【摘 要】 進入二十一世紀以來，我國建筑業(yè)隨著經(jīng)濟與科技的水漲而船高，住宅產(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟增長的相當(dāng)重的比例，是我國的支柱產(chǎn)業(yè)。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)與工藝的發(fā)展也加速了住宅引入了建設(shè)住宅，并以其工業(yè)化程度高、施工方便快速、自重小抗震優(yōu)、外形美觀、環(huán)境污染少、投資回收快等等優(yōu)點快速形成產(chǎn)業(yè)。近年來，建設(shè)部有關(guān)部門推出鋼結(jié)構(gòu)住宅體系相關(guān)的規(guī)范與標準，各地出現(xiàn)了大量的鋼結(jié)構(gòu)住宅試點工程，使鋼結(jié)構(gòu)多理論走向?qū)嵺`，客觀上促進了鋼結(jié)構(gòu)住宅的健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 高層；鋼結(jié)構(gòu)；住宅結(jié)構(gòu)；優(yōu)缺點；分析

引言：

鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、抗震性好、便于工業(yè)化、回收率高、綠色環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點，近年來在國內(nèi)各個領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用較快。建設(shè)部于2001年發(fā)布了我國鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的指導(dǎo)性文件《鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》，其目的在于通過國家政策引導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展；《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確規(guī)定“十五”期間計劃每年建筑用鋼量將占全國鋼材總產(chǎn)量的3%，到2015年將達到6%，主要是通過政策促進我國鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

一、鋼結(jié)構(gòu)住宅優(yōu)勢

從住宅建筑的發(fā)展來看，鋼結(jié)構(gòu)住宅具有以下優(yōu)勢：

（一）比起傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)不要求內(nèi)墻為承重墻，內(nèi)墻配置可以隨心所欲，甚至建成后也可以調(diào)整位置，重新分隔空間，能夠更好的滿足建筑上大開間、靈活分隔的要求，并且可提高使用面積率5%一8%。

（二）與鋼結(jié)構(gòu)配套的輕質(zhì)墻板、復(fù)合樓板等采用新型建筑材料，符合建筑節(jié)能及建筑產(chǎn)業(yè)化的要求。

（三）鋼結(jié)構(gòu)體系自重輕，可大大減少基礎(chǔ)的造價，并且其施工周期短，可大大縮短投資資金的占用周期，從而提高資金的投資效益，從綜合效益來看，更是明顯高于傳統(tǒng)的住宅體系。

（四）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其配套技術(shù)相應(yīng)部件絕大部分可以實現(xiàn)工廠化制做形成產(chǎn)品化，另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件及施工精度高，可以實現(xiàn)住宅建筑部品技術(shù)集成化、產(chǎn)業(yè)化新思路。

（五）鋼結(jié)構(gòu)住宅體系工業(yè)化生產(chǎn)程度高，現(xiàn)場濕作業(yè)少，其材料本身可再生利用，符合環(huán)保建筑的要求。

二、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)應(yīng)用中存在的問題

（一）區(qū)域問題

高層鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國應(yīng)用較少的原因，主要在于目前鋼結(jié)構(gòu)在我國還處于起步階段，主要在北京、上海等一些比較先進大城市內(nèi)應(yīng)用較多，由于這些地區(qū)土地價格高，土地利用強度大，對建筑的建設(shè)周期同樣要求較高，另外一個較為重要的原因是這些地區(qū)更容易接受到外來的先進技術(shù)和信息，同時對鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計有較強的把控能力。因此鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在這些地區(qū)更能夠體現(xiàn)并進行應(yīng)用，而其他地區(qū)應(yīng)用相對較少。

（二）造價問題

就目前的鋼材市場價、常用的墻材、建造技術(shù)、建造方法及建造觀念來看，建造高層鋼結(jié)構(gòu)住宅價格比相應(yīng)的砌體結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)價格稍高，也正是出于造價偏高的原因，具有優(yōu)良性能的鋼結(jié)構(gòu)住宅不太被人們所接受。

（三）防火防腐及其他技術(shù)問題

鋼結(jié)構(gòu)因其耐熱不耐火、容易銹蝕，給鋼結(jié)構(gòu)的后期使用維護造成了麻煩，相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)，人們對鋼結(jié)構(gòu)防火防腐比較警覺，這也是鋼結(jié)構(gòu)不被推廣的原因之一；另外，高層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國外比較成熟，但在我國還處于應(yīng)用的起步階段，從高校人才的培養(yǎng)、相關(guān)的科研項目、設(shè)計院設(shè)計技術(shù)再到施工單位的施工技術(shù)及國家的各項標準還不是很成熟，這些都影響高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。

（四）觀念問題

鋼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點，自從上海舉辦世博會后，人們看到了各類鋼結(jié)構(gòu)建筑的好處，知道鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保、符合可持續(xù)發(fā)展理念、符合生態(tài)居住理念。由前面的分析可知，我國高層鋼結(jié)構(gòu)住宅主要將在大城市應(yīng)用較多，而中、小城市周邊及鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村使用較少，人們的思想意識還未達到去接受鋼結(jié)構(gòu)住宅，這阻礙高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。

三、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的特點

鋼框架結(jié)構(gòu)體系是由鋼梁和鋼柱連接組成的一種結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系延性比較好，由于柱子間無支撐，可以提供比較大的建筑空間，建筑布局靈活多變，空間利用率高，能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)材料自重輕強度高的優(yōu)點；但它的不足之處也很突出，就是體系太過簡單，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的側(cè)移較大，當(dāng)建筑達到一定高度時，側(cè)移很可能超過了限值，為了使其位移能夠滿足規(guī)范的要求，必須增大梁和柱的截面積，從而增加了工程造價。鋼框架———中心支撐結(jié)構(gòu)體系是指斜向支撐構(gòu)件的端部均位于梁、柱相交處。由于增加了支撐，該體系在彈性階段可以抵抗較大的抗側(cè)力，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，提高材料的利用率，減小了結(jié)構(gòu)的最大位移和層間位移，使結(jié)構(gòu)的層間位移變得更加均勻，能夠滿足規(guī)范對結(jié)構(gòu)變形的要求；但是，在強震作用下，支撐桿件受壓后易發(fā)生屈曲，造成剛度及耗能能力急劇下降，如果不使其屈服，就必須增加結(jié)構(gòu)主體的用鋼量，從而失去了經(jīng)濟合理性。

四、鋼框架結(jié)構(gòu)體系的分析

（一）鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)體系分析

這種結(jié)構(gòu)是建立在鋼框架結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)之上，向房屋的橫向或者縱向布置一定數(shù)量的豎向支撐保證建筑的受力結(jié)構(gòu)，在力學(xué)結(jié)構(gòu)上形成新的建筑結(jié)構(gòu)體系，它他們區(qū)別在于柱匯交于一點時有沒有出現(xiàn)偏心現(xiàn)象。中心支撐結(jié)構(gòu)具有側(cè)向剛度大、結(jié)構(gòu)簡單、水平側(cè)移小、內(nèi)力分布科學(xué)的特點，偏心支撐體系利用支撐中心線偏離梁柱交點，可以在中等以下的地震中保持結(jié)構(gòu)處于彈性，剛度大，耗能梁段可以吸收大部分地震發(fā)出的能量，這對于保障在地震發(fā)生后受力構(gòu)件不失效具有十分重要的意義，進一步說明該結(jié)構(gòu)很具有延性。

（二）鋼結(jié)構(gòu)框架——混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系分析

通過設(shè)置部分剪力墻而將框架與混凝土全二為一，相互補充，互相促進，達到防止側(cè)向位移過大，增加結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的目的。這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點在于核心筒布置成衛(wèi)生間、電梯間，非常適合管道布置、防潮、隔聲；側(cè)向剛度大，可以有效保護穩(wěn)定性與整體剛度。

（三）交錯桁架結(jié)構(gòu)體系分析

交錯桁架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點在于：1.桁架隔層的布置，使得桁架弦桿引起的彎矩得以有效的減小，柱在框架平面內(nèi)的彎矩也不大，軸力是主授力，框架柱斷面可以縮小。2.交錯桁架結(jié)構(gòu)體系能滿足建筑上大開間的要求，使得建筑平面自由布置更加便捷。采用短跨樓板和小柱距，可以達到減少樓板厚度，減輕結(jié)構(gòu)自重的目標。3.交錯桁架結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件都是以承受軸向力為主，充分利用結(jié)構(gòu)材料強度，節(jié)約鋼村的使用，具有良好的經(jīng)濟性。其缺點在于：它和中心支撐的鋼框架在地震力的作用下都難以支撐，腹桿構(gòu)件容易出現(xiàn)非彈性變形，剛度和承載力都會突然減少。

（四）鋼框架—核心筒體系分析

鋼框架—核心筒體系是以熱扎H型鋼框架與樓梯間、電梯間、衛(wèi)生間等組成四周全封閉的現(xiàn)澆鋼筋混凝土核心筒結(jié)合組合結(jié)構(gòu)，具有核心筒抗側(cè)移剛度極強、結(jié)構(gòu)受力分工明確、防水性能較好等特點。造價介于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之間，比鋼框架結(jié)構(gòu)側(cè)向金剛度要大，比鋼筋混凝土的施工速度要快，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)面積要小。

五、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)具有抗震性能好、施工工期短、易于工業(yè)化、綠色環(huán)保符合可持續(xù)發(fā)展理念等優(yōu)良的特性，國家政策正在引導(dǎo)推動鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用并將其產(chǎn)業(yè)，但要讓底層鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)推廣應(yīng)用，首先要解決目前面臨的問題，要采取措施降低工程造價、解決鋼材的防腐防火問題、進一步加強低層鋼結(jié)構(gòu)住宅的科研項目的研究、加強設(shè)計施工技術(shù)、完善相關(guān)設(shè)計建造規(guī)范、標準等。

參考文獻：

[1]宋俊瑞.高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系及抗震性能研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]文俊巍.多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系分析研究[D].昆明理工大學(xué)，2008.

[3]戴志中.多層、小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系及經(jīng)濟性簡析[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2007.