住宅产业化背景下钢混(RC)住宅建筑结构设计思考

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摘要：总结近几年我国建筑趋势和发展特点：建筑的高度在不断增加，结构的体型日益复杂，以混合、组合结构为主，涌现了一些新型的结构体系；面对住宅产业化的大背景下，钢混结构较于木质、钢结构的建筑成本、性价比等综合优势，无疑成为了住宅建设结构最常用的主体结构。本文，就钢混组合结构在住宅产业化背景下的发展与结构设计上进行思考与阐述；进一步加以分析和理论指导总结，以期能为我国实际工程结构设计者提供一些理论和技术支持。

关键词：住宅产业化；钢混结构；设计应用

土地稀缺已成为不争的事实。在这样的背景下，受地域价值、特别近年来我国土地价格的影响,带来的房地产业的成本增长，从国家倡导节能以及低碳的政策基础上，上述两种结构方式在我国目前都并不可行，因此我国多数房地产商家选择钢筋混凝土结构来进行住宅产业化的尝试，而钢筋混凝土在香港、新加坡、日本等地已经成为产业化的主流。而从建筑主体类型发展来看，而钢混结构也越来越多的被应用于高层、超高层住宅！

一、钢混（rc）结构在建筑主体结构设计中的应用

随着我国住宅产业化大形势下，从住宅的材料上来讲，不同的材料，其产业化的成本是不一样的。通常来讲，住宅材料结构主要有钢结构、木结构和钢筋混凝土（RC）结构三种形式。从实施产业化的先例来看，木结构和钢结构搞产业化比较容易也相对多一些，但是木结构在中国是绝对行不通的，因为中国没有那么多的森林可砍伐，产业化木结构方面在中国不可行，国家也不可能出这样的规范，如果没有这样的规范就不能称之为真正的产业化。第二就是钢结构，钢结构虽然可以产业化，但却成本高昂。如果采用钢结构实施产业化，企业的相关成本将会在原有基础上每平方米增加200元至300元（数据统计依据2010年的价格对比）不等。目前，即使在住宅产业化程度较高的日本和美国，钢结构也不可能成为主流，这虽然和他们大量采用木结构有关，更重要的也是和钢结构偏高的成本有关。我国高层、超高层建筑不断涌现。建筑师们设计了众多复杂体型和内部多变的高层建筑，我国高层建筑的复杂程度已位居世界前列。高层建筑除了要满足建筑使用功能的要求，还越来越重视建筑个性化，在建筑艺术造型方面的创新也使得高层建筑的平面、立面极其异形化、特殊化。各种新的复杂体型及复杂结构大量出现：体型复杂的连体结构、楼板开大洞形成的长短柱、楼板与外框结构仅通过若干节点连接，悬挑、悬挂，大跨度连体的滑动连接等。

二、钢混（RC）建筑结构设计中联合其它新技术的应用

1、抗震技术的应用

由于高层、超高层建筑具有超高超大、功能复杂、造型新奇的特点，规模和复杂程度在国际上可谓少见。许多建筑突破了我国现行相关技术标准与规范的要求。目前来看，减震控制技术研究与应用在我国高层建筑中有了较大进展。隔振技术较为成熟，在工程中有一定应用，主要用于高烈度的多层、小高层建筑，如北京通惠家园地铁枢纽建筑，甘肃陇南将橡胶隔振垫用于砖混结构楼房。目前，多项采用隔振技术的房屋建筑正在设计建造中。

2、抗风设计的引入与研究

我们在抗风设计以及规范化研究方面还有较大差距。当前国内的一些测试设备仍不能满足工程实际的需求，需要研究更合理的方法，在结构抗风设计方面加强研究，为工程提供技术支持。

3、防火方面的应用（以北京国贸三期工程为例）

国贸三期工程总建筑面积54万平方米，主塔楼总高330米，地上层数为74层，地下为4层，钢结构截面大、单件重、连接复杂，总用钢量达5万多吨，抗震等级8级，设计难度和施工难度为世界超高层建筑结构领域所罕见，是目前北京的第一高楼。美国“911”事件后，施工承建方：“中建一局集团建设发展有限公司”对国贸三期设计方案作了相应调整。为了保证建筑物未来的安全性，在经过论证和修改后，设计该楼的建筑方案采用了4万吨钢筋、18万立方米混凝土与5.5万吨钢结构组合形成的钢骨型钢混凝土结构，并采用耐燃时间高达3小时的防火涂料对钢结构进行防火处理。这样设计的结果是，大楼能够有效地减少飞行器撞击所带来的损害，从而提高了主楼自身的耐火性能。而按照此前的设计方案，该大楼全部由钢结构组成，一旦遇到同样问题，钢结构会因高温快速熔化，导致主楼快速坍塌。另外，针对火灾，为了确保人员安全，国贸三期主塔楼分别在14层、28层、39层、55层和74层设计了5个避难层，避难层四周采用防火材料和加固结构，装有防火隔烟系统。将来大厦投入使用后，避难层非但不能改作他用，不能加锁关闭，而且还可能会放置一些食品和水，并随时更新。

三、住宅产业化下带来设计和承建行业全新的挑战

随着住宅产业化形势的不断发展，随着我国超高层住宅的响应政策的出台，未来，无疑会给本土设计行业及承建方带来了巨大的挑战。随着经济社会的发展，作为二三线城市出现的一幢幢拔地而起的超高层建筑。不仅对开发商是一种全新的挑战，对房地产这条产业链上的设计行业、承建行业也将带来全新的改变。相对普通住宅而言，超高层住宅设计复杂，对项目设计及管理水平要求严格；超高建筑物中每隔一定距离须加设避难层；在施工设计上的要求更加严格，尤其是对消防、防震、防风的指标要求很高，例如对玻璃等建筑材料的选择格外严格，同时由于高处的湿度、风力影响等特殊要求，也给设计、施工带来了很高的难度。由于超高层住宅建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免地存在，在结构设计中一方面考虑异型柱的使用，另一方面在户型设计中要充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用。再有，高层建筑与其它建筑之间的最大区别，就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核”（ Core ）。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑的空间构成模式。

四、总结

我国住宅产业化的一系列响应政策的出台，必将给我国的设计行业，尤其是承建行业带来全新的格局。尽管目前还达不到洗牌的程度，但也将是一场残酷的淘汰赛。而要改变这样的局面，求变将是唯一的出路。依旧以国贸三期工程为例，国贸三期属于超高层建筑，构件有大型化、异型化的特点，致使施工技术和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解决了许多普通超高层钢结构施工中没有出现过的问题，尤其是针对倾斜结构的安装、钢板墙的安装、腰桁架的安装等一系列施工技术，是对我国复杂高层钢结构施工技术的有力补充，同时对国内建筑钢结构行业的持续发展起到了积极作用。

参考文献

[1]王德敬；高层建筑的结构体系；《中国新技术新产品》2009，（24）.

[2]欧李波；对高层超高层建筑结构的施工技术探讨；《建设科技》；2009，（9）.

作者简介

辛晓山，男，青海省民和县人， 1974年9月出生，现为工程师及国家二级注册结构工程师，主要研究方向是工业与民用建筑结构，单位：青海省化工设计研究院有限公司）