1、钢结构在小高层住宅中的应用与推广摘要：结合钢结构在高层建筑中的应用，探讨了工程施工的关键技术，详细地阐述了该高层钢结构建筑施工工艺流程及操作要点，并提出了质量保证措施及安全措施，以推广钢结构在建筑中的应用。 关键词：钢结构住宅；优化设计；施工工艺 Abstract: combined with the application of steel structure in high-rise buildings, and discusses the key technology of engineering construction, this paper expounded the high-r
2、ise steel structure construction process and operation points, and puts forward measures of ensuring quality and safety measures, to promote the steel structure in building application. Keywords: steel structure residence; optimization design; construction technology 中图分类号：F287.8 文献标识码：A 文章编号：2095-2
3、104（2013） 1、工程概况 某小高层住宅建筑面积 9289m2,共 11 层。该工程结构形式采用钢框架结构，筏板式基础。钢柱底部与基础采用外包式柱脚连接。钢柱为500mm500mm 截面，腹板厚度为 16mm，翼缘厚度为 25mm，采用场外加工。钢梁采用 H 型钢。梁柱节点采用 10.9 级 M30 高强螺栓连接。地脚螺栓M30，螺母和垫圈为 Q235 钢。水平结构中楼板为钢筋混凝土压型钢板组合结构。压型钢板与钢梁间采用栓钉连接钢结构采用防锈漆防腐。主体钢结构防火设计中钢梁涂刷防火涂料，钢柱外包加气混凝土砌块。内墙采用加气混凝土砌块，外墙采用横板围护。 2、钢结构在住宅中应用的优势 钢结
4、构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,主要体现在以下方面。 2.1 设计制造周期短,设计生产一体化 现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短,设计中的修改和调整非常方便。同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现场的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精确度,可以大大减少项目建设周期。 2.2 能够合理布置功能区间 在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化
5、。传统住宅由于所用材料的性质,限制了空间布置的自由。如果开间过大,就会造成楼板厚度大,梁柱截面过大,不但影响室内美观,而且加大结构重量,增加土建投资。居民在二次装修时经常自行改变墙体布置,既增加了经济负担,又因破坏承重墙而增加了危险隐患。钢结构住宅可以利用钢材强度高的特点,采用大开间柱网布置,使建筑平面分隔灵活,既为建筑师提供了设计的回旋余地,又给用户提供了根据不同用途改变结构的可能,可以利用非承重墙体灵活分隔室内空间,形成开放式住宅。同时,利用钢结构连接简单的特点,在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小,可以增加使用面积,提高得房率。 2.3 承载强
6、度高,抗震性能优越 相同的荷载,钢结构截面最小，相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,钢筋砼结构有许多不足之处,而钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受的地震作用小;而且,钢材具有高延性,有较好的耗能能力,因此,抗震性能好,结构安全度高。 2.4 施工方面优势突出 现浇砼需要连续施工,在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产,运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装,可全天候作业。施工现场作业量小,减少了施工临时用地,与传统建筑材料相比,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平。由于钢结构本身可作为劲性结构承担结构荷载和施工荷载,施工时
7、可以节省支模、拆模的材料,由此降低成本,大大加快施工速度。资金价值在施工中充分体现,减少资金成本,对开发商的销售和资金回笼极为有利。 2.5 综合造价低 钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重比较轻,地基的处理比较容易,可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大,上部结构重量轻可以降低基础的造价,从而减少整个项目的投资。钢结构施工机械化高的特点,从另一方面减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。 钢结构住宅的工程造价是个很敏锐的问题，从目前的情况看，钢结构住宅的造价要略高于钢筋砼剪力墙住宅。有专家测算，小高层住宅钢结构用钢量可控制在每平
8、方米 50 公斤以下，工程造价增幅即可控制在10左右，但综合效益十分可观，并将推进住宅生产经营方式的变革，拉动住宅产业的发展。而随着体系化、产业化水平的提高，性能价格比也会提高，成本将会有所降低。 2.6 符合住宅产业化和可持续发展的要求 钢结构适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起,实现综合成套应用,将设计、生产、施工安装一体化,提高住宅的产业化水平。今后随着城市建设的发展,城市改造需要拆除大量的旧建筑,钢结构比传统结构的拆除更容易实施,钢材回收利用率高、拆除成本低、污染较小,符合可持续发展的要求。3、工艺流程及操作要点 3.1 钢结构节
9、点细化设计 1)应用绘图软件对钢结构框架节点结构按平、立、剖面进行 1：1 绘图放样。施工图纸细化设计，达到构件制作与整体安装的质量标准。 2)利用钢结构计算软件进行各类构件的受力计算，利用 CAD 图形设计平台对复杂连接节点和复杂构件放大样，建立钢结构符号节点库，实现图形信息微机化。 3.2 加工制作钢结构构件 钢结构构件全部采用场外加工，其中钢柱每节按 3 层分段。在加工过程中要做好质量控制，并按照设计施工图和钢结构工程施工及验收规范(GB502052001)的规定进行验收。 4、钢结构布置钢结构设计的基本原则 结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要
10、求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。按照上述原则，根据实际案例原建筑设计的布置和功能要求，综合考虑了结构的经济性、建筑设计的特点和施工合理性等因素，采用钢框架支撑和钢框架剪力墙结构体系，并分别进行了布置。 4.1 梁柱体系平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接 H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为 H
11、 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。 4.2 抗剪体系分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，上述结构体系局部刚度较弱，因此钢框架支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。 4.3 楼盖体系一般各层楼（屋）盖均采用钢筋混凝土楼（屋）盖，楼板厚度依结构计算定为 110mm，140mm.在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。 4.4 基础形式钢框架支撑采用柱下独基，钢框架剪力墙采用柱下独基与筏板基础。 4.5 内外墙体系框剪采用蒸压轻质加气混凝土板材（简称 ALC 板材） ，外墙板厚为 200mm，内墙板厚 100mm.框-支采用陶粒砼砌块。 5、结语 该工程安装精度高、工期短、难度大。施工中对施工技术进行了摸索总结并进行了科研开发，收到了良好的效果。施工技术达到了国内先进水平，获得了良好的经济效益和社会效益。 参考文献： 杨鹏宇钢结构高强螺栓连接施工【J】 山东建筑，2006，32(16)：140141. 刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论.建筑创作，2007 年 2 月. 新疆地区钢结构小高层住宅结构体系应用研究，2009 年 11 月.
