据设计师的意愿 来完成其建筑功能及建筑艺术特性。5、由于钢结构

6、住宅的重量轻，体量小，且钢结构本身具有良好的延性，因此其钢结构住宅 的抗震性能非常好，就地震破坏的情况分析来说，钢结构建筑明显的优于刚性建筑-砖混结 构和钢筋混凝土框架结构。这一点在美国、日本、台湾的地震当中都能得到明显的证明。6、减少基础造价由于钢结构住宅建筑的自重较轻，基础负载也相应的减少，因此降低了基础工程的施 工难度及造价。7、施工周期短，提高资金的投资效益；施工现场文明除基础施工外，构件全部由专业工厂标准化生产，施工速度快，施工周期比传统建筑 缩短一半；各部件运抵现场组装，施工现场文明，现场湿作业少，噪声粉尘和建筑垃圾也 少，满足环境保护的要求；施工作业受天气及季节影响较少（冬季可在

7、工厂制作钢构件） ， 并且可以工厂制作与现场安装平行进行，甚至一些标准化的住宅体系，可以随订货，随建 造，大大缩短建造周期和资金占用时间。 8、综合效益指数高钢结构住宅体系直接造价略高于混凝土结构大约 5%左右。但其经济效益、社会效益高， 在房地产企业激烈竞争的今天，它是房地产企业综合实力的集中体现，对于提高企业产品品牌，提高企业的社会知名度都有较大的影响。二、钢结构住宅体系发展的动因1、钢结构的广泛应用是一个国家技术水平的标志在建筑结构领域建筑钢结构是科技含量高，工程进步的标志，从发达国家地区来讲，钢结 构由于提供了结构安全性，稳定性，在设计上灵活、先进，因此钢结构已成为许多建筑的 主要结构

8、形式。建筑、土木工程在日本建筑钢结构用钢量占 13%，而建筑钢结构用钢中， 钢结构构件住宅用钢占了相当大的比例，而我国目前建筑钢结构用钢占钢产量的比例仅有 1.5%。而今我国持续三年年钢产量超过 1 亿吨，成为世界上钢产量最多的国家，为此国家十五规 划中，确立了 2010 年全国钢结构用钢达到钢材总量的 5%左右，因此，国家鼓励在住宅领 域采用钢结构。而且随着我国钢铁工业的不断发展，钢材产量和质量陆续提高，尤其是受 规格单一的影响造成扎制型型钢的积压，钢材市场出现供过于求的局面，钢材及型钢价格 将逐步下降，据调查显示，钢结构的材料、制作和安装费用以由 1995 年的每吨 900010000 元

9、下降到现在的 50006000 元（2000 年底价格） ，几乎下降了 50%，因此钢结 构住宅的建筑成本也将随之下降并能与钢筋混凝土结构持平，甚至要比钢筋混凝土结构还 要低。所有这些都将为钢结构住宅建设提供了发展平台。2、住宅建设只有走产业化的道路才有出路作为商品的住宅它本身具备了商品的所有属性，同时也具有其个性大的投资和大的 风险。传统的结构体系如砖混结构、钢筋混凝土结构，施工周期长，且很大程度上限制了建 筑的使用功能的要求，因此在技术不断更新的年代，建筑功能也在不断地变化和发展，今 天的户型设计出笼后，就意味着明天的不断改进和变更才能满足市场的要求，由于不断的 变更，势必造成成本的增加和

10、浪费，而钢结构住宅则避免了上述的恶性循环，体现了其集 约化，工业化生产程度，符合了可持续发展的要求。3、根据国务院199972 号文件和建设部、国家经贸委、质量技监局、国家建材局颁发 的1999295 号文件的要求，各直辖市、沿海地区的大中城市和人均占有耕地面积不足 0.8 亩的城市新建住宅中，逐步限时使用粘土砖的精神，砖混结构住宅将被屏弃，取而带之的 钢结构住宅已经成为较为理想的适合我国国情的建筑体系之一。4、随着我国改革开放的逐步深入，综合国力的加强，结合我国现有的规范的不断完善和建 立、建筑材料、施工能力、地域限制和房地产界的激烈竞争、住宅产品-住宅户型设计和环 境设计的透明度很高等现状

11、及国家政策导向等各种综合因素的要求。5、我国住宅钢结构体系的研究已经历了很长时期，已不是要不要做的问题，也不是回答能 不能做的问题，而是要研究解决如何能把它做好的问题，是要完整的、配套的、高品质的、 全新的把它研究好并推向市场的问题。三、钢结构的结构体系简述1、 工程基础形式：一般采用钢筋混凝土独立柱基础或筏板基础。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、 钢框架或框架-支撑结构体系1） 钢框架或框架-支撑：在钢结构住宅的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

12、组装的组 合框架体系两种钢结构构成的纵横两个方向的多层框架体系类型。钢管混凝土框架柱钢框架，即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土，使钢管内的混凝土三向受压，从而提高了混凝土的抗压强度和延 性，同时，管内的混凝土保证了钢管的局部稳定性，因此钢管混凝土柱结合了钢柱与混凝 土柱的优点，单柱的轴向承载力大幅提高，框架柱截面大幅减少，与 H 型钢柱相比，可节 约用钢量约 50%，降低造价约 45%，钢管直径不变，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，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大 部分的轴向荷载，防止结构倒塌。H 型钢

13、T 形连接钢柱的组合框架，即是钢结构采用工厂预制钢框架片（钢柱、钢梁及支撑 组合） ，现场组合的框架体系，技术上较为先进，拐角处将两个三相垂直的 H 字型柱合并 的处理方法，双向都有较强的刚度，无弱轴；增加了侧向刚度（加一定支撑） ，整体结构受 力效果好。每个单片框架可以将墙体龙骨、门窗框同时组装在内，现场通过高强螺栓及连 接板连接各框架片，这样，现场即可直接将结构框架与墙体材料和门窗一起就位，加快建 造速度。钢结构框架梁一般均采用高频焊接 H 型钢，它的优点是，翼缘板的宽度和厚度可以根据设 计的要求任意改变，腹板的厚度可以满足局部稳定的条件下比扎制 H 型钢（所说的工字钢） 薄，构件截面惯性

14、距比扎制 H 型钢增加 2030%，对于以承受弯距为主的框架梁等于节约 了 2030%的用钢量，因此，在与扎制 H 型钢的比较中因重量轻、强度高、外观美、加工 方便、根据设计要求随意定尺、生产能力强等优点使其更具有经济合理、截面尺寸选择灵 活的特性。钢柱与钢梁之间的连接有刚性连接和铰接两种形式，刚性连接指腹板处采用高强螺栓连接， 上下翼缘焊接的连接形式；铰接连接指腹板处采用高强螺栓连接，上下翼缘无须焊接的连 接形式。前者需要现场施焊，而后者无须现场施焊，安装可不受天气和季节限制，因此， 大为简化了安装程序，现场作业量大为减少，钢结构安装速度可成倍的提高。同时可利用 此铰接节点，在钢梁设计计算时

15、，全部采用钢-混凝土组合梁截面进行计算，钢梁受拉，现 浇混凝土受压，充分发挥钢材和混凝土两种材料的受力特点，可节约钢梁用钢量，同时也 降低了钢梁的高度，增加了使用空间。2）钢结构的水平受力构件-楼板和屋面板形式分为预制楼板和现浇楼板两种类型。由于， 抗震、易开裂、隔音效果等因素，采用的很少。现阶段均采用现浇混凝土楼板，它分为压型钢板上现浇混凝土（复合板）和普通模板现浇混凝土两种形式，后者从经济角度考虑比 较多，前者则更适合于钢结构的特性：压型钢板即作为模板又代替楼板下部受力钢筋； 满足防火要求；无须支模；提供工程作业面，以利土建、设备交叉作业；不影响工 期；天棚规整，无须找平砂浆（落物伤人）

16、，利于二次装修效果（涂料、壁纸或其它）的 体现。3、围护结构体系与钢结构体系相适应的围护墙体材料的选择是制约钢结构住宅发展的一个非常重要的因素。 它要求：工厂化程度高，与钢结构易于连接，材料轻且强度高，防水、抗渗、抗冻 性能强，保温、隔热、节能，外饰面，耐火，耐久性，经济指标易于接受，等 等。我国的墙体改革已经多年，但由于住宅墙体受各种综合因素的影响较大，尤其是北方地区， 对于保温防水性能、安全性能、经济指标等要求很高，虽然各种材料（复合墙体）很多， 但真正能够被人接受的很少。因此，许多开发商不得不采用最传统的空心砖砌块的形式， 利用当地生产的轻质加气混凝土砌块（容重 700kg/m3） ，但总是有别于钢结构住宅的特性； 对于复合墙体有多种形式，如：ALC、伊通轻质墙板；混凝土板材加苯板；砌块加苯板； DP 膜网等，这些墙板配以砂浆也可以保证墙体的功能。随着我国建材业的不断发展、完善， 适宜于本地区的，适宜于钢结构住宅生产的墙体材料必将大量涌现。4、 钢结构的防火在满足我国现行的防火规范要求下，钢结构防火