裝配式鋼結構在嚴寒地區農村住宅中的應用

馬秀英

青海東亞工程建設管理咨詢有限公司（810000）

1 裝配式鋼結構在農村住宅中應用的可行性

隨著社會經濟的不斷發展，農村居民開始追求住宅的生態化、個性化和舒適性，對建筑材料、住宅結構以及施工工藝等方面的要求也越來越高。但嚴寒地區適宜施工的時間都較短，通常只有6 個月左右，由此對工期就有著特殊的要求，這也是農村住宅建設中需要特別注意的問題[1-2]。裝配式鋼結構在農村住宅中的應用屬于新的研究方向，符合我國嚴寒地區農村住宅的發展趨勢，不僅質量好、綠色環保，而且施工工期短。另外，裝配式鋼結構還具有獨特化、裝配化以及節能化的優勢。大量實驗證明，此種建筑結構是合理的，既提升了住宅的抗震性能與強度等級，又實現了綠色施工、保護了環境，所以很多嚴寒地區的農村都在大力倡導使用此種建筑結構。

2 鋼結構在住宅中的形式

鋼結構在住宅中的形式有許多，主要可分成三種，即鋼骨架形式、墻體形式以及樓板形式[3-5]。

2.1 鋼骨架形式

鋼骨架形式可按照體系劃分為兩種，即框架體系和鋼龍骨結構體系。 框架體系又包括兩種形式，分別為鋼框架體系和密柱結構支撐體系。

1）鋼框架體系。 其屬于最簡單的框架體系，由鋼質梁和柱經過焊接與錨栓連接而成。 一般情況下，梁柱常采用H 型鋼和方鋼，因為其不僅便于實現大跨度的空間設計，而且還能夠充分滿足受力條件以及流水線制造的各種要求，非常適合大規模生產[6]。 不過，鋼框架體系也有一些不足之處，特別是抗側向位移性能差， 要想解決此問題就需要擴大建筑鋼框架體系的橫截面，但這會顯著增加用鋼量，進而提高成本， 所以鋼框架體系比較適合用在低層建筑結構當中。

2）密柱結構支撐體系。 其主要由許多個密柱以及一些輔助零件構成。 一般密柱的間距為1.2～1.8 m，柱的形狀主要為管狀或者H 狀，其輔助零件主要有角鋼、C 型鋼等等。密柱結構支撐體系的梁柱橫截面尺寸要比鋼框架體系小很多， 不僅具有良好的支撐作用，而且還能有效節省空間，所以被廣泛用在住宅建筑當中。不過，密柱結構支撐體系也具有一些缺點，就是支撐與柱的連接點過多，這樣就會使節點數過多，此問題始終是建筑施工的一個難點。

鋼龍骨結構體系主要被用在商場、 工廠以及辦公樓中。 一般龍骨有很多種，主要包括木龍骨、輕鋼龍骨、鋁合金龍骨和鋼龍骨等。

2.2 墻體形式

農村住宅的鋼結構墻體主要起到分隔空間和保溫隔熱的作用。 不過由于人們對住宅的要求越來越高，還需考慮到荷載問題，尤其是嚴寒地區，必須根據農村的實際情況合理配置鋼結構， 以應對漫長的冬季。 一般常用的墻體形式有兩種， 即組合式承重墻體和非承重墻體[7-8]。

2.3 樓板形式

現階段鋼結構的使用非常廣泛， 人們對其功能也進行了優化，特別是在結構體系的選取、布局結構調整以及多元化發展等方面。 同時，人們還對鋼結構樓板開展了優化設計，使得鋼結構體系更加多樣化、完善化。在設計時必須選擇適當的樓板形式。常用的樓板形式有三種，分別為現澆樓板、裝配式樓板和輕鋼龍骨組合樓板。

3 嚴寒地區農村住宅建筑材料的選取

從緯度出發， 可將我國劃分成五個氣候區域，分別為嚴寒區、寒冷區、溫和區、夏熱冬冷區以及夏熱冬暖區。 其中，嚴寒區主要集中在東北三省，即黑龍江省、吉林省和遼寧省，還有內蒙古、新疆以及西部的一些區域。這些地區的冬季都非常長，一般為6個月左右，非常寒冷，根本無法進行室外施工，所以就對長時間寒冷氣候下的建筑結構施工條件有了更高的要求。

在嚴寒地區，結構的承載力不僅會受到很大的限制，而且由于長時間處在低溫中，其性能也會顯著降低。 另外，非承重的圍墻結構還必須具有隔熱和保溫的功能，以便能夠抵御嚴寒。 在滿足上述要求的同時，還要考慮到成本問題，尤其是農村住宅，不僅要保證結構強度符合標準，而且還要保證住宅的舒適性、經濟性以及環保性。 裝配式鋼結構不僅性能強，而且還能夠滿足人們對嚴寒地區農村住宅的各種需求，應對其進行深入研究，尤其是在鋼材和維護分隔材料的選取方面[9]。

3.1 鋼材選取

嚴寒地區的環境溫度普遍在-20.5 ℃左右，而承重鋼材料的工作溫度最低為-20 ℃， 所以就必須選取工作溫度較低的鋼材料，如Q235D 鋼、低合金Q345E 鋼等，這些鋼材的工作溫度都很低；如果室外溫度達到-40 °C 時， 就應當選用低合金Q345E鋼，其工作溫度可低于-40 ℃。如果承重鋼結構外有保溫措施，則承重鋼材應按照實際溫度選取。 在此，假定鋼結構體系外有墻體保護，并且外墻溫度和室內溫度相同，則承重鋼結構應當選取Q235B 級鋼，這樣還能有效節省成本。 要想讓鋼結構體系的使用壽命更長，就需要特別注意防銹問題，應當選取表面鍍鋅的鋼材，即使鋼材表面出現破損，鍍鋅層也能夠起到陰極保護作用，避免鋼材表面發生腐蝕。可見，嚴寒地區的農村住宅最好使用低合金Q345E鋼。

3.2 圍護分隔材料選取

嚴寒農村地區住宅建設應就地取材，以減少建設成本。 一般常用的鋼框架結構是輕鋼龍骨結構，常用的墻體結構是草磚結構。 草磚是用秸稈制成的。 先依據尺寸經過高壓制得胚磚，然后在胚磚的外面噴上灰泥，這樣就得到了草磚材料，其不僅保溫性能好、重量輕、成本低，而且綠色環保。 很多地方政府都在大力支持使用秸稈草磚建設房屋，還會給予一些獎勵，為此，文章就選取草磚結構作為外圍的護墻。草磚材料屬于纖維類材料。研究發現，草磚結構的隔音效果要比普通磚砌墻體好很多，是普通磚砌墻體的1.25 倍，所以可在嚴寒地區農村住宅的外圍建設0.2 m 的草磚墻，用其作為分隔墻[10]。

4 結語

裝配式鋼結構在嚴寒地區農村住宅當中的應用效果非常好，不僅施工周期短，而且工序非常簡單，不過在鋼材和結構體系的選擇方面還需要特別注意，應根據實際情況進行選擇。 對鋼結構體系的性能、經濟性以及嚴寒地區氣候特點進行深入分析之后，發現裝配式鋼結構體系非常適用于嚴寒地區的農村住宅，其不僅抗震性能特別好，而且環保性、經濟性極高。