工程中高層民用鋼結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用

盧進(jìn)起，常德志，曲鋒軍

（北方工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050011）

1 前言

現(xiàn)階段，越來(lái)越多的地產(chǎn)開發(fā)商和建筑設(shè)計(jì)師開始關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)上的應(yīng)用，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)眾多，不但強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、成本低廉、容易修復(fù)、吸震能力強(qiáng)、施工相對(duì)簡(jiǎn)單快捷、更容易進(jìn)行多樣化的設(shè)計(jì)，而且鋼結(jié)構(gòu)住宅與普通的鋼筋混凝土建筑相比，具有節(jié)能、綠色、環(huán)保的現(xiàn)代優(yōu)勢(shì)。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)幾十年前就已經(jīng)被應(yīng)用在民居和住宅中，而且近年來(lái)一部分國(guó)家還在大面積地積極發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場(chǎng)化和工業(yè)化。例如，美國(guó)從1992年開始發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅，到現(xiàn)在至少有百萬(wàn)人口生活在鋼結(jié)構(gòu)住宅中。目前，像日本、荷蘭、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)土面積較小的國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場(chǎng)占有率已經(jīng)高達(dá)25%，而且仍在不斷地將原來(lái)的傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑改為更先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)住宅。

近年來(lái)，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展上也開始投入大精力，在許多發(fā)達(dá)城市和鋼鐵行業(yè)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)進(jìn)行了很多試點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)，比如北京、上海、廣州、馬鞍山、萊蕪等地區(qū)。由于我國(guó)人口眾多，東西人口數(shù)量不均，所以為了推動(dòng)房地產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展，為了讓更多的老百姓可以住上經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的住宅，必須大力推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。滿足人民群眾日益增長(zhǎng)的住房需求，推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，建設(shè)部已將鋼結(jié)構(gòu)住宅列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的總面積已經(jīng)超過(guò)500萬(wàn)m2，可以預(yù)期，在21世紀(jì)的未來(lái)社會(huì)中，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展必然不可限量。

2 我國(guó)高層鋼結(jié)構(gòu)總體現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅與普通混凝土建筑相比，有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）成本低廉，強(qiáng)度高，重量小，吸震能力強(qiáng)。鋼材的重量只有鋼筋混凝土的1/3左右，所以一棟體積相同的住宅鋼結(jié)構(gòu)的重量會(huì)輕很多。其次，鋼材一體結(jié)構(gòu)更抗擠壓和拉伸，比混凝土的強(qiáng)度大，從而吸震能力也更強(qiáng)，使鋼結(jié)構(gòu)的住宅可以經(jīng)受振幅更大的地震。由于鋼材質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，所以可以適當(dāng)?shù)臏p小梁和柱的截面尺寸，從而節(jié)約大量的基礎(chǔ)成本和運(yùn)輸成本。

（2）施工便捷，安裝簡(jiǎn)單。鋼結(jié)構(gòu)體系的住宅所需的安裝配件質(zhì)量較輕，原材料也可以更方便的配送和安裝。另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留空間大，施工過(guò)程中不用支模，可以直接使用立體式交叉方式施工，而且施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有過(guò)多的濕性作業(yè)，很少會(huì)受到天氣的影響。所以，鋼結(jié)構(gòu)建筑的整個(gè)施工時(shí)間大約只有普通建筑的三分之二，大大節(jié)省了施工時(shí)間。

（3）空間和功能更容易控制。因?yàn)殇摬牡目v向和橫向強(qiáng)度都大于混泥土，所以在建筑內(nèi)部空間和功能設(shè)計(jì)時(shí)可以做出更大的柱距和開間，更容易控制每個(gè)室和廳的分布和面積，以滿足現(xiàn)代人日益增加的居住需求。

（4）原材料質(zhì)量有保證，鋼材易于改造。鋼結(jié)構(gòu)的原材料質(zhì)量不像水泥混凝土一樣參差不齊，鋼材全部由工廠流水線制作，工業(yè)化生產(chǎn)，大大的降低了生產(chǎn)成本。其次，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑一旦成型，很難進(jìn)行細(xì)節(jié)方面的改動(dòng)，比如穿孔、加固、布線等操作，但是鋼材的屬性使得鋼結(jié)構(gòu)建筑在這方面更便于操作。

（5）鋼材結(jié)構(gòu)更加綠色環(huán)保。鋼結(jié)構(gòu)建筑所用到的鋼材在拆除時(shí)可以全部回收，再次加工煉制重新使用。而其他的零配件都是環(huán)?？山到獠牧希坏私ㄖ覟槎涡藿ù蟠鬁p少了成本。

根據(jù)對(duì)上述鋼結(jié)構(gòu)的各種優(yōu)點(diǎn)分析，我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑在未來(lái)發(fā)展的光明前景。根據(jù)近些年世界鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展實(shí)踐得出的數(shù)據(jù)表明，小高層和中層鋼結(jié)構(gòu)建筑的直接造價(jià)基本是低于傳統(tǒng)混凝土建筑的，但是如果超出了一定的高度，鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價(jià)就會(huì)超過(guò)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)住宅的造價(jià)，而且隨著高度的增加，高出部分會(huì)越來(lái)越多。由此看來(lái)，在未來(lái)世界，中層建筑設(shè)計(jì)者和開發(fā)商將會(huì)更多的利用鋼結(jié)構(gòu)建筑的多種優(yōu)點(diǎn)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展可能遇到的問(wèn)題

雖然早在1998年我國(guó)建設(shè)部就頒布了高層民用鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)程，標(biāo)志著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑開始投入民用實(shí)踐應(yīng)用。但是由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工和設(shè)計(jì)受到多方面因素的影響，而我國(guó)在建筑設(shè)計(jì)和科學(xué)技術(shù)方面相對(duì)落后，導(dǎo)致我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展可能遇到許多問(wèn)題。

（1）由于對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)處于剛剛起步階段，對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析更是不夠明確徹底，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。比如針對(duì)某些墻體的材料性能要求難以明確等。而且我國(guó)有些建筑的高寬比限值超出《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定數(shù)值，這就無(wú)法保障該建筑的質(zhì)量是否合格，是否安全。

（2）我國(guó)高層鋼結(jié)構(gòu)的專業(yè)設(shè)計(jì)人才相對(duì)短缺，而且缺乏設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，業(yè)務(wù)水平有限。所以難以徹底理解國(guó)外設(shè)計(jì)出的鋼結(jié)構(gòu)建筑，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題也很難及時(shí)發(fā)展。因此，努力提高我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)方面人才的能力刻不容緩。

（3）高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的舒適程度是否滿足住戶需求。世界對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的舒適標(biāo)準(zhǔn)有一定的數(shù)據(jù)作為參考，但是這些數(shù)值都是其他發(fā)達(dá)國(guó)家制定的，是否適用于我國(guó)仍需要核定。而且我國(guó)現(xiàn)階段建成的鋼結(jié)構(gòu)建筑一般都是鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合的，所以這種混合結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也很難控制。我國(guó)很多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑都建立在地震不多的地方，因?yàn)檫@種混合結(jié)構(gòu)的吸震效果如何沒(méi)法進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)。另外，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑配套的防火材料也未敲定，還存在許多需要改進(jìn)的地方。

4 總結(jié)

根據(jù)本文的分析，我們可以清楚的看到，世界各國(guó)都已經(jīng)開始使用鋼結(jié)構(gòu)建筑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑。而且鋼結(jié)構(gòu)建筑具有普通建筑所無(wú)法具備的優(yōu)勢(shì)，符合我國(guó)綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，受到我國(guó)建筑界的普遍關(guān)注和重視。鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅符合我國(guó)重要的方針政策，而且降低了開發(fā)成本和施工周期，可以滿足我國(guó)眾多人口日益加重的住戶需求。因此，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展前途一片光明。

[1] 高光虎．高層及多層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2001（3）：3-12.

[2] 陳志華，王小盾，李樹海.鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)造及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].鋼結(jié)構(gòu)，2004（3）：39-43.