程雾
中机中联工程有限公司, 重庆 400039
摘要：随着时代的发展，科技的进步，越来越多的先进技术被应用到建筑工程施工领域之中，切实的提升了建筑工程的施工质量和施工效率，而在本文之中，我们首先对装配式钢结构住宅的概念和特点进行了深入的分析，并结合工程应用的实际情况，提出了装配式钢结构住宅技术体系不同的应用方式以及技术应用的重点和要点，希望能对相关行业的从业人员起到应有的启发作用。
关键词：装配式；钢结构；住宅技术；工程应用
一、装配式钢结构住宅概念和特点
各个国家对于住宅体系的理解和认识有着一定的差异性，然而一般来看，装配式钢结构住宅是以住宅为主题，通过不同的结构材料、结构类型和施工方法组成的不同产品，形成了从设计到建设一套配套性的技术体系。装配式钢结构住宅体系以其钢结构形式作为建筑体系的分类基础，并已经成为了建筑体系的重要分支，一般而言，钢结构住宅也就是指工厂生产的经济型钢材料构件作为承重构件，通过新型的，质量较轻的，保温隔热性能和强度较好的墙体材料作为围护结构，最终组合而成的居住类建筑，钢结构住宅的产业化发展，要求能够将钢结构住宅作为最终的产品，并以工业化生产的方式，将钢结构住宅的投资、设计、规划、施工与维护管理作为一个完善的服务体系提供给消费者，使其组织形式更具整体性，可以说，钢结构住宅产业化发展已经成为了装配式钢结构技术发展的大势所趋[1]。
装配式钢结构住宅技术体系有着以下特点：首先，住宅产品的重量较轻，其相应的强度较高，由于使用了钢材料作为承重结构，而采用全新的建筑材料作为围护结构，一般来说，装配式钢结构住宅的重量仅仅为传统钢混结构的二分之一左右，房屋的自重相对较低，而工程的基础造价也就得到了有效地控制，而其竖向受力构件占用的建筑面积相对较小，因此住宅的使用面积将因此得到全面提升。钢结构住宅采用了大开间和大进深的柱网设计，能够为住户提供更加宽阔的使用空间，从而使用户的居住需求得到全面满足。
其次，钢结构住宅技术体系有着工业化程度较高，满足产业化要求的特性。钢结构住宅的构件往往都是在工厂之中加工制作完成的，安装较为方便，更适合大批量的生产，这也改变了过去传统的房屋建设理念，使建筑工程从建设房屋转变到制造房屋之上，这也使住宅技术朝着精细化和集约化发展，为生产力的解放提供了必要的保障[2]。
除此之外，钢结构住宅技术也有着施工周期较短的特性，一般来说，一层钢结构房屋三天到四天就能够建设完成，最快速度一天或者两天就能完成，钢结构的构件都是在工厂之中制作并运输到现场之中进行安装的，现场作业量较少，施工周期能够得到有效控制，而施工过程之中产生的噪音和扬尘，以及多种资源使用的协调性也将得到全面提升。相比于混凝土结构而言，装配式钢结构可以缩短至少二分之一的工期，使投资收益得到提前发挥，进而使施工企业的资金流转速度得到全面提升，使建设成本得到有效降低。
钢材本身就是弹性变形材料，这也为装配式钢结构住宅赋予了更强的抗震能力，使用者也能够获取更加安全可靠的居住体验。钢结构的强度较高，延展性良好，自重较轻，能够使结构的受力性能得到全面改善，而从国内外震后情况来看，钢结构住宅出现倒塌的比例也相对较低。
钢结构作为框架，保温墙板作为围护材料，能够使黏土砖得到全面取代，进而对水泥和砂石的用量得到减少，确保资源的利用效率得到全面提升，而在施工现场之中，湿法施工的情况相对较少，能够营造更加良好的施工环境。钢材回收再利用的效力相对较高，在建设和拆除过程之中也不会对周边环境造成过多的污染，其节能指标能够达到50%以上，是绿色环保的建筑体系之一。而我国钢铁工业的发展也因为装配式钢结构住宅的出现得到了全新契机，对相应材料的研究和应用起到了有效的带动作用[3]。
二、国内装配式钢结构住宅技术体系的工程应用分析
（一）钢框架结构住宅技术体系的工程应用分析
框架体系的主要受力构件为框架梁与框架柱，而其能够协同抵御竖向的荷载，从梁的角度来看，能够分为I型梁，H型梁与箱型梁集中形式，柱则包含了H型柱，空心柱和方钢管柱等多种类型，这个体系在建筑工程之中的应用最为成熟和广泛，一般会应用到6层或者层级更多的建筑体系之中，抗震设防烈度相对较低的地区更适合使用这种钢结构。在1994年，我国上海北蔡防水材料厂就通过这种技术构建了一栋8层的钢结构体系，其中没有电梯，用冷弯薄壁矩形钢管进行了混凝土柱的浇筑，梁则选择了U型冷弯薄壁组合梁，外墙与内墙选择的是压制成型的稻草板。这种建筑体系的优势在于梁柱截面较小且跨度较大，平面布置形式更加灵活且开放性更强，自重较低，延展性良好，刚度更加均匀且力学性能更加良好。除此之外，这种建筑体系也具备了设计简单，受力体系明确的特点，其杆件的形状更加规则，制造与安装工艺也更加简单，施工效率较高。然而这种钢结构住宅技术体系也有着缺少侧向支撑，结构侧向刚度较低，侧向力作用容易产生过大水平位移的缺陷，其节点采用的是刚性连接或者是半刚性连接的形式，一旦地震发生，有可能出现应力过于集中导致结构破坏的问题。
（二）钢框架—剪力墙结构体系的工程应用分析
钢框架剪力墙结构体系也就是以框架为依托，为了强化建筑体系的侧向刚度，为了防止出现过大侧向位移，在网柱两个方向布置了相应数量剪力墙结构体系的住宅建设基础。在这之中，剪力墙有着更加良好的抗震性能，因此其总体抗震能力较为良好。这种建筑技术更加适用于7层到18层的小高层或者高层住宅和地震多发地区的高层钢结构住宅之中[4]。
在钢框架—剪力墙结构之中，钢框架往往需要承受所有的竖向负载，而钢框架与剪力墙则会共同承载水平荷载引起的水平剪力，这种建筑形式的抗侧刚度较为良好，因此这种结构体系的优势也更加明显。
我国上海福州路的中福城就运用了钢框架—剪力墙的结构体系，由六个高层住宅单元与三层裙房共同组成，其中包含了17层地上建筑和地下一层建筑，全部采用的是装配式钢结构住宅技术建设完成。这种建筑体系的优势在于钢柱截面相对较小，用钢量较低，成本也更加低廉，而其侧向刚度相对较大，整体有着更强的稳定性，其结构分析也更加简单，传力方式也更加明确，剪力墙的防火性能和耐火性能良好，能够使结构的扛火能力得到全面提升。而这种建筑体系往往难以抵御高强度的地震，墙体局部容易在高强度地震之下被破坏，现浇混凝土剪力墙也是以湿法作业形式完成的，施工周期较长，其施工效果也会受到一定的天气影响。
（三）钢框架—支撑结构体系的工程应用分析
钢框架—支撑结构体系也就是在框架体系之中设置横向的型钢进行支撑，形成全新的支撑体系，而在这之中，钢框架承载的是竖向的荷载，钢支撑承载的则是水平荷载，存在着双重抗侧力的结构体系，更适合适用在高层钢结构住宅体系之中。这种技术的应用优势在于通过支撑结构的设计提升了梁框承载的稳定性，其结构的侧向刚度较大，也能够起到控制梁柱横截面积的作用，达到节约钢材和成本的目的，而其材料选择上为全钢构建，这也使整个住宅建设技术满足工厂化加工生产的具体要求。而这种结构也存在着节点构造较为复杂，传力路径较长，缺乏抗侧能力，对洞口位置设置存在过多影响，建筑物布局缺乏灵活性的缺陷。
参考文献
[1]张昭祥.装配式钢结构住宅技术体系的工程应用与分析[J].中国住宅设施,2020,(5):127-128.
[2]郁银泉,朱峰岐,王喆.钢结构建筑的推广与应用综述[J].钢结构,2020,(1):59-69.
[3]彭军.装配式钢结构住宅关键技术研究与工程实践[D].安徽:合肥工业大学,2017.
[4]胡婷婷.装配式钢结构建筑整体装配外墙连接构造设计与试验研究[D].北京:北京工业大学,2015.