钢结构住宅建筑发展及结构体系分析

在倡导可持续发展和生态建筑理念的今天 , 中国传统的“ 秦砖汉瓦” 式的砖混结构以及古老的木结构即将退出历史舞台 , 形成钢结构与钢筋混凝土结构并驾齐驱之势。就建筑发展的趋势而言 , 一是向高层及超高层方向发展 , 二是向大跨及超大跨度的方向发展。在这两个领域 , 钢结构除了自身强度高 , 塑性韧性好 , 抗震性能好 , 工业化程度高 , 综合经济效益好等常规优点外 , 更具有其他结构形式无与伦比的优势[1]。

近两年来 , 我国钢材年产量突破 1.2亿 t , 属世界钢材大国 , 建筑行业可采用的钢材也非常充足。因此 , 国家的政策由节约用钢到鼓励用钢 , 以促进建筑上用钢比例 , 尤其是占建筑比例较大的钢结构住宅建筑已成为我国重点发展对象。

1

国内外钢结构住宅建筑发展

1.1

国外的应用与发展

由于环保意识的加强和木材短缺等因素 , 目前许

多国家如美国、日本、英国、澳洲等 , 正积极地推动预制装配化钢结构中低层住宅的应用与发展。美国在 1992年仅500栋 , 而 1998年就达到 12万栋 , 2000年更达到 20万栋的规模 , 约占住宅建筑总数的 20%。现在英国的多层和低层住宅、办公楼、购物中心、学校和其他公共设施中 , 80%以上都采用轻钢结构或钢结构。日本的钢结构建筑数量最

多 , 其新建的 1-4层建筑大都采用了钢结构。在日本 , 人们更重视其良好的抗震性能 , 工业化住宅已占日本新建住宅的 20%。

1.2国内的应用与发展

改革开放以来 , 我国住宅建设发展很快 , 为了满足

人民群众日益增长的住房需求 , 推进住宅产业现代化 , 国务院于 1999年在第 72号文件中明确提出 :发展钢结构住宅 , 扩大钢结构住宅的市场占有率 , 将会加速住宅产业化过程 , 对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。由此可见 , 钢结构住宅是我国生产力发展到一定阶段的必然产物 , 必将成为住宅产业的一支新生力量。

政策方面上 , 建设部于 2001年底发布了“ 钢结构住宅建筑产业化技术导则”, 该文件为规范和促进我国钢结构住宅建筑的发展 , 探索适合中国国情的钢结构住宅产业化发展道路 , 提供了有力的政策指导。 2007年年初 , 建设部和国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业“ 十五计划” 和 2015年发展规划纲要》。此外 , 国家为加快住宅产业现代化的步伐 , 采取了一系列的措施 , 不但明确提出要积极合

钢结构住宅建筑发展及结构体系分析

刘文立 , 郭

玉

(山东华新房地产开发有限公司 , 271219山东新泰

摘

要 :介绍钢结构住宅建筑在国内外的应用和发展概况 , 指出钢结构住宅建筑的优点 , 从钢结构承重、楼

面结构和围护结构三个方面重点讨论钢结构住宅建筑的结构体系组成 , 最后分析钢结构住宅建筑存在的主要问题和未来发展方向。

关键词 :钢结构 ; 住宅建筑 ; 结构体系中图分类号 392

文献标识码

文章编号 :1000-4726(2009 02-0172-03

,

( . , 271219, , ,

, . , , . .

; ;

收稿日期 :2008-11-11

作者简介 :刘文立 (1971-, 男 , 山东邹城人 , 山东华新房地产开发有限公司 , 工程师 , 山东省泰安市高新开发区奥林匹克花园中天商务运动城 , 271000, 1956@126

建筑技术

第 40卷第 2期 2009年 2月

.40.2. 2009

·172

·

2009年第 2期

理地扩大钢结构在建筑中的应用 , 还明确规定了被淘汰建材品种及淘汰的时间表。

近几年来建设部组织“ 钢结构住宅建筑与关键技术研究” 项目 , 确定了 29个试点工程 , 房地产开发商、投资公司、大型钢铁企业和有远见的民营企业纷纷投入研究开发工作。目前 , 北京、上海、天津、山东等省市已开始进行钢结构住宅的试点工程 , 我国住宅钢结构的研究和开发进入了实施阶段。其中 , 天津市建委已完成试点工程 , 开始成片开发 ; 莱钢和马钢利用本公司钢材产品自行开发 , 已建成示范工程 ; 北京赛博思公司在多层钢结构住宅体系方面已开始承建大批量工程 ; 上海现代房地产公司投资数千万元进行研究 , 现在已开始走出国门 , 承接菲律宾钢结构住宅工程等。

2钢结构住宅建筑的优点

钢结构住宅建筑是以钢结构作为承重结构并与轻质墙板体系相配套的一种新型住宅建筑体系。从住宅建筑发展来看 , 钢结构住宅有如下优点 :(1 比传统砖混、混凝土住宅能更好地满足大开间、灵活分隔的要求 , 能更好地满足现代住宅市场的需要 , 同时能增加使用面积 58%;(2 延性好 , 塑性变形能力强 , 抗震性能好 , 从而大大提高了住宅的安全性和可靠性 ;(3 自重轻 , 承载

力大 , 其重量仅为普通砖混住宅的 2/3左右 , 可大大减少基础造价 , 且施工周期短 , 可缩短资金占用周期 , 提高投资效益 ;(4 工业化程度高 , 有利于构件标准化和降低成本 , 现场湿作业少 , 其材料本身可再生利用 , 符合环保要求 ;(5 采用与钢结构配套的轻质墙板、复合楼板等新材料 , 符合建筑节能要求。

3钢结构住宅结构体系

钢结构住宅建筑的结构体系主要由钢结构承重体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成 [2]。

3.1钢结构承重体系

钢结构住宅承重体系宜采用钢框架体系 , 因为框架体系的钢结构住宅自重轻、自振周期较长 , 对地震作用反应不敏感。全框架体系属典型的柔性结构体系 , 其高侧向刚度较小 , 当结构高度或层高较大时 , 需设置各种侧向支撑 , 或者结合电梯井、楼梯间的布置 , 采用钢框架—混凝土剪力墙、钢框架—抗剪钢板剪力墙、钢框架—抗剪桁架结构等体系 , 以确保对结构水平位移的严格控制。钢结构住宅结构体系种类繁多 , 但大致可分为以下几种体系。

(1 纯钢框架体系。这种体系的主要特点在于在垂直平面上不设斜杆 , 传力路径明确 , 建筑平面布置灵活 , 制作安装简单。其结构各部分的刚度较均匀 , 构造也较简单 ; 框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化、装配化 ; 但抗侧移刚度较小。基于抗震验算要求 , 其建造楼层一般不应超过 12层。

(2 钢框架—支撑结构体系。这种体系是在钢框架中沿房屋进深方向布置钢支撑 , 或沿房屋进深和纵向布置 , 有时还可以连接成支撑芯筒 , 以获得较大的抗侧移刚度。这种体系适用于抵