钢结构建筑技术体系

钢结构建筑主要承重构件由型钢、钢板等钢材通过焊接、螺栓连接或铆接制成，根据结构受力特点大致分为门式钢架结构、空间桁架结构、张弦梁结构、弦支穹顶结构、网架结构及多高层结构等。钢结构建筑可广泛应用于工业建筑、公共建筑、商业建筑、住宅建筑等领域。

钢结构住宅是钢结构建筑得重要类别，其具有钢结构建筑得一系列特性，同时又具备一般住宅建筑得共性。钢结构住宅建筑体系一般包括结构体系和维护体系，其中围护体系又分为外墙、内墙及楼板结构等。

结构体系

钢结构住宅建筑常用得结构体系主要可分为轻钢龙骨体系、钢框架体系、钢框架一支撑体系、钢框架一剪力墙体系、钢框架一核心筒体系、错列桁架体系等。不同得结构体系有不同的适用范围，虽然有些结构体系应用范围较广，但通常会受到经济等因素的限制。

1、轻钢龙骨体系

我国在20世纪80年代末开始引进欧美及日本的轻型装配式小住宅。此类住宅以镀锌轻钢龙骨作为称重体系，板材起围护结构和分隔空间作用。在不降低结构可靠性及安全度的前提下，可以节约钢材用量约30%。该体系具有构件尺寸较小，可将其隐藏在墙体内部,有利于建筑布置和室内美观；结构自重轻，地基费用较为节省；梁柱均为铰接,省却了现场焊接及高强螺栓的费用；受力墙体可在工厂整体拼装，易于实现工厂化生产；易于装卸，加快施工进度；楼板采用楼面轻钢龙骨体系，上覆刨花板及楼面面层，下部设置石膏板吊顶，既可便于管线的穿行，又满足了隔声要求等优点。但该体系梁柱之间铰接,抗震性能不好，抗侧能力也较差，同时国内冷弯型钢品种相对较少，与国外冷弯轻钢骨架材料性能差异较大。该体系较适用于1~3层的低层住宅，不适用于强震区的高层住宅。

2、钢框架体系

钢框架体系受力特点与混凝土框架体系相同,竖向承载体系与水平承载体系均由钢构件组成。钢框架结构体系是一种典型的柔性结构体系，其抗侧移刚度仅有框架提供。该体系具有开间大、使用灵活，充分满足建筑布置上的要求；受力明确，建筑物整体刚度及抗震性能较好；框架杆件类型少，可以大量采用型材，制作安装简单，施工速度较快等优点。但该体系在强震作用下，抵抗侧向力所需梁柱截面较大，导致其用钢量大；相对于围护结构梁柱截面较大，导致室内出现柱楞，影响美观和建筑功能。因此，该体系一般适用于6层以下的多层住宅，不适用于强震区的高层住宅；并且用于高层住宅时经济性相对较差。

3、钢框架一支撑体系

在钢框架体系中设置支撑构件以加强结构的抗侧移刚度,形成钢框架一支撑结构。

支撑形式分为中心支撑和偏心支撑。中心支撑根据斜杆的布置形式可分为十字交叉斜杆、单斜杆、人字形斜杆、K形斜杆体系。与框架体系相比，框架一中心支撑体系在弹性变形阶段具有较大的刚度，但在水平地震作用下，中心支撑容易产生侧向屈曲。偏心支撑中每一根支撑斜杆的两端，至少有一端与梁相交(不在柱节点处)，另一端可在梁与柱交点处进行连接，或偏离另一根支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆杆端与柱子之间构成一耗能梁段，或在两根支撑斜杆的杆端之间构成一耗能梁段。偏心支撑框架与剪力墙结构相比在达到同样的刚度重量要小，用于高层住宅结构时经济性好。但该体系结构层高较低，构件节间尺寸较小，导致支撑构件及节点数量均较多；传力路线较长，抗侧力效果较差。

4、钢框架一剪力墙结构体系

钢框架一剪力墙体系可细分为框架一混凝土剪力墙体系、框架一带竖缝混凝土剪力墙体系、框架一钢板剪力墙体系及框架一带缝钢板剪力墙体系等。框架一混凝土剪力墙体系常在楼梯间或其他适当部位(如分户墙)采用现浇钢筋混凝土剪力墙作为结构主要抗侧力体系，由于钢筋混凝土剪力墙抗侧移刚度较强，可以减少钢柱的截面尺寸，降低用钢量，并能够在一定程度上解决钢结构建筑室内空间的露梁露柱问题。

该体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来，但现场安装比较困难，制作比较复杂。

5、钢框架一核心筒结构体系

钢框架一核心筒体系是由外侧的钢框架和混凝土核心筒构成。钢框架与核心筒之间的跨度一般为8-12m，并采用两端铰接的钢梁，或一端与钢框架柱刚接相连、另一端与核心筒铰接相连的钢梁。核心筒的内部应尽可能布置电梯间、楼梯间等公用设施用房，以扩大核心筒的平面尺寸，减小核心筒的高宽比，增大核心筒的侧向刚度。体系中的柱子可采用箱形截面柱和焊接的H型钢，钢梁可采用热轧H型钢或焊接H型钢。

钢框架一核心筒体系的主要优点：a.侧向刚度大于钢框架结构;b.结构造价介于钢结构和钢筋混凝土结构之间；c.施工速度比钢筋混凝土结构有所加快，结构面积小于钢筋混凝土结构。

6、错列桁架结构体系

该体系是在钢框架结构的基础上演变而来的。它无论是在建筑功能方面还是在力学特性上都有着胜过普通钢框架的优点，其基本组成为柱。钢桁架梁和楼面板。主要适用于15—20层住宅。

交错桁架体系是由高度为高层、跨度为建筑全宽的桁架，两端支承在房屋外围纵列钢柱上，所组成框架承重结构不设中间柱在房屋横向的每列柱的轴线上，这些桁架隔一层设置一个，而在相邻柱轴线则交错布置。在相邻桁架间，楼板的一端支撑在相邻桁架的下弦杆。垂直荷载则楼板传到桁架的上下弦。再传到外围的柱子。该体系利用柱子、平面桁架和楼面板组成空间抗侧力体系，具有住宅布置灵活、楼板跨度小、结构自重轻的优点。

优点：a.腹杆可采用斜杆体系和华伦式空腹桁架相结合，便于设置走廊，房间在纵向必要时也可连通；b.交错桁架体系可采用小柱距获得大空间；c.桁架与柱连接均为铰接连接，进一步简化了节点的构造。d.该体系的构件主要承受轴力，可以使结构材料的强度得到充分利用，经济性好。

缺点：交错桁架体系在大的地震力作用下，结构的抗震性能很差，桁架腹杆提前屈曲或较早进入非弹性变形，造成刚度和承载力的急剧下降。