鋼結構在住宅建設中的應用

姜　震　孟光強

摘 要：介紹了國內外鋼結構住宅的發展概況，詳細地闡述了鋼結構住宅的優點，探討了鋼結構的加工、安裝等主要施工工藝和鋼結構的保護，分析了鋼結構住宅發展趨勢。

關鍵詞：鋼結構；住宅；建設；施工工藝

鋼結構住宅建筑是住宅建筑的一個分支,是以鋼結構為骨架,配合多種復合材料的輕型墻體拼裝而成，所用材料為工廠標準化、系列化、批量化生產，改變了傳統住宅的鋼筋混凝土建筑磚、瓦、砂、石現場作業，是住宅產業現代化的一個標志。與磚石結構、鋼筋混凝土結構、木結構相同，是住宅建筑的重要組成部分。其主要承重骨架是由鋼結構或鋼管圓管或矩形管混凝土構件組成。它具有鋼結構一系列特性，同時又具備一般住宅建筑的共性。

1 鋼結構住宅的發展概況

在國外，采用鋼結構住宅建筑體系為數不少，在歐美已經有百年歷史，由于具備其他結構無法比擬的優點，鋼結構住宅已給住宅建筑產業帶來了一場深層次的革命，從設計、施工到一系列新材料的使用都出現了革命性的變化，因而在國際范圍內代表了未來的住宅發展方向。在我國，廠房、大跨結構采用已較常見，而住宅則采用不多。我國鋼材供應充足，國產鋼材無論質量、價格，還是品種、規格均可以滿足鋼結構住宅的需要。大規模研究開發、設計制造、施工安裝鋼結構住宅建筑還是近些年才發展起來的。近年來，各地已建成一大批鋼結構住宅。從技術體系方面劃，大致有鋼框架-混凝土核芯筒（剪力墻）體系、鋼-混凝土組合結構體系、框架體系、框架-支撐體系和輕鋼龍骨（冷彎薄壁型鋼）體系。如北京金宸公寓12層、亦莊開發區青年公寓（6層）、上海陸海城（23層～25層）、中福城(18層)、天津麗苑小區、馬鋼光明新村(18層)、濟南東方麗景(26層)、上海現代(12層)、集團試驗住宅（5層）、浙江寶業集團試驗住宅（5層）、庫爾勒鋼結構住宅（9）層，以及眾多低層獨戶式和聯排式住宅等。可是從總體上看，我國鋼結構住宅仍然處于起步階段，所以應該積極引進、消化、吸收國外鋼結構住宅建造技術，大大加快鋼結構住宅在我國的推廣速度。

2 鋼結構住宅的優點

鋼結構是以鋼材為材料做成受力構件的結構。鋼結構住宅以其輕質高強、抗震性能好、建造速度快、工期短、施工污染環境少和綜合經濟效益好等優勢而受到各方的重視。

能合理布置功能區間。利用鋼材強度高的特點 ，設計可采用大開間布置，使建筑平面能夠合理分隔，靈活方便地創造開放式住宅。而傳統結構（磚混結構、混凝土結構）由于材料性質限制了空間布置的自由，以往開間一般常在3.2m、3.4m、3.6m。如果過大，就會造成板厚、梁高、柱大，出現“肥梁胖柱”的現象。這不但影響美觀而且自重增大，增加造價。

自重輕而承載能力高、抗震性能好。相同建筑面積的建筑樓層，采用鋼結構時，結構自重較小。當跨度和荷載相同時，鋼屋架的重量只有鋼筋混凝土屋架的1/4～1/3。由于自重較輕，和混凝土結構相比，鋼結構地震作用反應可減少30%～40%，顯然，在地震區，特別是軟弱地基的地區，鋼結構住宅可以取得很大的經濟效益。

施工方便、工期短。現澆砼需要連續施工，在我國北方地區受到施工季節的影響。鋼結構的大部分構件在工廠生產，運往現場通過焊接或螺栓進行整體組裝，可全天候作業。施工現場作業量小，減少了施工臨時用地，與傳統建筑材料相比，對周圍環境污染小，提高了施工的機械化水平。由于鋼結構本身可作為勁性結構承擔結構荷載和施工荷載，施工時可以節省支模、拆模的材料，由此降低成本，大大加快施工速度。資金價值在施工中充分體現，減少資金成本，對開發商的銷售和資金回籠極為有利。

綜合造價低。由于自重輕、基礎費用低、總體用料減少、直接成本降低、建設工期短、間接費又可減少，所以綜合造價低。

符合住宅產業化和可持續發展的要求。鋼結構適宜工廠大批量生產，工業化、商品化程度高。它能將節能、防水、隔熱、門窗等先進的成品集合在一起，實現綜合成套應用，將設計、生產、施工安裝一體化，提高住宅的產業化水平。今后隨著城市建設的發展，城市改造需要拆除大量的舊建筑，鋼結構比傳統結構的拆除更容易實施，鋼材回收利用率高、拆除成本低、污染較小，符合可持續發展的要求。

3 主要施工工藝

鋼構件的加工:鋼構件一般在加工車間加工，主要工藝是除銹、焊接。梁及連接板的加工主要由下料、鉆孔和焊接組成。

鋼結構安裝:柱體在實際施工過程中按照材料采購、加工、運輸、吊裝、連接和加固等工藝完成。所有鋼結構制品，在刷防銹油漆前，必須將構件表面的毛刺、鐵銹、油污及附著物清除干凈。手工除銹達到St2，機械除銹達到Sa2。吊裝順序采用由中心向四周擴展的原則，以保證安裝過程中框架的對稱性和穩定性。立柱安裝采用吊裝，連接采用臨時連接板和臨時螺栓進行，形成穩定的單元框架后調整焊接及UT檢測。

鋼梁的安裝分主梁、次梁（外挑梁）的安裝;主梁在立柱形成單元后采用捆綁串吊施工，次梁和剪力墻框架梁根據空間和接點的實際情況，一般采用單根吊裝。安裝高強螺栓是目前建筑鋼結構最先進的連接方法之一。緊固辦法采用專用棘輪扳手和扭矩扳手經初擰和終擰完成。栓釘焊接是鋼結構住宅施工中不可缺少的一個環節，常見的栓釘焊接分為直接焊接在鋼梁上和穿過壓型鋼板后焊接在鋼梁上兩種方式。

墻板的安裝:內、外墻板一般采用工廠化加工，運輸到現場吊裝，外墻縫隙用嵌縫砂漿和密封膠密封。內墻板在衛生間、廚房等部位采用特殊PVC密封膠。

4 鋼結構的防護

鋼材是不燃材料，鋼結構屬非燃燒體，其耐熱（低于150℃）性能高于鋼筋混凝土結構，但耐火性能差，無防護措施的鋼結構耐火極限只有0.25h左右。對于鋼結構的防火，由于住宅對防火的要求很高，必須有可靠的防火措施。一般可用滿足消防要求的防火隔熱涂料噴涂、外包石膏板或外包加氣混凝土等方法，也可用混凝土外包主鋼結構，形成勁性鋼筋混凝土結構。對于鋼結構的防腐，有條件時，可采用特殊耐候鋼;一般來說，可采用主鋼結構涂兩道富鋅底漆加一道中間漆和兩遍面漆，漆膜總厚度不小于1.25mm。

結語：

鋼結構住宅具備其他結構無法比擬的優點，鋼結構住宅已給住宅建筑產業帶來了一場深層次的革命，從設計、施工到一系列新材料的使用都出現了革命性的變化，因而它代表了未來的住宅發展方向。鋼結構雖然有很多的優點，但在應用時也要考慮到它的一些缺點，比如防火性差、易被腐蝕，應采取相應有效的措施以克服這些不足之處。

參考文獻

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