多高層鋼結構住宅的建筑技術與工程應用

彭小峰

摘要：近年來，多高層鋼結構住宅的建筑技術得到了快速發展和廣泛應用，研究其相關課題與工程應用有著重要意義。本文首先介紹了鋼結構住宅的特點和綜合效益，分析了多高層鋼結構住宅建筑技術在應用中遇到的諸多問題，并結合相關實踐經驗，分別從結構體系、樓板系統、圍護系統，以及連接形式等多方面研究了多高層鋼結構架構施工技術及其工程應用。

關鍵詞：多高層；鋼結構；建筑技術；工程應用

前言

作為多高層建筑應用較多的結構方式之一，鋼結構的優勢特點不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對多高層鋼結構住宅建筑技術與工程應用的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優化其最終整體應用效果。

一、鋼結構住宅的特點和綜合效益

1.鋼結構住宅表現出超強的抗震性，材質強度高，造價低廉等特點。因為鋼材本身具有較高的抗壓和抗拉的功能，并且有著很高的延展性，在具體的工程施工中能夠做到有效地節約材料，降低造價，進而使其經濟效益得以實現。

2.眾所周知，鋼結構的住宅在施工的過程中不僅周期短，而且構配件安裝程序便捷。鋼結構的運用可以給安裝程序帶來便利。在施工的過程中，采用鋼結構也可為施工現場提供較大空間和較為寬敞的施工作業面，吊裝梁柱、安裝鋼框架、澆筑混凝土等施工，可實施平行立體交叉作業，且無須支模，現場濕作業少，受氣候影響小。由此可見其工程周期遠比傳統的要短，工作效率得到了很大的提高，投資效益得到明顯的體現。

3.在建筑施工中對材料的質量要求是任何一個施工工程都要確保的，鋼材的制作可在工廠完成，其質量的標準化得到明顯的保證，同時鋼材的商品化程度也較其他的建筑材料高出很多。這樣可以有效地降低成本，提高質量，更好地增強建筑技術的產業化。

4.易于改造，管線布置方便。鋼結構的內部分割、接高、加固等較為靈活。鋼梁的腹板允許穿越小于一定直徑的管線，加之結構空間的孔洞與空腔，使管線布置、更換、修理方便。

二、多高層鋼結構住宅建筑技術在我國應用中遇到的問題

1.缺乏相應的建筑體系編制

由于我國的住宅建筑體系標準是針對幾十年來大量使用的紅磚混凝土體系編制的，因此鋼結構住宅建筑技術在我國還屬于技術空白，在多高層鋼結構住宅建筑方面施工和管理都比較混亂。由于鋼結構住宅建筑技術有著很強的技術性，施工人員素質和混亂的管理將對工程質量造成影響，因此鋼結構建筑在完工時往往難以通過我國諸多的建筑行業規定。

2.我國的防火領域技術落后

我國的《建筑設計防火規范》在材料選擇方面比外國苛刻許多，而鋼結構住宅的建筑因為鋼結構獨特的物理性質，外表土層的防火涂料選擇更加嚴謹，直接導致了開發商開發成本的加大，并且相對于傳統的建筑方法，鋼結構住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段，都會遇到障礙與麻煩。

3.我國的鋼結構住宅建筑技術還不成熟

雖然我國經過多年的對鋼結構住宅建筑技術的研究和發展已經取得了可喜的成績，但由于我國鋼結構住宅建筑技術起步較晚，雖然有相應的規定出臺指導鋼結構住宅的施工建設，但仍然缺乏整體的鋼結構工業體系的有力支撐。從產業化的角度，標準化是多高層鋼結構住宅進入實際工業生產的接口技術，是實現產業化的前提條件。

4.相關部件生產質量不達標

多高層鋼結構住宅體系是一個綜合復雜的技術體系，它涉及到墻體材料、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，現有傳統的墻體做法很難滿足鋼結構住宅的整體裝配要求。研究輕質、高強、保溫、防水、隔音、易加工成型的新型墻體材料替代原有材料，應用這些新型的墻體材料設計制造出多種類型標準化的砌塊、墻板、條形板等墻體制品，形成以新型墻體材料為主導的結構圍護體系，并定型化、批量化、規模化，是目前發展多高層鋼結構住宅的重要環節。只有加強構配件制作的質量、精度和完善程度，為現場裝配創造條件，才能體現出多高層鋼結構住宅裝配化的優勢。另外，還需加強廚房衛生間及其內部設備進行標準化、系列化的綜合設計，只有通過廚房衛生間單元、管線、設備的定型定位，形成標準化的功能單位，才能為工廠化生產整體型廚房衛生間創造條件。

三、多高層鋼結構架構施工技術及其工程應用探討

1.結構體系

多高層鋼結構建筑主要包括純框架形、框架支撐形、新型抗側力體系以及交錯桁架結構體系，主要的結構特點如下：（1）純框架結構體系，該結構主要是以型鋼作為框架材料，該結構受力明確，平面布置靈活，而且各部分剛度比較均勻，具有較大的延性與抗震性能，易于標準化、定型化，施工效率較高，但是該結構術語柔性結構體系，容易造成結構破壞。（2）支撐形結構體系，該結構能夠提升框架的側向剛度，抵抗水平荷載，提升建筑強度。當住宅建筑高度較高時，比純框架結構體系穩定性更好，相對經濟。為了獲得較好的支撐位置，通常采用多種方式在窗臺下至下層窗頂之間進行布置，從而滿足支撐體系的需求，為了提升鋼框架的側向剛度，應該采用同一平面環向封閉布置，比較適用于強震區。（3）新型抗側力體系，能夠用于多種框架的體系，而且鋼框架主要承擔豎向荷載，其中鋼框架與剪力墻承擔水平荷載，能夠根據不同建筑物的需求采用不同的抗側力體系。（4）交錯桁架結構體系，因為桁架高度等于層高，因此再用上下層交錯布置，能夠適用于各單元靈活布置的需求，而且柱在框架平面內的彎矩很小，側向位移小。

2.樓板系統

多高層鋼結構常用的樓板系統包括疊合式和整體現澆式形式，在施工過程中，底部模板通常采用輕型混凝土預應力板材或壓型鋼板，形成板材和混凝土疊合的樓板，整體現澆式樓板的施工技術與普通結構的住宅相同，疊合式的施工教書較為便捷。

3.圍護系統

多高層結構住宅的外墻圍護施工技術較為復雜，通常再用外掛和填充兩種類型，其中外掛通常采用輕質墻板，在梁板和樓板形成圍護；填充類施工技術多采用輕質墻板，在梁柱和樓板底部嵌置形成圍護。內外墻的造價占鋼結構住宅總價的30%左右，因此其設計對于鋼結構住宅的造價影響很大，為了充分發揮鋼結構住宅的優勢，圍護墻體需要滿足自重輕、強度高、安裝可靠的要求，通常采用輕質材料。外墻通常采用ALC板、SRC符合保溫墻板、玻璃纖維加強水泥墻板等結構；內墻可采用ALC輕質材料、輕鋼龍骨石膏板等材料，其中ALC具有抗震性能好，防水性與保溫隔熱性能較好的特點，具有較高的使用價值。在圍護體系的建設中，需要考慮到板縫防水，采取有效的防水措施確保圍護效果。

4.連接形式

多高層鋼結構的連接包括剛性連接、螺栓連接、焊接連接等多種連接方式，在連接的過程中，強軸方向宜采用剛性連接，而且焊接節點的連接剛度大，混合節點次之，螺栓連接的現場施工速度較快，職工質量容易保證；主梁與次梁一般采用鉸鏈與焊接混合的連接方式，能夠提升結構的穩定性。

四、結束語

綜上所述，加強對多高層鋼結構住宅建筑技術與工程應用的研究分析，對于其良好應用效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的多高層鋼結構建筑實踐中，應該加強對其關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重其具體過程的嚴謹性。

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