摘要：随着经济的不断发展，钢结构逐渐成为现代社会常见的一种建筑结构类型，其具有多种优势也存在一些问题需要不断改进，文章介绍了钢结构住宅的建筑特点、结构方案优化以及发展应用优势。
关键词：钢结构；特点
引言
钢结构具有轻质高强、抗震性好、基础造价低、施工周期短、质量易保证、装配化、工业化、外形美观、适用性广、建筑布局灵活、增加有效使用面积、提高建筑使用功能、节约能源、符合环保等明显的技术、经济和社会综合效益的特点。
1.钢结构住宅的特征分析
1.1钢结构住宅的特点
1）工业化、装配化程度高，工厂标准化生产，质量可靠；现场安装，噪音小，湿作业、粉尘与垃圾少，受气候影响小，有利于实现住宅建筑技术集成化、产业化。
2）结构自重轻，基础负担小，可大幅减少基础造价，适用于地质条件较差的地区；结构地震反应小，用于结构抗震措施的费用少，适用于地震多发区。
3）可采用新型轻质围护材料，不仅能有效地减轻结构自重，管线也可暗埋于墙体及楼层结构中；在保温、隔热、隔声等性能方面比传统结构住宅更有非常明显的优势。钢结构的随意拼接能力，可以设计出丰富多变的住宅建筑外形，内部构件易于更换维修，可以满足住户对不同建筑风格和使用功能的要求。
4）钢结构防火性能较差，当温度在150℃以上时就必须采取遮挡措施，也就是说轻钢结构住宅必须采取耐火保护措施后才可安全使用，这样会使构造复杂，相对增加造价。
5）对中低层民用建筑而言，在目前施工和管理技术条件下，轻钢结构住宅比较钢混住宅施工周期相对较短，相比至少可以缩短工期l／3，虽然一定程度上能加快资金周转，但综合成本造价仍偏高。
1.2钢结构住宅的绿色优势
1）节地优势——轻钢结构住宅采用复合墙体，截面积小于砌体结构和混凝土结构，可增加有效使用面积约6％。我国住宅年平均竣工面积达4.59亿平米，大部分为混凝土结构，若采用轻钢结构住宅，每年节约土地数量将十分可观。
2）节能优势——节能效果好，比砖混住宅节能20％以上。建筑服务期满拆除时，钢结构材料可全部回收。
3）节水优势——轻钢结构在施工中采用干作业，除基础施工时用水，施工现场几乎不用水。我国在住宅建设中，耗水占城市用水的32％，如果其中的一半能采用轻钢结构住宅，可为城市节约大量用水，缓解城市用水的紧张局面。
4）环保优势——目前我国建筑大量采用硅酸盐水泥材料，其解体后它将变成难以循环再利用的废弃物，给环境造成极大的破坏。轻钢结构所用的材料主要是绿色、可回收材料，服役期满大部分可回收再利用，相比之下，轻钢结构是十分有利于环境保护的住宅建筑体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.钢结构住宅框架结构体系方案
2.1多层钢结构住宅多采用全框架 & 框架+支撑框架的结构方案，无柱间支撑的全框架使户内房间布置灵活且宜于外墙门窗布置美观适用，但钢结构全框架方案对抵抗水平荷载的作用有一定的限度，在水平荷载较大的情况下，钢结构全框架会产生较大的柱顶水平位移，对使用舒适性有一定的影响，一般在高烈度震区或6层以上的住宅多使用框架+支撑框架方案，通常在分户墙区段通高设置中心支撑。
2.2构件选用
1）框架柱多采用宽翼缘热轧H型钢、焊接H型钢、矩形钢管、箱型柱，原因是想使得柱在平面框架梁与之相交的两个方向都有比较好的抗弯承载能力和满足长细比等刚度要求，也就是说柱构件型号的选择宜考虑柱双向受力的特性，使框架柱双向抗侧力和刚度性能好，可以充分发挥框架柱的结构贡献，综合调整整体刚度，还能减少用钢量。
2）框架梁多采用窄翼缘热轧H型钢，原因是钢筋混凝土楼板有较好的刚度，与框架梁上翼缘有较好的抗剪连接，有效地加强框架梁平面外的稳定性和平面内的挠度控制，选择窄翼缘热轧H型钢能节省钢材。
3）楼层次梁多采用高频焊接薄壁H型钢、窄翼缘热轧H型钢，针对跨度较小的住宅楼面宜采用高频焊接薄壁H型钢；针对跨度较大的公建楼板宜采用窄翼缘热轧H型钢，有效地利用楼板的整体刚度，减少用钢量。
2.3组合作用
1）框架梁不宜采用钢与混凝土组合梁进行设计，主要是因为框架梁的结构重要性而预留一定的安全储备，再者因为现行结构软件的自动化有局限性
2）楼层次梁宜采用钢与混凝土组合梁进行设计，当采用压型钢板混凝土组合板时，宜采用部分抗剪方式进行组合梁设计，主要是因为钢梁上栓钉的设置受到压型钢板波谷间距的限制，无法满足完全抗剪时栓钉在梁上的数量要求；当采用现浇混凝土板时宜采用完全抗剪方式进行组合梁设计，主要是因为现浇混凝土钢梁很容易满足完全抗剪时栓钉在梁上的数量要求。
3）楼板可采用楼承板与混凝土的组合楼板或现浇非组合楼板，一般设计会更倾向于采用楼承板与混凝土的组合楼板，压型钢板作为楼承板使用可以既当模板又作为组合板底受拉钢筋使用，既可以节省施工措施的费用又可以降低结构材料成本，一举两得；也有很多项目会综合考虑楼板的防火构造，同时也为提高结构安全度，楼承板仅作模板使用，板底可不再做防火保护层，楼板仍按非组合楼板设计。
2.4结构连接
1）框架柱脚：基础刚接多采用外露式、外包式、埋入式刚性柱脚，其中外包式亦称为非埋入式柱脚，常用于多、高层钢结构建筑物，方便施工；埋入式施工相对复杂、难度较高，但地坪以上部分不会有较大的混凝土包裹，方便建筑使用；外露式适用于柱底弯矩较小或铰接柱脚。
2）柱现场拼接多采用翼缘耳板+安装螺栓+全截面熔透焊连接，一般以2~3层柱高作为合理的运输单元，现场拼接安装位置一般设在楼层结构标高以上1.2米左右，方便施工。
3）梁柱现场刚接可采用栓焊连接、全焊连接、全栓连接，一般设计在框架柱节点位置带有梁的悬臂端，悬臂端与中间梁进行现场拼接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接，翼缘采用等强坡口焊接连接。节点处带梁悬臂端可避开梁端弯矩最大的位置进行现场拼接，针对地震区更有利于方便强化节点延性的措施实施。
4）楼层次梁连接：住宅楼层次梁荷载及跨度较小，多采用两端铰接；商业楼层次梁荷载及跨度较大，可采用两端连续，以减小次梁挠度及结构震动。现场施工采取半栓半焊连接。
5）组合楼板连接：框架梁及楼板次梁与楼承板之间采用栓钉进行抗剪连接，以保证楼板与梁能为结构层提供较好的整体水平刚度，并且楼承板与钢梁的较好连接对钢梁挠度提供较大的贡献。楼层次梁的栓钉设计需要满足其成为组合梁的必要条件要求，框架梁虽然未按组合梁设计，但其上抗剪栓钉的布置也要满足构造要求。
3.钢结构住宅发展的前景展望
3.1特种钢的不断涌现——随着钢铁企业冶炼技术的不断提升，适应市场需求的特种钢在不断地试验成功，例如宝钢、武钢、安钢等钢铁企业成功开发的耐火、耐候、耐酸钢。多种新型建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展。
3.2建筑技术的不断发展——随着钢结构住宅建筑技术的日趋成熟，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。建筑技术人才不断涌现，促进发展产业。
结束语
随着社会的发展，钢结构已经成为现阶段常见的一种建筑类型，其具有质轻高强、装配化、工业化等多种优势，符合环保建筑可持续发展的社会价值趋向。随着其施工工艺的不断改进和完善，其今后必将会得到广泛的使用。
参考文献
[1]汪文波，于卫锋，金波.钢结构住宅产业化分析[J].国外建材科技.2013（06）
[2]赵文艳；何瑞雪.钢结构住宅技术及发展对策分析[J].价值工程，2012，8（34）：190-191.
[3]肖应乐；魏勇.轻型钢结构住宅的推广与应用[J].建筑，2012，4（8）：78-81.
论文作者:曾云樱1,罗侃2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：钢结构论文; 住宅论文; 结构论文; 组合论文; 楼板论文; 框架论文; 型钢论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;