引 言

住房是民生之要，“住有所居”才能滿足人們對美好生活的向往。現階段，我國住宅基本采用混凝土結構，對于鋼結構住宅來說，缺少成熟設計體系及施工經驗。基于我國國情（鋼鐵產量全球第一）和國家政策（鼓勵發展裝配式鋼結構），我院積極相應國家政策，以滄州地區某項目為實例，開展裝配式鋼結構住宅集成技術研發，推進裝配式鋼結構住宅項目落地。

項目概況

該項目位于滄州市高新經濟技術開發區，屬于滄州市政府重點打造的新技術產業聚集區。規劃用地6.6萬平方米，地上總建筑面積16.6萬平方米，項目功能為住宅。

根據地塊規劃條件，本項目“裝配式建筑不少于總建筑面積(地上計容面積)的15%，其中鋼結構建筑面積不少于總建筑(地上計容面積)面積的7%”，據此選定10#樓為裝配式建筑。為滿足以上規劃條件，10#樓設計為裝配式鋼結構建筑，總建筑面積2.69萬平方米，其中地上31層，總高度89.9m，地上建筑面積26525.5㎡。結構高寬比：西側5.8，東側5.6。抗震設防烈度7度，設計地震分組第二組，場地類別三類場地特征周期Tg=0.55s，基本風壓0.4kN/㎡。

建筑效果圖如下：

裝配式鋼結構住宅技術難點

通過本項目的研發，擬解決限制裝配式鋼結構住宅發展的集成技術問題。本項目技術難點包括：

（1）適應住宅的鋼結構體系

對于新時代的住宅建筑，具有以下幾個特點：

① 尺度小，需充分利用空間，盡量增加使用面積；

② 人員停留時間長，設計階段需考慮在住宅全生命周期中住戶多元化的需求，戶型可靈活分割，具備后期改造潛力；

③ 對建筑品質要求高，具有外立面視覺通透、戶內無漏梁漏柱等要求。

對于鋼結構住宅設計來說，不僅需要考慮結構的安全性，更關鍵的是充分考慮建筑使用功能和建筑效果，即居住舒適度。因此，選擇一個與住宅相匹配的鋼結構體系是一個關鍵技術難點。

（2） 外墻選型及連接節點構造做法

裝配式鋼結構住宅是鋼結構系統、外圍護和內裝及設備系統的集成，而外圍護等相關配套部品在很大程度上決定了裝配式住宅的性能。國內目前鋼結構體系和外圍護體系本身相對成熟，通病常見與兩個系統的連接構造細部。由于沉降、溫度應變、受力等原因，導致部品性能上的不匹配，造成墻體開裂、漏水、隔音差等問題，影響了整體使用品質，進一步限制裝配式鋼結構住宅的推廣。因此，研究適合與鋼結構住宅的外圍護體系及相關配套設計技術是一個關鍵技術難點。

（3） 配套的內裝設計及節點設計技術

傳統混凝土住宅，內裝專業往往介入項目時間節點較靠后，導致出現細節處理不適合住宅建筑情況普遍。尤其是對于裝配式鋼結構住宅這個新興產品，缺少成熟的設計體系與施工經驗，如何統籌考慮結構、內裝之間的關系，全面提升裝配式鋼結構住宅使用品質。因此，研發與裝配式鋼結構住宅配套的內裝設計及節點設計技術是一個關鍵技術難點。

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裝配式鋼結構住宅集成技術

針對以上技術難點，基于本項目，研發裝配式鋼結構住宅集成技術，主要包括：

（1）適應住宅的裝配式鋼結構體系

本項目創新采用“CFT扁柱鋼框架+支撐”體系，與建筑匹配度高，可實現住宅大空間、房型可變等需求，滿足住戶在建筑全生命周期內的使用需求. 該體系采用扁柱、鋼框架梁柱寬度均控制在墻厚度范圍以內，采用與內裝一體化設計，可有效避免“露梁露柱”等不利情況。

戶內鋼梁內嵌于樓板中，梁底平板底，實現戶內無梁，可提升建筑凈高，實現建筑功能高標準的要求；梁柱節點采用改進的橫隔板貫通式節點，充分考慮施工可行性與便捷性。

本項目典型平面建筑與結構關系：

扁柱鋼框架-支撐結構體系：“點（鋼柱）”式結構代替“線（混凝土剪力墻）”式結構，建筑空間可靈活布置，可滿足建筑大空間、戶型可變的需求，滿足住戶在建筑全生命周期內的使用需求。

左圖：混凝土剪力墻結構體系   

右圖：扁柱鋼框架-支撐結構體系

鋼結構構件占用空間小；施工速度快，工期可節約1/3。

鋼結構重量輕、強度高，抗震性能好；鋼結構更綠色環保，更符合住宅實現標準化設計、工業化生產和土建內裝一體化的趨勢。

該體系可實現構件標準化、模數化的工業化生產，現場安裝方便，施工周期可控制為4天/層，比原混凝土結構及PC結構（6天/層）施工進度加快約1/3。7度區百米級高度鋼結構住宅用鋼量僅為90kg/㎡左右，鋼結構比PC結構自重輕，基礎造價可節省約10%。

（2）ALC條板的配套設計技術

通過對維護系統進行系統的比選，考慮維護系統與主體鋼結構的匹配性，以及住宅建筑對保溫、氣密等性能高標準要求，同時兼顧施工難度、墻體自身性能、造價、裝配性等方面要求，選用了與鋼結構住宅相配套的ALC板。

ALC墻板能滿足建筑保溫隔熱、耐火、美觀等住宅建筑功能需求；同時其施工效率高，工藝成熟，質量有保障。

ALC墻板板材規格較小，拼縫較多，因而設計時需考慮拼縫的處理方法。本項目設計上充分考慮拼縫的處理，對主體結構與維護系統的連接問題，墻體的隔聲、保溫、防水防滲問題，給出成套的解決方案，形成了鋼結構住宅ALC條板的配套設計技術，包括主體結構與ALC外墻的柔性連接節點、下ALC外墻的防水保溫構造做法、ALC條板與砌塊墻連接節點以及ALC條板的防裂措施。

（1）優化了主體結構與ALC外墻的柔性連接節點，實現結構與維護系統的一體化設計。

（2）基于主體鋼結構特性，研發了以下ALC外墻的防水保溫構造做法。

（3）研發了ALC條板與砌塊墻連接位置的新型節點。

（4）基于內裝的一體化設計。

區別于傳統混凝土住宅，鋼結構住宅具有自身的特點，需統籌考慮結構、內裝之間的關系，實現裝配式鋼結構住宅使用品質全面提升。

基于本項目，研發出鋼結構住宅基于內裝的一體化設計方法，將建筑細部構造與內裝效果有機結合、統籌考慮，對鋼結構住宅的梁柱交接處構造設計進行優化，設計兼顧防火涂料和內裝的裝飾面層做法，使施工工藝流程更加合理化；同時注重鋼結構與ALC墻板的結合點細部處理，并能夠有效減少因鋼結構溫度形變而帶動墻體變形產生的表面裂縫，最終達到高標準的建筑效果。

基于內裝一體化的裝修整體效果：

在本項目設計之初即考慮到內裝完成效果，梁柱節點的節點板采用內插板形式，一側凸出柱邊30mm，插板側面則采用10mm厚薄型防火涂料，隔墻面抹灰后與隔板完成面齊平，解決梁柱節點凸出墻面的問題，實現結構與內裝一體化設計以及施工。具體做法如下圖5所示，可以看出室內墻體與梁柱外皮在同一平面。該節點從內裝完成效果出發，解決了鋼梁、柱節點凸出于墻面的情況，在滿足建筑本身防火要求的同時兼顧了內裝完成效果的美觀性。

結 語

“裝配式鋼結構住宅集成技術”可進一步完善裝配式建筑設計技術，為實現建筑工業化提供堅實的技術支撐，同時推動裝配式鋼結構住宅的發展，激發建筑相關新興產業的發展，實現建筑產業化。該技術具有可推廣性強、經濟性好等優點，可因地制宜的廣泛應用于全國范圍內的裝配式住宅中。

來源：TJAD數字中心與工程技術研究院