本文通过分析多层钢结构住宅的结构特点，针对设计与施工中的相关问题进行探讨，以期通过技术分析更好的发挥多层钢结构住宅的综合应用优势。

1 多层钢结构住宅的结构特点

目前国内在多层(一般为7层以下)钢结构住宅建筑中常采用框架体系。这种体系是将梁柱构件刚接，依靠梁柱受弯来承受竖向荷载和水平荷载。它的特点是可以做成大开间，充分满足建筑布置上的要求。柱子采用轧制H型钢或焊接工字钢、方钢管、圆钢管或冷弯型钢组合断面(两层以下)，也可以采用钢管混凝土，主梁、次梁一般均采用热轧或焊接H型钢。

梁与柱的连接节点，一般采用焊接刚性连接节点。梁的腹板与柱连接常采用摩擦型高强螺栓通过连接板连接或通过连接板焊接;次梁与主梁连接节点，通常采用铰接节点设计，即只考虑次梁端部与主梁连接之间的剪力作用。

楼面和屋盖体系一般是有以下几种形式:压型钢板混凝土组合楼板、预制混凝土叠合板、现浇钢筋混凝土楼板。由于压型钢板混凝土组合楼板具有施工速度快、平面刚度大，房屋净空高的特点，是一种比较理想的楼层形式。

钢结构住宅的外墙体一般采用外挂式轻质复合墙板以减轻结构自重。对于6层以下的多层住宅，也可采用内嵌式加气混凝土砌块。外墙墙体材料主要有:蒸压轻质加气混凝土(ALC)板、GRC夹心复合板、钢丝网水泥夹心板等。内墙材料一般可采用加气混凝土砌块、纸面石膏板、纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板等。

2 多层钢结构住宅建设中的主要构件设计

2.1 柱

钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，所以应该考虑强柱弱梁的要求，而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～l0，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的，对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I宇钢在受力上还是合理的但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。

2.2 楼盖

在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用;另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有:压型钢板一现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋混凝土板以及钢一混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强梁弱柱的不利情况。有一6层算例，考虑楼盖组合作用对梁刚度以及结构整体刚度的影响。算例表明，考虑组合作用后主梁的刚度大大增加，使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移大为减少，此考虑组合作用应予关注。为使楼层高度减到最小，提供更大的空间，组合扁梁楼盖也成为一种趋势。

2.3 支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。常用的EBF偏交支撑形式此所示。剪切型耗能梁段.加劲肋按以下公式设计:

a=29tw-d/5，(yp=±0.09rad)(1)

a=38tw-d/5，(yp=±0.06rad)(2)

a=56tw-d/5，(yp=±0.03rad)(3)

式中a—加劲肋间距.d—梁高，tw—腹板厚度，yp—塑性转角;弯曲型耗能梁段还需在梁段端点外1.5bf处加设加劲肋

2.4 节点抗震

框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据“常用设计法”，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定，式中:为基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载力，全部由局部加大后的翼缘连接承担:为梁件的全塑性受弯承载力:为基于极限强度最小值的节点连接最大受剪承载力，仅由腹板的连接承担;为梁的净跨;为梁在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。

3 多层钢结构住宅施工过程中应注意的问题

3.1 钢结构的焊接

施工时制定的焊接顺序:一般采用由平面中心向四周划扩展，采用结构对称、节点对称焊，先焊钢梁、后焊钢柱;在同一节点处，采用双人对称焊接方法;同一节钢柱的二层粱结构先焊上层，后焊下层;同一层梁先焊一行或列中间接头，然后向外扩展;同一根梁先焊一端焊缝，等其冷却后再焊 一端焊缝，严禁两端同时焊接，以减少应力集中;对同一梁节点，安装垫板后采用先焊下翼缘焊缝，再焊上翼缘焊缝。

在整个钢结构施工焊接过程中质量控制，严格遵循以下要求:雨天不安排焊工作业;焊接过程中每一条焊缝的焊渣都要清理干净，并认真检查焊缝质量;焊接完毕后用角向打磨机将焊缝两侧各100mm范围内打磨干净，以便探伤。对关键部位如挑梁、屋顶梁、钢柱对接焊缝100%探伤检查，其他部位按20%以上探伤检查，检测结果必须全部符合国家标准GB11345-1989《钢焊接手工超声波探伤和探伤结果分级》规定的Ⅱ级上质量要求，尤其是钢柱对接缝、挑粱的焊接的99%以上焊缝焊接质量必须达到I级标准。

3.2 钢结构的除锈与涂装

除绣和涂装是保证钢结构达到预期耐久性要求的重要保证，项目施工中制定了严格的施工步骤和质量控制措施。

除锈与涂装质量控制。一是构件加工及安装完成后，进行全面除锈，及时进行涂装。二是运输、吊装过程中，安排专人随时检查涂装层，及时修补损坏处。三是安装节点的螺栓和焊缝，经检查安装质量符合要求后，在限定时间内完成除锈和涂层工作。

防绣漆质量控制。钢结构在工厂涂装二底防绣漆，现场只需对高强螺栓接头、焊接接缝、运输吊装碰撞损伤部位进行补涂。

防火涂料质量控制。现场涂装防火涂料，涂装前对涂装部位表面进行清理，按二级防火标准设汁要求的涂层厚度和遍数涂装施工。

3.3 钢梁、柱与砌体之间连接处的抗裂处理

为防止钢梁、柱与砌体之间连接不牢，出现开裂、渗水现象，可采用在钢柱上每隔400 mm焊接26拉结筋的处理方法，拉结钢筋伸入墙内1000mm。钢粱、柱“H”形凹槽内均用非规格加气混凝土砌块体填砌，外设置Φ4@150mm的钢筋网片每边伸出柱子翼缘350 mm，外部粉刷保温砂浆。钢梁与砌体的连接构造与钢柱相似。

结束语

多层钢结构住宅体系采用高强轻质墙体材料和高频焊接薄壁H型钢，是降低建筑物自重的一个重要方法，也体现了相对于钢筋混凝土结构的优势，若其价格能进一步降低，则钢结构体系的竞争力将进一步提高，从而使房地产开发商和住户均能获得较大收益，综合应用优势明显。

参考文献

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[2] 郭兵，纪伟东.多层民用钢结构房屋设计[M].北京:中国建筑工业出版社.2005.