钢结构在住宅建设中的应用

姜　震　孟光强

摘 要：介绍了国内外钢结构住宅的发展概况，详细地阐述了钢结构住宅的优点，探讨了钢结构的加工、安装等主要施工工艺和钢结构的保护，分析了钢结构住宅发展趋势。

关键词：钢结构；住宅；建设；施工工艺

钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支,是以钢结构为骨架,配合多种复合材料的轻型墙体拼装而成，所用材料为工厂标准化、系列化、批量化生产，改变了传统住宅的钢筋混凝土建筑砖、瓦、砂、石现场作业，是住宅产业现代化的一个标志。与砖石结构、钢筋混凝土结构、木结构相同，是住宅建筑的重要组成部分。其主要承重骨架是由钢结构或钢管圆管或矩形管混凝土构件组成。它具有钢结构一系列特性，同时又具备一般住宅建筑的共性。

1 钢结构住宅的发展概况

在国外，采用钢结构住宅建筑体系为数不少，在欧美已经有百年历史，由于具备其他结构无法比拟的优点，钢结构住宅已给住宅建筑产业带来了一场深层次的革命，从设计、施工到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，因而在国际范围内代表了未来的住宅发展方向。在我国，厂房、大跨结构采用已较常见，而住宅则采用不多。我国钢材供应充足，国产钢材无论质量、价格，还是品种、规格均可以满足钢结构住宅的需要。大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅建筑还是近些年才发展起来的。近年来，各地已建成一大批钢结构住宅。从技术体系方面划，大致有钢框架-混凝土核芯筒（剪力墙）体系、钢-混凝土组合结构体系、框架体系、框架-支撑体系和轻钢龙骨（冷弯薄壁型钢）体系。如北京金宸公寓12层、亦庄开发区青年公寓（6层）、上海陆海城（23层～25层）、中福城(18层)、天津丽苑小区、马钢光明新村(18层)、济南东方丽景(26层)、上海现代(12层)、集团试验住宅（5层）、浙江宝业集团试验住宅（5层）、库尔勒钢结构住宅（9）层，以及众多低层独户式和联排式住宅等。可是从总体上看，我国钢结构住宅仍然处于起步阶段，所以应该积极引进、消化、吸收国外钢结构住宅建造技术，大大加快钢结构住宅在我国的推广速度。

2 钢结构住宅的优点

钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。钢结构住宅以其轻质高强、抗震性能好、建造速度快、工期短、施工污染环境少和综合经济效益好等优势而受到各方的重视。

能合理布置功能区间。利用钢材强度高的特点 ，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔，灵活方便地创造开放式住宅。而传统结构（砖混结构、混凝土结构）由于材料性质限制了空间布置的自由，以往开间一般常在3.2m、3.4m、3.6m。如果过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现“肥梁胖柱”的现象。这不但影响美观而且自重增大，增加造价。

自重轻而承载能力高、抗震性能好。相同建筑面积的建筑楼层，采用钢结构时，结构自重较小。当跨度和荷载相同时，钢屋架的重量只有钢筋混凝土屋架的1/4～1/3。由于自重较轻，和混凝土结构相比，钢结构地震作用反应可减少30%～40%，显然，在地震区，特别是软弱地基的地区，钢结构住宅可以取得很大的经济效益。

施工方便、工期短。现浇砼需要连续施工，在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产，运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，可全天候作业。施工现场作业量小，减少了施工临时用地，与传统建筑材料相比，对周围环境污染小，提高了施工的机械化水平。由于钢结构本身可作为劲性结构承担结构荷载和施工荷载，施工时可以节省支模、拆模的材料，由此降低成本，大大加快施工速度。资金价值在施工中充分体现，减少资金成本，对开发商的销售和资金回笼极为有利。

综合造价低。由于自重轻、基础费用低、总体用料减少、直接成本降低、建设工期短、间接费又可减少，所以综合造价低。

符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起，实现综合成套应用，将设计、生产、施工安装一体化，提高住宅的产业化水平。今后随着城市建设的发展，城市改造需要拆除大量的旧建筑，钢结构比传统结构的拆除更容易实施，钢材回收利用率高、拆除成本低、污染较小，符合可持续发展的要求。

3 主要施工工艺

钢构件的加工:钢构件一般在加工车间加工，主要工艺是除锈、焊接。梁及连接板的加工主要由下料、钻孔和焊接组成。

钢结构安装:柱体在实际施工过程中按照材料采购、加工、运输、吊装、连接和加固等工艺完成。所有钢结构制品，在刷防锈油漆前，必须将构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净。手工除锈达到St2，机械除锈达到Sa2。吊装顺序采用由中心向四周扩展的原则，以保证安装过程中框架的对称性和稳定性。立柱安装采用吊装，连接采用临时连接板和临时螺栓进行，形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。

钢梁的安装分主梁、次梁（外挑梁）的安装;主梁在立柱形成单元后采用捆绑串吊施工，次梁和剪力墙框架梁根据空间和接点的实际情况，一般采用单根吊装。安装高强螺栓是目前建筑钢结构最先进的连接方法之一。紧固办法采用专用棘轮扳手和扭矩扳手经初拧和终拧完成。栓钉焊接是钢结构住宅施工中不可缺少的一个环节，常见的栓钉焊接分为直接焊接在钢梁上和穿过压型钢板后焊接在钢梁上两种方式。

墙板的安装:内、外墙板一般采用工厂化加工，运输到现场吊装，外墙缝隙用嵌缝砂浆和密封胶密封。内墙板在卫生间、厨房等部位采用特殊PVC密封胶。

4 钢结构的防护

钢材是不燃材料，钢结构属非燃烧体，其耐热（低于150℃）性能高于钢筋混凝土结构，但耐火性能差，无防护措施的钢结构耐火极限只有0.25h左右。对于钢结构的防火，由于住宅对防火的要求很高，必须有可靠的防火措施。一般可用满足消防要求的防火隔热涂料喷涂、外包石膏板或外包加气混凝土等方法，也可用混凝土外包主钢结构，形成劲性钢筋混凝土结构。对于钢结构的防腐，有条件时，可采用特殊耐候钢;一般来说，可采用主钢结构涂两道富锌底漆加一道中间漆和两遍面漆，漆膜总厚度不小于1.25mm。

结语：

钢结构住宅具备其他结构无法比拟的优点，钢结构住宅已给住宅建筑产业带来了一场深层次的革命，从设计、施工到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，因而它代表了未来的住宅发展方向。钢结构虽然有很多的优点，但在应用时也要考虑到它的一些缺点，比如防火性差、易被腐蚀，应采取相应有效的措施以克服这些不足之处。

参考文献

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[3]叶琳，丁新中，谈钢结构建筑进展[J]，山西建筑，2005（22）.