高剑栋
（陕西建工集团第一建筑工程有限公司，陕西西安710077）
摘要：钢管混凝土已广泛地应用到各个工程领域，尤其是它在住宅中的应用，使其由高层建筑中的应用过渡到小高层、多层建筑中的应用，为其发展创造了广阔空间。本文就钢结构住宅存在的问题，以及优缺点、主要构件的设计等问题作了深入细致的探讨。
关键词：钢管混凝土；住宅；结构；问题；体系；设计；优化研究
中图分类号：TU3U44文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0140-01
我们这里探讨的钢管混凝土住宅结构，实际上是指在该结构体系中承受压力的柱采用钢管混凝土构件。下面就该结构的优缺点等进行阐述：
一、钢结构住宅存在的几个问题
1.一些钢结构住宅的设计不是以建筑本身为主，因此，开发的住宅不太好用。目前，有些钢结构住宅的开发中，把钢结构的问题视为最重要的，因此，以结构专业为主，这是一种误区。无论是何种结构建筑，买主关心不是用什么结构，而是房子是否好用，布置是否合理，住在里面是否舒适，是否实用，功能是否齐全。住宅关注的是人，设计要以人为本。钢结构住宅是住宅，而不是住宅钢结构。
2.钢结构住宅的配套设施和围护结构的材料不完善。钢结构住宅体系是一个综合的、复杂的技术体系，它涉及墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系。现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在防热、保温、通气、防渗以及耐久性等方面的要求。连接的配件及方法，也不很完善，使用不方便。
3.钢结构住宅要求应用大量的新技术，我国专门研究钢结构住宅的人员较少，大多数设计和施工单位在传统结构体系方面有专长，而在钢结构住宅方面缺乏相关的人才。由于我国钢结构住宅尚处于开发阶段，施工技术人员更是奇缺。培训技术人员是发展钢结构住宅的重要环节。
4.全国没有统一、系统的推广钢结构住宅的方式方法，各单位的研究工作均是从头开始，经验不能很好地借鉴、传承，经验推广工作做得不够理想。对于钢结构住宅的总的发展规范还不够。有关部门，在总结以前的经验，指出未来的发展方向上做得还不够。
5.宣传力度不够，与地产商的联系还不够，许多地产商认为钢结构住宅要贵得多，因此不敢做。其实，这是一个误解。钢结构住宅和其他住宅比较起来，一般情况下造价并不高，与混凝土结构基本持平，但是它的使用面积会增加不少，一般达到5%，综合造价还是比较低的。
二、钢结构住宅的优点
1.钢结构具有许多优点：首先，重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1/2左右；可满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4％左右。
2.抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看，钢结构住宅建筑倒塌数量最少的。
3.钢结构构件在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求。
4.钢结构工厂制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部品配合。
5.钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。
三、钢结构住宅结构设计体系
1.结构体系选型
对低、多层住宅，目前国内外常用的结构体系主要有：
（1）冷弯薄壁型钢体系
构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅等改造工程，使用了该体系，效果较好。
（2）框架
目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主，弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证，因此设计施工时须慎重处理。
（3）框架支撑体系
在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为多重抗侧体系，而且梁柱节点，柱脚节点可设计成铰接、半刚接，施工构造简单，基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。
（4）框架剪力墙体系
在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材，采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架，然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接，便可形成新型剪力墙。另外美国，澳大利亚等国还开发了交错桁架体系，比较新颖。
2.主要构件设计
（1）柱
前已述及，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，同时应该考虑强柱弱梁要求。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3～10，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字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。
（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－现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢－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。
四、结语
钢管混凝土在我国的发展只有几十年，但发展速度非常快，如今，已广泛地应用到各个工程领域。尤其是它在住宅中的应用，使其由高层建筑中的应用过渡到小高层、多层建筑中的应用，为其发展创造了广阔空间。因此，钢管混泥土住宅结构的优化将成为经济发展新的研究课题。