淺談鋼結構住宅

摘要：鋼管混凝土已廣泛地應用到各個工程領域，尤其是它在住宅中的應用，使其由高層建筑中的應用過渡到小高層、多層建筑中的應用，為其發展創造了廣闊空間。本文就鋼結構住宅存在的問題，以及優缺點、主要構件的設計等問題作了深入細致的探討。

關鍵詞：鋼管混凝土 住宅 結構

我們這里探討的鋼管混凝土住宅結構，實際上是指在該結構體系中承受壓力的柱采用鋼管混凝土構件。下面就該結構的優缺點等進行闡述：

1 鋼結構住宅存在的幾個問題

1.1 一些鋼結構住宅的設計不是以建筑本身為主，因此，開發的住宅不太好用。目前，有些鋼結構住宅的開發中，把鋼結構的問題視為最重要的，因此，以結構專業為主，這是一種誤區。無論是何種結構建筑，買主關心不是用什么結構，而是房子是否好用，布置是否合理，住在里面是否舒適，是否實用，功能是否齊全。住宅關注的是人，設計要以人為本。鋼結構住宅是住宅，而不是住宅鋼結構。 

1.2 鋼結構住宅的配套設施和圍護結構的材料不完善。鋼結構住宅體系是一個綜合的、復雜的技術體系，它涉及墻體材料、屋面材料、廚衛系統、管線系統等一系列配套體系。這方面最突出的問題是外墻結構體系。現有墻體材料性能和安裝方法很難滿足鋼結構住宅在防熱、保溫、通氣、防滲以及耐久性等方面的要求。連接的配件及方法，也不很完善，使用不方便。 

1.3 鋼結構住宅要求應用大量的新技術，我國專門研究鋼結構住宅的人員較少，大多數設計和施工單位在傳統結構體系方面有專長，而在鋼結構住宅方面缺乏相關的人才。由于我國鋼結構住宅尚處于開發階段，施工技術人員更是奇缺。培訓技術人員是發展鋼結構住宅的重要環節。 

1.4 全國沒有統一、系統的推廣鋼結構住宅的方式方法，各單位的研究工作均是從頭開始，經驗不能很好地借鑒、傳承，經驗推廣工作做得不夠理想。對于鋼結構住宅的總的發展規范還不夠。有關部門，在總結以前的經驗，指出未來的發展方向上做得還不夠。 

1.5 宣傳力度不夠，與地產商的聯系還不夠，許多地產商認為鋼結構住宅要貴得多，因此不敢做。其實，這是一個誤解。鋼結構住宅和其他住宅比較起來，一般情況下造價并不高，與混凝土結構基本持平，但是它的使用面積會增加不少，一般達到5%，綜合造價還是比較低的。

2 鋼結構住宅的優點

2.1 鋼結構具有許多優點：首先，重量輕、強度高。用鋼結構建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右；可滿足住宅大開間的需要，使用面積比鋼筋混凝土 住宅提高4％左右。 

2.2 抗震性能好，其延性比鋼筋混凝土好。從國內外震后調查結果看，鋼結構住宅建筑倒塌數量最少的。 

2.3 鋼結構構件在工廠制作，減少現場工作量，縮短施工工期，符合產業化要求。 

2.4 鋼結構工廠制作質量可靠，尺寸精確，安裝方便，易與相關部品配合。 

2.5 鋼材可以回收，建造和拆除時對環境污染較少。

3 鋼結構住宅結構設計體系

3.1 結構體系選型。對低、多層住宅，目前國內外常用的結構體系主要有： 

3.1.1 冷彎薄壁型鋼體系。構件用薄鋼板冷彎成C形、Z形構件，可單獨使用，也可組合使用，桿件間連接采用自攻螺釘。這種體系節點剛性不易保證，抗側能力較差，一般只用于1～2層住宅或別墅等改造工程，使用了該體系，效果較好。

3.1.2 框架。目前，這種體系在多層鋼結構住宅中應用最廣。縱橫向都設成鋼框架，門窗設置靈活，可提供較大的開間，便于用戶二次設計，滿足各種生活需求。鋼框架考慮樓蓋的組合作用，運用在低多層住宅中，一般都能滿足抗側要求。但是由于目前框架柱以H型鋼為主，弱軸方向梁柱連接的剛性難以保證，因此設計 施工時須慎重處理。 

3.1.3 框架支撐體系。在風載或地震作用較大區域，為提高體系的抗側剛度，增加軸交支撐或偏交支撐效果很好。這種體系為 多重抗側體系，而且梁柱節點，柱腳節點可設計成鉸接、半剛接，施工構造簡單，基礎主要承受軸力，體形較小，因此成為人們青睞的對象。 

3.1.4 框架剪力墻體系。在低多層住宅中，可以應用傳統的剪力墻體系，如鋼筋混凝土剪力墻或鋼板剪力墻。目前正在研究的空 腔結構板是一種理想的抗側結構。空腔結構板是一種新型的輕質板材，采用黃紙制成具有眾多等邊空腔結構的板狀基架，然后經浸漬而成。該板材與鋼框架可靠連接，便可形成新型剪力墻。 另外美國，澳大利亞等國還開發了交錯桁架體系，比較新穎。 

3.2 主要構件設計。

3.2.1 柱。前已述及，鋼結構住宅一般為大開間，框架柱在兩個方向都承受較大的彎矩，同時應該考慮強柱弱梁要求。而目前廣泛使用的焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面，強弱軸慣性矩之比3～10，勢必造成材料浪費。因此對于軸壓比較大，雙向彎矩接近，梁截面較高的框架柱采用雙軸等強的鋼管柱或方鋼管混凝土柱是適宜的。對于方鋼管混凝土柱，不僅截面受力合理，同時可以提高框架的側向剛度，防火性能好，而且結 構破壞時柱體不會迅速屈曲破壞。因此，盡管平面受力結構中，選用H型鋼或I字鋼在受力上還是合理的但總體上，箱形鋼管柱尤其是方鋼管混凝土柱應得到廣泛應用。 

3.2.2 樓蓋。在多層輕鋼房屋中，樓蓋結構的選擇至關重要，它除了將豎向荷載直接分配給墻柱外，更主要的作用是 保證與抗側力結構的空間協調作用；另外從抗震角度來看，還應采用相應的技術和構造措施減輕樓板自重。常用的樓蓋結構有：壓型鋼板－現澆混凝土組合樓板，現澆鋼筋混凝土板以及鋼－混凝土疊合板， 而以第一種最為常用。目前，在多層輕鋼房屋整體分析時，還普遍不考慮樓蓋與鋼梁的組合作用，即使設置抗剪鍵，也偏保守地假設鋼結構承受全部荷載，這樣不僅增加材料用量和結構自重，反而會造成強 梁弱柱的不利情況。

4 結語

鋼管混凝土在我國的發展只有幾十年，但發展速度非常快，如今，已廣泛地應用到各個工程領域。尤其是它在住宅中的應用，使其由高層建筑中的應用過渡到小高層、多層建筑中的應用，為其發展創造了廣闊空間。因此，鋼管混泥土住宅結構的優化將成為經濟發展新的研究課題。