中高層鋼結構住宅是鋼結構建筑產(chǎn)業(yè)化推廣的重要組成部分，也是今后中高層住宅發(fā)展的主要方向。本文中對鋼結構住宅體系進行了綜合技術性分析，目的是確定該建筑體系的合理使用范圍，為住宅鋼結構設計提供理論依據(jù)，減少投資的盲目性，為我國的經(jīng)濟建設盡一份力。
　　
　　鋼結構與其它結構――磚混結構、砼結構相比，在使用功能、設計、施工，以及綜合經(jīng)濟方面都具有優(yōu)勢，在建筑中應用鋼結構的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）能合理布置功能區(qū)間；2）自重輕、抗震性能好；3）施工方便、工期短；4）綜合造價低；5）符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，我國的鋼結構建筑發(fā)展十分迅速。
　　1.鋼結構材料的選用
　　鋼結構有很多優(yōu)點，但其缺點是導熱系數(shù)大，耐火性差。隨著冶金技術的提高，耐火鋼的研究成功并投入生產(chǎn)，為鋼結構的進一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。目前寶鋼投入生產(chǎn)的有B400RNQ和B490RNQ兩種型號的耐火鋼，其物理力學指標、化學性能及抗沖擊韌性和可焊性，都能達到結構鋼的要求。普通鋼材當達到600℃的高溫時已完全喪失承載能力，寶鋼生產(chǎn)的這兩個品種鋼材當達到600℃時其屈服強度還有150～220Mpa。
　　一般高層和超高層建筑當采用框―剪、框―筒結構體系時的經(jīng)濟性統(tǒng)計為：鋼結構造價=鋼材費用（約占40%）+制作安裝費用（約占30%）+防火涂料費用（約占30%），防火涂料所占總造價的比重較大。如果使用高強度耐火鋼雖價格略有上升，但防火涂料價格有較大幅度下降，可望部分抵消由此帶來的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。
　　2. 鋼結構選型與結構布置
　　在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調(diào)的是“概念設計”，它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
　　鋼結構通常有框架、平面（木行）架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
　　結構選型時，應考慮它們不同的特點。在輕鋼工業(yè)廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架�；�本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載）�？傃┹d釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經(jīng)濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應單純?yōu)榱私?jīng)濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結構體系。我國半數(shù)以上的此類高層為前者，對抗震不利。
　　結構的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎。柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要盡量靠近側向力（風震）的作用線。否則應考慮結構的扭轉(zhuǎn)。結構的抗側應有多道防線。比如有支撐框架結構，柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。
　　框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
　　3. 鋼結構的節(jié)點設計
　　連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內(nèi)容之一。連接節(jié)點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法。具體設計主要包括以下內(nèi)容：1）焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(guī)定，應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質(zhì)適應。E43對應Q235，E50對應Q345.Q235與Q345連接時，應該選擇低強度的E43，而不是E50。焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內(nèi)容可查規(guī)范關于焊縫構造方面的規(guī)定；2）栓接：鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用。普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規(guī)格M12.常用M16~M30.超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設計中應慎重使用。自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結構的連接；3）連接板：可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然后驗算凈截面抗剪等；4）梁腹板：應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓；5）節(jié)點設計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現(xiàn)場定位與臨時固定；6）節(jié)點設計還應考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口需要數(shù)控機床等設備才能完成。
　　3. 結語
　　隨著我國經(jīng)濟的長足發(fā)展和鋼產(chǎn)量的大幅提高，鋼結構在我國的應用將日漸廣泛，而鋼結構本身所具有的許多優(yōu)越特點正逐漸被重視，這也是鋼結構工程日益增多的原因之一。為此，國家建筑技術政策也隨之發(fā)生了變化，即由以往限制使用鋼結構轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極合理推廣應用鋼結構，從而進一步促進了鋼結構工程的發(fā)展。
　　
　　參考文獻
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　　[2] 賴建民. 論鋼結構設計在兩層工業(yè)廠房中的應用. 建材與裝飾(下旬刊)， 2008（4）.
　　[3] 張斌. 論高層建筑鋼結構的設計步驟及思路[J]. 中國新技術新產(chǎn)品，2009（1）：119.
　　（作者單位：中機十院國際工程有限公司）

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