高层钢结构住宅体系分析及其在实际工程中的应用探析

刘辉

摘    要：本文针对高层钢结构住宅体系分类展开剖析，包括基础体系、支撑体系、混凝土剪力墙体系、交错桁架结构体系、核心筒体系等，通过研究钢结构住宅体系在压型钢板结构、现浇混凝土楼盖结构、预应力空心楼板、叠合板楼盖、维护体系结构中的具体应用，其目的在于提高体系应用过程的有序性，提升高层建筑结果的稳定性。

关键词：高层建筑工程;钢结构建筑;住宅体系;交错桁架结构体系

1  引言

“衣、食、住、行”作为确保居民基本生活质量的基础内容，每个环节占有非常重要的应用比重。在城市化的快速推进的背景下，高层住宅的数量也在不断增加，与此同时，与之相关的建筑工程施工技术种类也在增多。在这些建筑技术应用体系当中，钢结构住宅体系因具备施工便捷性高、外形美观度高、循环利用率高等优势，在很多工程项目中得到了广泛应用，这也为体系的进一步完善提供了可靠的数据支持。

2  高层钢结构住宅体系分类分析

2.1  基础体系

基础体系主要是指高层建筑中，经常应用到的钢框架结构体系，结合目前的施工经验，该框架体系在实际应用中，使用较多的结构便是钢结构梁柱，借助钢制梁柱结构的自身属性，来完成建筑整体载荷的分流。相比于其他的应用体系，该体系结构在实际应用中，具备了抗震属性强、结构延展性强、应力不易集中等应用优势。但是从经济性层面进行考量，该体系在建设中需要搭建的结构横截面较大，这也增加了建筑工程施工成本的投入，降低了基础体系应用时的经济价值。

2.2   支撑体系

支撑体系是建立在基础体系应用基础上的体系结构，该体系结构在应用中，主要是在房屋结构的横向或纵向方向上，补充一定数量支撑钢结构，其主要的作用便是对建筑受力进行分流，减轻主承压结构的受压强度，提升整个结构的应用稳定性。在支撑体系节点处理的过程中，一般会选用高强度螺栓或焊接的方式来完成施工，同时也会将部分结构利用铰接的方式来提高结构本身的稳固性。目前常用的支撑体系可以划分为中心支撑体系和偏心支撑体系，在具体的选择中，还需要结合实际应用情况进行选择，从而提高整个结构应用的可靠性[1]。

2.3  混凝土剪力墙体系

高层建筑结构所承受的压力主要来源于建筑结构自重、风向荷载等，为了提高结构本身的可靠性，需要应用到混凝土剪力墙体系。该体系是在钢结构框架布设过程中，按照刚度均匀分布原则，将钢结构与基础结构汇总到一起，形成新的固定结构，以此来达到提高结构测向刚度的目的。但是在结构应用中，如果受到来自外界的较大冲击力，那么此时钢结构内部的应力非常容易集中到某一个节点，导致节点被破坏的情况。对此，在实际施工过程中，也会将其与混凝土结构关联在一起，从而起到分散应力、提升框架结构稳固性的作用。

2.4  交错桁架结构体系

相较于前几种钢结构住宅体系，交错桁架结构体系的综合性较强，在实际应用过程中，交错桁架结构体系主要是由梁柱、楼面板、钢桁架组成，在实际应用中，梁柱一边都会围绕高层建筑四周进行设置，而钢桁架则依托梁柱，进行交错性分布，但是结构的中间没有梁柱，结构对于受压后的分流效果相对较低，因此在实际施工中，多用于楼层高度在15～20层的住宅建筑施工[2]。

2.5  核心筒体系

除了上述应用体系外，核心筒体系也属于钢结构住宅体系中的常用体系，在实际应用中，该体系主要是在H型钢框架结构基础上，与其他封闭的钢筋混凝土结构（如电梯间、楼梯间等）关联在一起，共同组成了稳固的抗压结构，此类结构具备非常强的应用刚度，而且结构在应力分配方面非常明确，具备非常高的应用价值。需要注意的是，在实际的应用施工过程中，还需要做好施工误差的控制工作，并且对于结构的位移容许值也有着相应的要求，如果位移偏差值过高，也将导致结构剪力负担加重，引起结构裂缝问题。

3  钢结构住宅体系在实际工程中的应用

3.1  压型钢板结构

压型钢板混凝土组合楼板是将压型钢板铺设在钢梁上，在压型钢班和钢梁翼缘板之间用圆柱头焊钉进行穿透焊接，压型钢板既可作为浇注混凝土时的永久性模板，也可作为混凝土板下部受拉钢筋与混凝土一起共同工作。在钢结构设计中，采用压型钢板与混凝土组合楼盖有多项优占合理的设计后，可不设施工专用的模板系统，实现多层同时施工作业，大大加快施工进度压型钢板的凹槽内可铺设通讯、电力、通风、采暖等管线吊装方便压型钢板便于运输、堆放，安装方便，不需拆卸，火灾危险小，施工时可起增强钢梁侧向稳定性作用，在组合楼板中压型钢板可以作为受拉钢筋使用。在另一方面，压型钢板对建筑物也有一些不利的影响用压型钢板后，增加了材料的费用，尤其是镀锌压型钢板，本身造价较高，需要进行防火处理[3]。

3.2  现浇混凝土楼盖结构

在目前浇筑工程施工应用中，现浇混凝土楼盖结构也属于常见的混凝土施工结构，同时也是应用体系完善度较高的施工技术。在钢结构住宅体系应用的过程中，其具备了施工成本较低、结构抗震性能较强、减少了体系中钢材料用量等应用优势。但是该技术在应用中，需要确保混凝土浇筑过程的持续性，而且从混凝土初凝到终凝这段时间里，无法在作业面进行其他操作活动，这也不利于后续施工活动的顺利推进。这也是在后续施工过程中，需要重点关注的内容之一。

3.3  预应力空心楼板

在高层建筑住宅体系当中，预应力空心楼板也是常用的结构之一，该结构具备较强的适用性，不仅可以将其用于楼板施工，而且还可以将其作为墙板结构进行应用。在预应力空心板结构中，提前设置了预应力钢绞线，这也是整个结构的受力主筋，具备跨度较大、切割性强、平整度高等应用优势。需要注意的是，在预应力空心楼板应用的过程中，板间很容易出现纵向裂缝问题，这也在很大程度上影响到了结构原本的美观性。

3.4  疊合板楼盖

所谓叠合板楼盖是指将预制混凝土板支撑体系，提前固定在焊有连接件结构的钢梁上，完成钢筋工程的施工后，直接将拌和好的混凝土浇筑在结构上，此时混凝土会与钢梁连接件结构融为一体，从而形成了预制板与现浇结构关联在一起的叠合板结构。该结构中由于预应力钢筋的存在，能够在很大程度上低于结构的纵向剪力，而且还能够为体系分担施工荷载，从而起到了良好的支撑效果。

3.5  维护体系结构

除了上述应用结构外，在维护体系结构中也可以应用到钢结构住宅体系。因为住宅的整体结构使用了钢制结构，因此在建筑外墙材料的选择当中，会优先选择轻质复合墙板来完成施工。并且在施工过程中，会将墙板直接和梁柱连接在一起，一般会优先选择综合性较强的外挂式施工技术，并且在施工过程中还需要做好保温、防水等工作，从而起到提高整个结构综合性能的作用。

4  结束语

综上所述，建筑高度的不断增加，如何采取有效措施来提高建筑结构稳定性与安全性，也成为建筑企业施工管理过程中需要重点关注的内容。钢结构住宅体系因具备众多应用优势，目前在很多领域中都得到了很好的应用，通过分析该体系在实际应用中需要注意的相关性内容，不仅可以加快体系应用时的施工速度，而且对于提高钢结构住宅体系实际应用效果也有着积极地作用。

参考文献：

[1] 刘伏良.高层装配式钢结构住宅绿色建筑技术分析——兼论钢框架-钢支撑结构体系的运用[J].四川建材，2019（12）.

[2] 尹宗军.高层钢结构住宅体系分析及其在实际工程中的应用[J].合肥工建材，2018（10）.

[3] 蒋庆益.高层钢结构住宅的抗侧力结构体系分析与节点选型分析及在实际工程中的应用[J].河北建材，2018（15）.