钢结构在民用建筑的应用

关于钢结构在民用建筑的应用（约3186字）一、钢结构住宅体系的概念：所谓的钢结构住宅体系就是指由维护墙体、隔断墙体、楼板与主体钢结构共同组成的住宅体系。本文阐述的住宅钢结构体系是指纯钢结构（钢框架或框架-支撑）体系，介于高层钢结构（钢框架或钢框架-混凝土剪力墙）体系与冷弯薄壁型钢钢结构（Z、C等轻型钢结构）体系之间的多层钢结构住宅体系。二、钢结构住宅体系的优势钢结构住宅体系与传统的结构体系相比具有以下优势：1、利于工业化、产业化生产：钢结构住宅体系是由预制构件（框架片、网片等）及与之相配套的定型维护墙板、门、窗、隔墙等组成的，因此满足了工程化定型生产，现场拼装的特点。2、绿色建筑、节能建筑：环境破坏及污染少，改建和拆迁容易，材料的回收和再生利用率高。因此，钢结构建筑达到了绿色建筑的要求，与钢结构构件及其配套技术的轻质材料（如各种轻质墙板等）采用新型材料，符合节能建筑的要求。3、提高空间的利用率：由于采用了轻型屋面及墙体结构，而且其支撑钢结构的材料强度高，用料省，体形小，所以自重轻。故以钢结构做支撑体系时，可建造开间，进深较大（大柱网钢结构避免设置转换层利于各种建筑功能要求），户型户内不设柱的灵活分隔的住宅来满足建筑平面功能的要求；同时可提高住宅的空间利用率，适于住宅竖向的夹层、局部错层的改造。而且，所需构件的截面小，在相同建筑面积下的建筑空间利用率增加5~8%，这一点对以建筑面积销售而言，开发商相对要吃砖混或钢筋混凝土结构的亏，但作为销售宣传上，是极为有利的。4、钢结构构件可制造各种形状，因此，使设计更加灵活，先进，它可以根据设计师的意愿来完成其建筑功能及建筑艺术特性。5、由于钢结构住宅的重量轻，体量小，且钢结构本身具有良好的延性，因此其钢结构住宅的抗震性能非常好，就地震破坏的情况分析来说，钢结构建筑明显的优于刚性建筑-砖混结构和钢筋混凝土框架结构。这一点在美国、日本、台湾的地震当中都能得到明显的证明。6、减少基础造价由于钢结构住宅建筑的自重较轻，基础负载也相应的减少，因此降低了基础工程的施工难度及造价。7、施工周期短，提高资金的投资效益；施工现场文明除基础施工外，构件全部由专业工厂标准化生产，施工速度快，施工周期比传统建筑缩短一半；各部件运抵现场组装，施工现场文明，现场湿作业少，噪声粉尘和建筑垃圾也少，满足环境保护的要求；施工作业受天气及季节影响较少（冬季可在工厂制作钢构件），并且可以工厂制作与现场安装平行进行，甚至一些标准化的住宅体系，可以随订货，随建造，大大缩短建造周期和资金占用时间。8、综合效益指数高钢结构住宅体系直接造价略高于混凝土结构大约5%左右。但其经济效益、社会效益高，在房地产企业激烈竞争的今天，它是房地产企业综合实力的集中体现，对于提高企业产品品牌，提高企业的社会知名度都有较大的影响。三、钢结构的结构体系简述1、工程基础形式：一般采用钢筋混凝土独立柱基础或筏板基础。当有地下室时，钢柱可直接延伸至地下室，结构传力途径简捷；结构施工周期短，综合造价降低。2、钢框架或框架-支撑结构体系1）钢框架或框架-支撑：在钢结构住宅的钢结构体系主要采用钢管混凝土柱、轻型H型梁框架体系和H型钢T形连接钢柱、轻型H型梁预制钢框架片通过钢梁现场组装的组合框架体系两种钢结构构成的纵横两个方向的多层框架体系类型。2）钢结构的水平受力构件-楼板和屋面板形式分为预制楼板和现浇楼板两种类型。由于，抗震、易开裂、隔音效果等因素，采用的很少。现阶段均采用现浇混凝土楼板，它分为压型钢板上现浇混凝土（复合板）和普通模板现浇混凝土两种形式，后者从经济角度考虑比较多，前者则更适合于钢结构的特性：①压型钢板即作为模板又代替楼板下部受力钢筋；②满足防火要求；③无须支模；④提供工程作业面，以利土建、设备交叉作业；不影响工期；⑤天棚规整，无须找平砂浆（落物伤人），利于二次装修效果（涂料、壁纸或其它）的体现。3、围护结构体系与钢结构体系相适应的围护墙体材料的选择是制约钢结构住宅发展的一个非常重要的因素。它要求：①工厂化程度高，与钢结构易于连接，②材料轻且强度高，③防水、抗渗、抗冻性能强，④保温、隔热、节能，⑤外饰面，⑥耐火，⑦耐久性，⑧经济指标易于接受，等等。我国的墙体改革已经多年，但由于住宅墙体受各种综合因素的影响较大，尤其是北方地区，对于保温防水性能、安全性能、经济指标等要求很高，虽然各种材料（复合墙体）很多，但真正能够被人接受的很少。因此，许多开发商不得不采用最传统的空心砖砌块的形式，利用当地生产的轻质加气混凝土砌块（容重700kg/m3），但总是有别于钢结构住宅的特性；对于复合墙体有多种形式，如：ALC、伊通轻质墙板；混凝土板材加苯板；砌块加苯板；DP膜网等，这些墙板配以砂浆也可以保证墙体的功能。随着我国建材业的不断发展、完善，适宜于本地区的，适宜于钢结构住宅生产的墙体材料必将大量涌现。4、钢结构的防火在满足我国现行的防火规范要求下，钢结构防火一般采用厚涂型和薄涂型（膨胀型）两种，事实上，钢结构防火材料的选择占整个钢结构成本的比重很大，这无形中也阻碍了钢结构住宅的顺利进行。在钢结构防火设计中我们仍可采用阻燃墙板、砌块（包覆）进行钢结构防火的方法。例如：防火板内设耐热岩棉板通过紧固件固定在钢构件上。这种方法干施工、不受气候条件的限制、融防火保护与装修为一体。5、钢结构的锈蚀钢结构的锈蚀与空气的相对湿度及大气中的侵蚀性物质含量有密切的关系。通常相对湿度在60%~70%以下，钢材的大气腐蚀是轻微的，而一旦超过钢材腐蚀的临界湿度（60%~70%）钢材的腐蚀速度将加快。因此，必须在钢结构表面进行刷涂或喷涂防腐涂料。防火涂料（分底漆和面漆）中底漆应与钢材表面附着力好，面漆与底漆的粘结力强，漆层间作用、性能和硬度配套。现大多采用溶剂基无机富锌底漆。因为这种底漆的防锈寿命长，而且本身也可耐5000C高温。在钢结构的钢材选择和防火、防腐材料选择中，宝钢已开发出耐候耐火钢，并陆续通过防火试验，若能在钢结构住宅中应用耐候耐火钢，将会明显降低钢结构防腐防火措施费用。6、钢结构安装由于钢结构设计中的框架节点、构件的标准化，即每柱设三层梁、节点牛腿H型钢梁设计成若干个标准构件，作到了制作工厂化，这样就为钢结构现场施工的装配化打下了基础。因此，钢结构安装可以单柱安装，一吊三梁就位连接；同时，也可工厂安制框架网片，现场整体吊装的施工方法。对于钢管混凝土柱，混凝土可按三到四层为一段分次集中浇注。四、几点建议必须本着科学的审慎的态度，结合我国的住宅建筑发展的现状（大面积开发、分阶段滚动实施），因地制宜的进行住宅钢结构选择。（一）钢结构住宅的特殊性1、高价位的住宅的特点，住户对房型，立面处理以及各项性能都会有很高的要求，对价格又有一定的承受力，其反面造成了钢结构住宅在与其相配套的围护材料以及其与钢结构构件相连接的连接件的选择上的难度，尤其是在北方严寒地区，对保温、抗渗漏（防水）等要求很高。2、住宅长期性的特点，根据我国的传统的生活方式，住宅将受到住户的长期考验，无论在结构设计或材料选择上必须重视耐久性的要求。3、住宅出售竞争剧烈的特点，必须重视价格的合理性，由于存在砖混结构和钢筋混凝土结构的价格作为对比，钢结构住宅将受到挑战。因此，在销售上必须对钢结构的特点进行有针对性的强力宣传，包括争取政府的政策倾斜（房地产销售以使用面积核计）和媒体的炒作等等。（二）合理开发钢结构住宅从住宅产业的特殊性可以看出住宅钢结构的关键并不在钢结构本身，而在以下方面：1、要有合适钢结构体系的房型和立面处理，以充分发挥钢结构（工厂化、产业化）的优越性。2、要有合适的外墙，隔墙及楼面板等材料，即经济耐用又能保证良好的性能，为客户所接受。3、房产商必须从综合经济效益着眼，制定售价。广东国信工程监理有限公司外联部2015年4月17日