楊 欣

(太原市熱力公司,山西 太原 030012)

談?shì)p鋼住宅結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用

楊 欣

(太原市熱力公司,山西 太原 030012)

分析了我國(guó)發(fā)展輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系的條件、基礎(chǔ)及特點(diǎn)，對(duì)輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了介紹，通過分析輕鋼住宅試點(diǎn)工程，闡明了發(fā)展輕鋼住宅建筑的必要性，并指出輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系具有良好的應(yīng)用前景。

住宅，輕鋼結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)，混凝土樓板

0 引言

現(xiàn)今，隨著人們水平的提升與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，房屋住宅建設(shè)行業(yè)也相繼得以蓬勃發(fā)展。1996年至今，每年我國(guó)城市住宅面積均會(huì)有大約9億m2的增加，并且鄉(xiāng)鎮(zhèn)住宅則會(huì)增加至幾十億平方米之多，由此可以看出，人們對(duì)住宅建設(shè)的需求變得十分迫切，這也標(biāo)志著人們正在奔向小康。對(duì)于傳統(tǒng)的住宅而言，不僅使用功能、結(jié)構(gòu)體系材料單一，并且資源浪費(fèi)嚴(yán)重、建設(shè)速度慢、能耗高、抗震性差，這便難以與社會(huì)的發(fā)展乃至人們的需求相適應(yīng)。而富有現(xiàn)代氣息的輕型鋼結(jié)構(gòu)，則具備著非常多的優(yōu)勢(shì)，諸如結(jié)構(gòu)性能好、造型優(yōu)美以及使用便利等等，因而正在被廣泛的運(yùn)用在住宅建設(shè)中。

1 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅所具備的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，其最為突出的優(yōu)勢(shì)就在于可重復(fù)使用、抗震性好、重量輕、跨度大以及建設(shè)速度快等，有關(guān)研究表明，在建設(shè)住宅的過程中，使用輕鋼結(jié)構(gòu)能夠提高建房速度，將建房的時(shí)間縮短到3個(gè)月之內(nèi)，將勞動(dòng)生產(chǎn)效率大幅度提高。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知，長(zhǎng)期以來我國(guó)人工竣工面積始終介于20 m2～30 m2之間，而與美國(guó)相比，后者的人均竣工量則高達(dá)100 m2，如此高的效率，在一定程度上彰顯了美國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的速度及程度。

大多情況下，民用住宅采用的基本上都是鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系，而研究顯示，和其他類住宅通用體系比較可知，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑物的重量明顯的減輕了將近30%之多，這給高層民用住宅建設(shè)帶來了積極的影響；當(dāng)在地震烈度較強(qiáng)的地域亦或是承載能力薄弱的地域建設(shè)住宅的時(shí)候，要想得到好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該采用鋼結(jié)構(gòu)體系。

2 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系

2.1 結(jié)構(gòu)策略

在輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，三維框架體系是其中至關(guān)重要的一大體系，柱、梁以及與之相連的墻板、支撐結(jié)構(gòu)、屋樓面體系或者墻架結(jié)構(gòu)是三維框架結(jié)構(gòu)的主要組成部分。在這個(gè)體系中，房屋高度比一般不能高于6，柱網(wǎng)設(shè)置往往在6 m～12 m之間，大多采用的是強(qiáng)柱弱梁的形式。而對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其采用的均是熱軋H型鋼與高頻焊接H型鋼，并且有時(shí)也會(huì)選取鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。

自重輕、自振周期長(zhǎng)是多層框架輕鋼建筑的特點(diǎn)，對(duì)地震作用反應(yīng)不太敏感。但是框架體系所具備的側(cè)向剛度相對(duì)較小，往往需要對(duì)側(cè)向支撐加以設(shè)置，有時(shí)還要與電梯井的布置相配合，并且采用新型的體系，如框架—抗剪鋼板剪力墻，以此控制結(jié)構(gòu)水平位移于允許范圍內(nèi)。

2.2 樓面結(jié)構(gòu)

在建設(shè)多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的過程中，只有充分的確保樓蓋具備較強(qiáng)的剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，才能保證與抗側(cè)力結(jié)構(gòu)空間的協(xié)同作用；除此之外，為了降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，還需要結(jié)構(gòu)措施以及技術(shù)手段，將樓板的自重予以減輕。

現(xiàn)如今，我國(guó)主要有兩類樓板形式：1)為壓型鋼板—現(xiàn)澆混凝土組合樓板，此類鋼板可用作永久性樓板，同時(shí)還能參與承力，發(fā)揮出受拉鋼筋的作用。下表面凹凸不平是壓型鋼板最大的缺點(diǎn)，在民用建筑中如果采用此類鋼板，則應(yīng)當(dāng)做吊頂處理，這便會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)的提高。舉例而言，上海申福城工程所采用的鋼板為BD-40閉合斷面壓型，該特殊鋼板可以使樓板底面無縫，而且其裝修效果基本上和混凝土地板一致，無需進(jìn)行特殊裝修；2)為疊合樓板，它屬于預(yù)制預(yù)應(yīng)力薄板加薄現(xiàn)澆層樓板，有著現(xiàn)澆整體組合蓋樓所具備的整體性，有助于節(jié)省吊頂?shù)馁M(fèi)用和支模的費(fèi)用。

2.3 支撐體系

因多層框架輕鋼結(jié)構(gòu)體系具備的側(cè)向剛度相對(duì)較為薄弱，所以，為了對(duì)水平地震作用加以有效抵御，減少層間錯(cuò)移的不良現(xiàn)象，需要布置鋼管結(jié)構(gòu)支撐、槽鋼或者角鋼于墻體中，基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為拉桿形式，如果被用作是支撐構(gòu)件的彈性支座，需要滿足相關(guān)的剛度要求，同時(shí)要具有較好的承載力。X形、K形、人形等結(jié)構(gòu)是主要的支撐形式。在地震感比較強(qiáng)的地區(qū)，應(yīng)該采用偏心支撐，這是由于在地震作用下這樣的支撐方式具有理想的耗能性及延展性。

2.4 圍護(hù)體系

因當(dāng)前的墻體無法適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)住宅整體裝配需求，對(duì)此，要盡快開發(fā)與鋼結(jié)構(gòu)住宅墻體相適應(yīng)的材料。總的來說，圍護(hù)體系有兩大類型：

1)“塊”，在我國(guó)墻體改革中推出的主要品種之一是小型混凝土空心砌塊。昊角墻材是武漢理工大學(xué)和湖北新材料研究所開發(fā)出來的一種新的墻材，稻草、麥秸制成的黃板紙是昊角墻材的主要原料，經(jīng)過一定的剪切，使其接成有諸多三角空腔結(jié)構(gòu)的一種板狀骨架，繼而將適量的化學(xué)中介體和適當(dāng)?shù)姆勖夯业葥饺?。在砌筑的過程中，要使局部的砂漿進(jìn)入孔洞之中，這樣能夠提高墻體抗剪能力；

2)“板”，為單一材料外墻板、復(fù)合材料外墻板，是十分理想的保溫材料。例如ALC加氣板，板厚150 mm，具備較強(qiáng)的保溫性。對(duì)于復(fù)合材料外墻板，良好的保溫隔熱的性能以及抗風(fēng)雨性能，是復(fù)合材料外墻板必須具備的特點(diǎn)。

2.5 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

在鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，梁柱連接點(diǎn)占據(jù)著不容忽視的地位。歐美國(guó)家已經(jīng)將框架節(jié)點(diǎn)明確的劃分成三大類型，即剛性連接、半剛性連接與鉸接。我國(guó)較為流行且常見的做法為：運(yùn)用H形斷面材做梁及柱子，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，翼緣、柱翼緣采用全溶透焊的焊接方式，而柱翼緣、梁端部腹板則是用摩擦型高強(qiáng)螺栓通過連接角鋼進(jìn)行連接，由此將梁—柱節(jié)點(diǎn)真正的做成剛接，也就是混合連接，見圖1。

一種狗滑式的梁柱剛性連接點(diǎn)是中國(guó)臺(tái)灣、美國(guó)近些年來先后采用的剛性連接點(diǎn)，如圖2所示。

3 試點(diǎn)工程

1)馬鞍山鋼鐵公司成功構(gòu)建了2層輕鋼試點(diǎn)工程，該工程選取的是H型鋼，并且馬鋼光明新村也將對(duì)16層支撐框架結(jié)構(gòu)的2棟住宅試點(diǎn)樓加以建造；

2)江陰景江輕鋼房屋公司的試驗(yàn)樓，是柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，ALC板作外墻，為5層鋼框架結(jié)構(gòu)，大約50 kg/m2的用鋼量；

3)北京西三期水電工程宿舍，是獨(dú)立的鋼筋混凝土基礎(chǔ)加聯(lián)系梁，壓型鋼板組合樓面，6層H型鋼—剪力墻結(jié)構(gòu)體系，自承重砌體外墻；

4)湖北新材料股份有限公司建造的武漢都市花園二期2號(hào)樓及江南庭院C-2號(hào)樓2幢輕鋼結(jié)構(gòu)樣板樓，采用6層輕鋼架結(jié)構(gòu)，建筑面積1 255 m2。

4 結(jié)語

新型輕鋼結(jié)構(gòu)住宅具有經(jīng)濟(jì)、高效、快速、工廠化生產(chǎn)的顯著特點(diǎn)，具有可持續(xù)發(fā)展的突出優(yōu)勢(shì)。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系能夠很好的推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也將大大促進(jìn)住宅的產(chǎn)業(yè)化，因而筆者堅(jiān)信，輕鋼結(jié)構(gòu)住宅勢(shì)必會(huì)在我國(guó)得到長(zhǎng)足的發(fā)展以及廣泛的應(yīng)用。

[1] 舒贛平,孟憲德,王 培，等.輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用[J].工業(yè)建筑,2001,31(8):781-790.

[2] 薛小川,崔艷秋.輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系及其應(yīng)用前景[J].山西建筑,2007,33(7):85-86.

[3] 馮健功.輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑及其應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(3):117-118.

[4] 陳 峰.輕鋼龍骨多層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析[J].結(jié)構(gòu)工程師,2011,10(2):129-130.

[5] 李雙營(yíng).發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)住宅遇到問題和對(duì)策及發(fā)展現(xiàn)狀和前景分析[J].四川建材,2012,19(14):280-282.

On light steel residential structural system and its application

Yang Xin

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030012,China)

The paper analyzes the conditions, foundation and features for the light steel residential structural system in China, introduces the structure, analyzes the trial projects of the light steel buildings, illustrates its necessity in China and points out the system has better application future in China.

residence, light steel structure, node, concrete floor

2015-06-30

楊 欣(1980- )，女，工程師

1009-6825(2015)25-0044-02

TU391

A