一种新型装配式钢结构住宅体系的研究与实践

钢框架-核心筒结构 将框架-剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形 成封闭的核心筒体，而外围钢框架柱柱网较密，形成框架-核心 筒体系
中心筒体既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构,核心筒体 承担全部或大部分水平力及扭转力
宜用于超高层建筑
图 2 住宅示范楼梁与柱半刚性节点 钢结构住宅示范楼部分梁柱节点采用了端板连 接的半刚性节点。半刚性节点的优点：因考虑了节 点区域的相对变形，可缓解杆件内应力集中；地震 荷载作用下，节点部位能量耗散作用可以降低位移 反应；灾后结构加固设计较容易处理；半刚性节点 引入结构分析，推动对结构设计过程的重视；设计 能够更接近结构的真实情况；现场无焊接，装配化 程度高。 2. 内墙板体系 内墙板为聚苯乙烯混凝土轻质复合墙板，板材 表面双侧覆盖 8 mm 厚水泥纤维板，具有环保、隔音、 防火的特点。该墙体采用企口对接，接缝处用射钉 密打，板与板之间牢固连接后做装饰处理，比较传 统内墙板，较好地解决了内墙板接缝处容易开裂的 问题。 内墙墙板施工工艺流程：钢结构主体验收→测 量放线、确定内墙板位置→核对水泥砂浆基座位置 及标高（有偏差时调整）→安装 U 钢及固定用水泥
图 3 外墙板体系安装现场照片
装配式外墙板板缝处理相当重要，通过科学的 板缝构造和合理设置涨缩缝，采用优质密封胶处理， 满足防渗效果，专用勾缝剂及对应的施工措施，保 证板缝不出现开裂。
外墙板施工工艺流程：钢结构主体结构的验收 →测量、放线及验线→连接件验收→校正连接挂耳 的位置桂板进场验收→挂板吊装→挂板就位→微调 →初步固定→单墙校核→整体调整→最终固定。
[关键词] 建筑住宅产业化 钢结构 装配式
术和施工工艺，为在此类型施工方面提供先进的设
计、施工经验，为住宅钢结构建筑提供新的解决方
建筑产业现代化是指采用标准化设计、工业化 生产、装配式施工和信息化管理等方式来建造和管 理建筑，将建筑的建造和管理全过程连接为完整的 一体化产业链。中铁四局作为安徽省产业化示范基 地的成员单位，多年来积极开展钢结构住宅产业化 的研究。通过与合肥工业大学的合作探索，形成了 一套新型的钢结构住宅体系。
一种新型装配式钢结构住宅体系的研究与实践
■曹 晗
[摘 要] 为推进建筑产业现代化的发展，中铁四局钢结构 不断去研究、创新。在这样的前提下，我们进行了 温防水屋面，楼面为装配式轻式楼板。
有限公司走引进国内外先进技术和自主研发相结合的道 钢结构住宅示范楼的建设和研究工作，并明确了研
路。通过多年的研发，形成了一种抗震性能好、产业化程 究目的：形成了一套坚固、经济、可行、方便的钢
度高和四节一环保的新型装配式钢结构住宅体系。本文对 结构主体结构体系及节点形式，以应用于类似钢结
该体系的主要构成要素——钢结构主体、内外墙板和楼板进 构住宅主体；研究出适合钢结构住宅的内外墙体、
行了系统地阐述。
楼板等系列新型材料，用于钢结构住宅的配套项目；
形成一套先进、成熟的多、高层钢结构住宅施工技
图 5 毛坯房工程造价比例图 图 6 住宅示范楼各项工程单价图
图 4 简装房造价工程比例图
图 7 住宅示范楼“三板”及屋面板工程单价图
四、 结语 钢结构住宅体系中，钢结构只占整个造价的
20%～30%，围护建材及其建筑技术是重中之重，本 项目的研究重点也是对围护体系的材料和施工技术 进行研究。通过钢结构住宅体系的理论研究和实验 楼的实践研究，形成一整套钢结构住宅的体系技术。
图 1 住宅示范楼照片 二、 体系研究和施工工艺
1. 结构体系 多、高层钢结构一般采用钢框架结构、钢框架 支撑结构、钢框架-核心筒三种结构形式。
这就要求我们在吸收借鉴前人先进技术的基础上， 外墙板为装配式复合轻质墙板，屋面系统为复合保
结构特点
抗震性能 适用高度
钢框架结构 平面布置灵活，可为提供较大的室内空间，结构 各部分刚度比较均匀。
（上接第 021 页） （2）社区绿化体系 “一环，一带，多斑块”镶嵌式绿化景观体系。 一环：环绕基地形成由道路绿带和田园绿地组
成的绿化景观环； 一带：为沟渠绿化景观带； 多斑块：基地内均质化散布林盘斑块和农林产
业斑块，形成变化丰富的居住空间。 局部生态斑块与绿化景观环、带契合，形成凹
凸有致的绿化景观界面，打破了线型布局容易出现 的过长建筑界面，营造了生态式的田园居住风貌。 规划在与外围现状姜家院子和王家院子衔接处布置 生态斑块，使新旧林盘自然融合。
055
一种新型装配式钢结构住宅体系的研究与实践
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
曹晗 中铁四局集团钢结构有限公司
城市建筑 Urbanism and Architecture 2015(6)
参考文献(4条)
1.安徽省人民政府办公厅关于加快推进建筑产业现代化的指导意见 2014
2.王静峰,李国强 有侧移半刚性连接组合框架柱的稳定分析[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报 2009(4) 3.贾勇 钢结构腐蚀机理及影响因素初探[期刊论文]-科学之友 2009(14) 4.王明贵 钢结构住宅的发展研究[期刊论文]-钢结构 2007(1)
054
城市建筑┃结构•抗震┃URBANISM AND ARCHITECTURE┃STRUCTURE•ASEISMATIC
5. 防腐防火 钢结构腐蚀是结构在长期使用过程中，不可避 免的一种自然现象。腐蚀不仅造成自身的经济损失， 并且影响结构的安全。因此，防止结构过早腐蚀， 提高其使用寿命，是设计、制造和使用单位共同关 心的问题。除采用耐大气腐蚀性强的钢材外，在钢 结构表面涂刷防护涂层，仍是目前钢结构防腐的主 要措施之一。 火灾的影响是建筑物在使用期间可能遇到的最 危险的现象之一。多、高层钢结构在发展中需要解 决的主要问题之一，就是防火问题。钢材是一种不 燃烧材料，但耐火性能差，未加保护的钢构件的耐 火极限一般仅为 0.25 h，必须采取适当的防火措施， 这样才能达到国家规范的耐火要求。钢结构一般采 用常用措施就是采用防火涂料，本工程中采用了薄 型和厚型防火涂料。 三、 经济性分析 实验楼的工期为 83 天，毛坯房造价 1866 元/m2， 对工程的经济性进行分析如下：
（4）存在的不足：配套建材的选择还不丰富， “三板”产品还需要进一步的开发，施工工艺在细 节上还要进一步改进。 参考文献 [1]安徽省人民政府办公厅关于加快推进建筑产业
现代化的指导意见[Z].2014. [3]王静峰,李国强.有侧移半刚性连接组合框架的
稳定分析[J].哈尔滨工业大学学报：自然科学 版,2009,41(4)：126-130. [2]贾勇.钢结构腐蚀机理及影响因素初探[J].科学 之友,2009(14)：25. [4]王明贵.钢结构住宅的 发展研究[J].钢结构, 2007(1)：10-13. （作者单位：中铁四局集团钢结构有限公司）
4. 楼板体系 楼板体系的研究重点在于装配化和绿色化，原 材料采用环保无污染的材料，用装配式构件的安装 来减少现场施工作业，减少建筑垃圾。进行装配式 楼层板设计时，统一考虑水电管线的安装。为减少 现场施工量，楼层板设计时考虑楼层板自平整，不 需再次砂浆抹平等工序。装配式楼层板选择与之配 套的装修地板，装修设计时尽量避免楼层板穿孔。 本工程中楼面梁为镀锌 C250×75×20×2.5 型钢， 楼面采用了 20+20 水泥纤维板，板间铺设 3 mmSBS 卷材减震层。安装时可采用自攻螺钉直接与楼层梁 连接，施工效率高。 楼层板施工工艺流程：钢结构主体及楼层梁验 收→根据预排板图纸现场划线定位→梁柱处焊接增 设角钢→底层水泥纤维板铺设→检查底层板平整度 并调整→自攻钉固定→铺设卷材减震层→上层水泥 纤维板铺设→检查上层板平整度并调整→自攻钉固 定→钉头抹灰及嵌缝。
引用本文格式：曹晗 一种新型装配式钢结构住宅体系的研究与实践[期刊论文]-城市建筑 2015(6)
分散型生态环境优越。综合组团集聚型和组团分散 型优点，同时融入地区特色，将是川西平坝地区新 型社区规划布局的重点。 参考文献 [1]杨雯雯,李斌,鲍继峰.新农村社区空间布局模式
研究[J].沈阳建筑大学学报：社会科学版,2008 (1)：43-44. [2]成都市规划设计研究院.都江堰市大观镇欣和新 型社区灾后重建规划[S].2008. （作者单位：成都万华投资集团有限公司看，成都 610213）
纤维板条→内墙板尺寸复核→墙板就位→调整墙板 →自攻螺钉固定→射钉固定→修补破损位置。
3. 外墙板体系 钢结构住宅的关键技术是围护结构，主要是墙 体建材及其建筑技术，外墙板是钢结构住宅的主要 组成部分，也是国家政府部门要求墙体改革的重点， 它是促进住宅建设产业化、加快建设速度的主要途 径。装配式钢筋网格单元式外墙板以高强纤维水泥 板作为面板，用钢筋网格作为加强筋，轻质填芯料 为内填料。墙体单元为定尺工厂生产，预留与பைடு நூலகம்体 结构连接接口，现场装配式施工，满足“标准化设 计、模块化生产、装配化施工”的特点，适合于产 业化的要求。 钢结构住宅外墙与主体钢结构应有可靠的连接 和抗震延性，外墙板的连接必须可靠并有足够的延 性，满足在设防烈度下主体结构层间变形的要求， 以及因温度应力引起的钢结构与外墙板变形不一致 的要求。
（上接第 015 页） （1）利用传统的建筑语言，采用现代的表现手
法（色彩、材料、造型……），通过几何雕塑感的塑 造，表达传统文化内涵与现代气息和谐统一。
（2）人性化地考虑空调机摆放，使其成为整个 建筑的一部分。
（3）在造型上强调多元与统一，在变化中寻求 协调。
（4）将生态绿化融于其中，以增加其生动性。 四、 结语
钢结构住宅体系的建立，必须以科研作为依托。
案。 一、 概况
实验楼为三层框架结构，总建筑面积 1 200 m2， 建筑高度 13 m，最小层高 3.3 m。建设地点为合肥市 内，结构的抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加 速度为 0.1 g，设计使用年限为 50 年。本工程基础 为独立基础，立柱为 300×300 方钢管，钢梁为 H 型 钢，楼面次梁为镀锌 C250×75×20×2.5 型钢，内、
（3）场所空间提供 居住斑块院落空间具有多种功能，体现了传统 生活方式。生态斑块既可满足日常农林作物生产需 要，也可提供居民休闲、交往的空间。生态斑块的 设置为旅游产业发展提供了支撑。 三、 结语 在新型社区建设中，应根据不同的村庄现状条 件和地理特征，因地制宜地选用适用村庄自身发展 的空间布局模式进行社区建设，科学指导新型社区 的空间布局规划，建设成以人为本、可持续发展的 新型社区。 川西平坝地区新型社区空间布局可以采用组团 式布局模式，组团集聚型土地使用较为集约，组团
我国住宅经历了“食寝分离”“大厅小卧”“三 大一小”的套型模式变化后，灵活可变、多样化设
计为主要特征的“适应性住宅”成为了住宅设计的 发展趋势。经济适用房理应顺应住宅设计的发展趋 势，不能因为经济适用房非市场化而忽略其设计， 这也是建筑师的社会责任感的体现。 （作者单位：华蓝设计（集团）有限公司 530011）
抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧 向位移大，易引起非结构构件的破坏 在地震区一般不超过 15 层
表 1 多、高层钢结构体系对比分析 钢框架-支撑结构
在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的 支撑
抗震性能良好，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，能获得比 纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的 层间位移 适用于高层建筑
（1）半刚性节点在实际工程中的规模应用在国 内还是首次，对提高结构装配效率和抗震研究有积 极意义。
（2）对围护建筑的研究，尤其是内、外墙和楼 板“三板体系”的研发，满足了“标准化设计、模 块化生产、装配化施工”的特点，适合于产业化的 要求，是一种新型的适合于钢结构住宅的装配式外 墙板材。
（3）从建筑、结构、建材、经济、施工技术等 多个方面综合的研究了一种钢结构住宅的体系，为 今后的工程提供了参考。