钢结构住宅体系构成

白茹

钢结构住宅体系指的是主要承重构件为钢材，围护及分隔构件为新型轻质墙体材料的住宅建筑体系。

1.结构体系

钢结构住宅的结构体系是由钢结构构件为主的各承重构件构成的结构类型。主要是梁柱组成的框架体系。

钢结构体系自重小，自振周期比较长，抗震能力好，但抗侧移刚度小。在风荷载及地震的作用下，其层间侧移与总侧移无法符合规范要求，必须设置多种侧向抗力体系。抗侧力体系由各框架间的连接支撑、剪力墙以及核心筒等构成。因此，钢结构住宅的结构体系又分为：纯钢框架体系、钢框架支撑结构体系、钢框架——剪力墙结构体系、钢框架——核心筒结构体系、错列桁架钢结构体系。

住宅设计中选择钢结构住宅体系，应遵循安全、便捷以及经济等原则，结合住宅的功能、模数以及后期维修等具体要求进行，同时还需满足住宅的使用功能，节约投资。整体而言，纯钢结构框架的构件截面较大，影响平面空间尺寸；错列桁架体系中的桁架会影响到平面布置；钢框架——支撑体系中的支撑构件影响到立面门窗的布置；框架剪力墙中剪力墙的位置会影响到门洞与隔墙的布置；框架核心筒的围护体系布置比较灵活，不受结构限制，但是会有部分现场湿作业，施工比较复杂，施工速度慢。因此，在进行钢结构住宅设计时，要根据具体情况，选择结构体系。

2.楼板体系

楼板体系主要起到竖向支撑与水平传递的作用。建筑的楼 板 结 构 必 须 具 有 足 够 的 刚 度 、 强 度 和 保 证 梁 的 整 体 稳 定 性 。 对 于 住 宅 建 筑 还 要 有 良 好 的 隔 声 、 防 火 性 能 ， 同 时 要 考 虑 在 楼 板 内 敷 设 管 线 的 空 间 。各种楼板都会受限于梁的布置，梁露于室内，减少了室内的空间净高，因此对于楼板厚度的研究十分有必要。

国外的钢结构住宅通常采用木板楼板层，这主要是由于钢结构对木结构的可替代性，由于木材短缺以及与现行防火安全法规冲突等问题，木板楼板层并不适用于我国，我国目前一般采用的楼板体系有：全现浇楼板、压型钢板——现浇钢筋混凝土楼板、预制预应力叠合现浇楼板、双向轻钢密肋组合楼盖、密排小桁架—现浇混凝土楼板、压型钢板干式组合楼板、预制加气混凝土楼板

以上几种楼板结构各有特点，从大范围可分为复合式和单板式。国内已建的钢结构住宅楼板体系大多为预应力叠合板，是介于装配式和现浇式中间的一种类型，反映了目前中国钢结构住宅正处在从传统设计建造方式向工业化生产方式过渡的改革时期。

楼板的跨度范围通常为6～7m，预制加气混凝土楼板由于其跨度较小，难以实现钢结构大跨度的优势，现浇钢筋混凝土楼板全部采用现场作业，压型钢板干式组合楼板与双向轻钢密肋组合楼板虽然实现了全部或部分的装配化，但是楼板厚度较大，占用室内空间净高。压型钢板——现浇钢筋混凝土楼板与预制预应力叠合现浇楼板这两种楼板形式，由于跨度适宜，并且实现了部分装配化，楼板厚度为200～300mm，因而成为我国目前应用较广的楼板体系类型。

3.围护体系

常用的围护体系有：幕墙体系、成品墙板体系以及砌块系统。其中，幕墙是最理想的钢结构围护体系，目前已建成的许多钢结构建筑中都采用了幕墙系统。但是由于造价问题，现阶段幕墙体系无法在住宅中得到普及。

外墙围护体系按施工工艺可分为填充和外挂两种。一般选用墙板与砌块作为填充材料，通过内嵌于梁板或楼板的底部而构成。而外挂通常选取轻质墙板，分为小板与大板。填充砌块的设计及施工比较容易，使用比较普及，挂板砌块相对比较复杂。

砌块系统是由各种材料制成的块体砌筑而成的外墙围护体系。由于钢结构体系的框架承重特性，外墙围护体系的砌体应选用不承重的新型轻质砌块，通常采用的砌块如蒸 压 加 气 混 凝 土 砌 块 墙 体 、 混 凝 土 小 型 空 心 砌 块 墙 体 （ 普 通 型 和 轻 集 料 ） 、 粉 煤 灰 砌 块 墙 体 等 。 其 中 ， 蒸 压 加 气 混 凝 土 砌 块 墙体的应用最为广泛，技术相对更加成熟。

板材型墙体可以定型化设计、工厂化生产，适合于装配式施工建造，更加符合工业化住宅发展的要求。随着我 国 建 材 工 业 的 发 展 ， 以 及 大 量 引 进 国 外 先 进 的 建 材 产 品 生 产 线 ， 作 为 建 筑 物 外 围 护 结 构 的 墙 体 板 材 品 种 越 来 越 多 。 根 据 材 料 的 组 成 类 型 可 分 为 单 一 材 质 墙 板 和 复 合 材 质 墙 板 ； 根 据 生 产 加 工 及 施 工 建 造 工 艺 不 同 可 分 为 工 厂 预 制 墙 板 和 现 场 复合拼装墙板；按板型，板材类墙体材料又分大板和条板。

4我国钢结构住宅技术体系实践

我国近十年来，各地进行了多高层钢结构住宅的工程实践或工程示范，这些项目积累了一定的经验。通过对国内钢结构住宅实践工程的体系构成的使用情况进行统计，可以发现，目前国内钢结构住宅的结构形式以框架——支撑、框架——剪力墙以及框架——核心筒为主，特别是框架——剪力墻与框架——核心筒广泛的应用于高层住宅中。我国目前的钢结构住宅中，楼板与围护体系纷繁复杂，统计的18个项目使用了11种楼板，16种围护材料。这充分表明我国钢结构住宅尚处于起步和探索阶段，尚未形成有代表性的体系。更为突出的问题是，受到配套材料和传统设计思维的限制，这些项目大多没有采用体系化的技术构成及设计方法，多数沿用了钢筋混凝土结构的设计方法，不能充分发挥钢结构的优势。

结构体系的应用情况

5.小结

钢结构体系主要是一种采用大跨度、大开间的框架加抗侧力体系构成承重结构，而可供采用的围护体系、楼板体系类型多样，各有优势。围护体系及楼板体系的选择受到多种因素的制约与影响。通过国内近年来的工程实践与示范项目调查，发现尚缺乏主要配套体系，尤其是板材类维护体系。由此看出，围护体系与楼板体系的工业化程度决定了钢结构住宅的发展水平。同时，钢结构住宅设计必须结合结构体系、围护体系、楼板体系等进行综合的考虑。