国内高层钢结构装配式住宅正处在起步的阶段，还没有构建起统一的且占据主流地位的结构体系。在住宅领域应用比较多的结构体系包含钢管束剪力墙结构体系，矩形柱框架支撑结构体系，异形柱框架支撑结构体系等等，着重针对这三类结构体系以及当前主要存在的问题展开分析。

1  钢管束组合剪力墙结构体系

1.1 主要构件及节点做法

1.1.1 钢管束剪力墙

由方钢管以及卷边U形钢单元依次连接所构成的钢管束剪力墙，其形状存在一字型、L形、T形、C形、Z形、十字型等等，当中应用数量最多的是L形、T形以及Z形。钢管束剪力墙是由用于转角处的方钢管与用于墙肢部位的冷弯卷边U形槽组焊而成的，其壁厚通常是4至8毫米，底部加强区壁厚一般不少于6毫米，其他部位不少于4毫米。墙体厚度一般有130毫米和150毫米这两种规格，也能够依据受力状况对墙体厚度进行调整（一般不超过200毫米）。那钢管束剪力墙的竖向长度呢，通常是在大概9 m这样的范围哦（在按照3层作为1节的情况下），不过它可以依据安装工艺的状况以及吊装设备的情形来予以调整呢。

1.1.2 制作与安装

钢梁在工厂制作，钢柱在工厂制作，钢管束分片在工厂制作，钢管束分片要在现场焊接组装，组装成符合设计要求的L形容貌，钢管束分片再在现场焊接组装，组装成符合设计要求的T形容貌，钢管束分片还在现场焊接组装，组装成符合设计要求的Z形容貌等，依据图纸要求焊接节点板，依据图纸要求焊接加强板，依据图纸要求开设预留钢筋孔，最终完成吊装前的准备工作。

钢管束剪力墙的吊装，钢梁的吊装，钢柱的吊装，与些其他钢结构住宅基本相同，一般按3层1节 。于本柱节内（通常是3层），在完成安装并校正之后，焊接所有的梁与柱、梁与墙；接下来，检查验收本柱节范围内的结构，尤其着重检查焊接质量、高强度螺栓连接副以及结构尺寸偏差，待全部符合要求之后，才可以浇筑墙内、柱内的混凝土；钢管束剪力墙以及矩形钢管柱内均浇筑无收缩自密实混凝土，经由试验确定的混凝土配合比，除了要满足设计要求的强度指标外，还得考虑浇筑工艺要求，挑选合理的混凝土坍落度，以此确保混凝土的浇筑质量 。

1.1.3 主要节点做法

那钢管束剪力墙，它属于一种新型的结构形式，和传统那儿的钢结构不一样，因为它节点连接这块存在着缺陷，导致钢管束竖向截面没办法全都焊接，就是位于墙体内的竖边是没办法焊接的，所以，必须得去关注管道束剪力墙相关节点的做法。

（1）钢管束剪力墙竖向的连接所作的具体方式。1）底部的连接节点：钢管束剪力墙向地下一层进行深入，于地下二层结构的顶标高处把预埋件设出来，钢管束剪力墙跟预埋件利用焊接来进行连接，并且增添加强板进而保障节点连接的强度。2）中间的对接节点：鉴于钢管束竖向的连接存有不足之处，处于墙内的钢管壁没办法焊接，致使连接节点变成薄弱部分。为此采取如下加强举措：于连接处增添过渡钢板，该过渡钢板要焊接至下部钢管束剪力墙顶部（且吊装前需焊接完成），且上部钢管束剪力墙与过渡钢板运用全熔透焊缝；于钢管束接缝处的钢管空腔内设置补强钢筋，如此在混凝土浇筑之后便能提升墙体的整体受力性能 。

（2）钢管束跟钢梁连接的节点，鉴于钢管束的钢板厚度不大（通常是4至6毫米），要是直接和钢梁实施焊接，是没办法满足节点那局部受力需求的，所以采用增添补强钢板的做法，也就是在钢管束连接处率先焊接补强钢板（借助角焊缝联合塞焊，于钢管束外侧贴焊补强钢板），钢梁连接板与补强钢板进行焊接。

（3）连接节点是钢筋桁架楼承板跟钢管束之间的，因为钢管束剪力墙起到了阻挡，所以钢筋桁架无法穿过钢管束，于是在该部位需要设置钢板支座来支撑楼板，钢板支座可采用角钢贴焊在钢管束外侧，附加钢筋以及通长钢筋要穿过钢管束，钢管束需预先开孔。

1.2 优缺点分析

1.2.1 主要优点

其空间布置具备灵活性，受力性能良好，此体系借助钢管束剪力墙来承受竖向荷载，承受水平荷载，承受地震作用，将钢结构建筑工业化与剪力墙结构布置的灵活性予以有机结合，极为适用于住宅项目，构件标准化程度高，工业化水平高，钢管束所采用的方钢管可以标准化生产，U形冷弯卷边槽形钢也能够标准化生产，制作工艺简便，并且能够依据设计要求组合成不同形状。

1.2.2 主要缺点

现场焊接量是比较大的，施工速度并非很快，这是因为钢管束的组成构件，也就是方钢管、U形槽，它们之间是要满焊的，而因为方便运输的缘故，工厂只能焊接成一字形，之后需要在现场组装成L形、T形、Z形，这就导致现场焊接量很大，并且，钢管束上下段之间同样是通过焊缝连接的，焊接量既大且焊接难度还高。目前，钢管束结构体系截至当下还没有国家或者行业标准，设计审图必须经过专家论证才能够使用。

2  矩形钢管柱框架支撑结构体系

2.1 主要构件及节点做法

2.1.1 结构构件

选用成品矩形钢管作为矩形钢管柱，其加工的成本是较低的，当壁厚大于12 mm之际应采用焊接截面 ，依据受力的要求，能够在钢管内部浇灌自密实无收缩细石混凝土，采用热轧或焊接H型钢来制作钢梁，钢梁翼缘宽度比不上墙厚，采用热轧H型钢或方钢管制作中心支撑，以此来承受水平荷载以及地震作用 。

2.1.2 制作与安装

矩形钢管柱框架支撑结构体系的构件含有矩形钢管柱，还有H型钢梁以及中心支撑，矩形钢管柱要尽力运用成品矩形钢管来加工，在壁厚大于12 mm的情况下要采用焊接截面，鉴于矩形钢管柱宽度比较小，仅仅有150~200 mm，焊接之时要采取办法以防出现扭曲变形。

2.1.3 主要节点做法

由于矩形钢管柱它那个截面比较小，从而成品矩形钢管没办法去增加内隔板，焊接截面固然能够增加下内隔板，然而因其截面实在太小致使焊接变得困难。若要解决梁柱节点连接方面的问题，通常会采用这样两种节点形式。其一，截断矩形钢管，然后焊接贯通加劲板：这种节点是把钢管柱截断以后，于跟钢梁上下翼缘相对应的位置去焊接贯通钢板，以此保证节点受力能够得到可靠传递。（2）外贴钢板加强的做法是，当钢梁跟钢柱外表面处于齐平状态时，能够在矩形钢管柱的外侧进行贴焊加劲板的操作；当钢梁的侧边对应于矩形钢管柱的中部位置时，可以在矩形钢管柱上开槽来焊接贯通加劲板。此做法跟钢管束剪力墙以及钢梁连接节点相类似。

2.2 优缺点分析

此体系的关键优势在于，施工所需成本低廉，并且能够达成室内不显露梁柱的条件；其主要不足是适用的高度较为有限，主要应用于高度处于50米以下的住宅建筑。

3  异形钢管柱框架支撑结构体系

3.1 主要构件及节点做法

3.1.1 结构构件

构件含有异型钢管柱、H型钢梁以及钢支撑，当中H型钢梁、钢支撑的做法跟矩形钢管柱框架支撑结构是一样的，着重介绍异型钢管柱了。异型钢管柱是由方钢管与U形槽构成的，方钢管的规格是150 mm×150 mm，U形槽宽150 mm，长度在150~600 mm之间；方钢管跟U形槽的壁厚是相同情况，一般是6~20 mm。当壁厚不大于是12 mm的时候能够采用成品钢管以及卷边加工的U形槽；壁厚要是大于12 mm的时候，就得采用钢板焊接来制作方钢管还有U形槽了。若U形槽加工困难，可采用相同截面的矩形钢管代替。

3.1.2 制作与安装

异型钢管柱框架构造的体系里，梁、支撑跟矩形钢管柱结构体系维持一致，制作起来安装简便装配式钢结构住宅，施工时难度较小，可是异型钢管柱的制作以及安装难度比较大，主要的难度情况是这样的。其一，材料采购存在困难。市场售卖的方钢管壁厚通常是5至10毫米，要是壁厚超过12毫米那就需要采用焊接截面，小截面的箱形柱加工相对繁杂，且焊接变形不容易把控；U形槽需要定制，鉴于宽度仅仅150毫米，加工难度极大，所以在实际工程当中大多会用矩形管来替代。其二，焊接量比较大。异形钢管柱，其纵向焊缝数量较多，并且全部都要求进行满焊操作，如此一来，造成焊接量极大；而且因为截面呈现出不对称的状况，大量的纵向焊缝极易出现扭曲变形的情况，所以在制作时必须使用特别的工装去控制焊接变形。连接节点，施工难度颇高。而异形钢管柱竖向对接节点连接颇为困难，内侧方钢管立边没办法直接实施焊接，需要预留焊接段，等到内侧焊接完毕之后再会焊接预留段，钢梁与钢柱连接还得增加补强板。

3.1.3 主要节点做法

钢管柱对接节点：异型钢管柱上下对接时，内侧钢管柱立边不能直接焊接，要预留连接段，在每个柱肢预留，等中间钢柱焊接完后，再把连接段焊接好。钢柱与钢梁连接节点：异型钢管柱与钢梁连接处，外贴加强板，与钢柱采用周边角焊缝和中部塞焊缝结合的方式连接，这相当于加厚钢柱连接段钢板，在加强钢板上焊接连接板，以此与钢梁实现刚性连接。

3.2 优缺点分析

这一体系的突出优点在于，室内不会露出梁柱，能够满足建筑方面的要求，受力状况合理，有着较高的承载力；而其不足之处在于，加工难度比较大，成本相对较高，当前还没有制定相关标准，在审图的时候需要专家进行评审。

4  钢结构住宅现存主要问题

4.1 结构体系有待完善

传统的那种钢结构体系，和市场主流户型的匹配程度不高。新型的钢结构体系呢，还有需要去完善的地方。并且，尚未形成成熟的钢结构住宅结构体系。

4.2 围护系统有短板

存在着与钢结构住宅相配套、成熟的围护体系的缺失情况，尤其是适用于高层钢结构住宅的外墙板存在着缺少的状况，这成为了对钢结构住宅发展起到制约作用的主要原因。

4.3 防腐蚀问题未解决

处于与钢筋混凝土建筑相比较的状况之下的钢结构建筑，存在着两个较为突出的缺点，那便是防腐以及防火方面的问题。防火方面的问题，尽管能够借助涂覆防火涂料、运用防火板、进行包裹混凝土等方式来加以解决；然而依据现行规范，对于防腐蚀问题而言，都有着定期进行油漆维护的要求，在住宅使用的整个过程当中，面对着数量众多的业主，实际的操作难度是非常大的 。

4.4 建筑成本偏高

尚未形成完整产业链的钢结构装配式住宅装配式钢结构住宅，缺少那种得以被复制、大面积去推广的建筑体系，因而形成不了规模优势。钢结构装配式住宅跟传统的现浇钢筋混凝土结构比起来，其直接成本是高的，建造所需要的时间也是长的。

5 发展思路

5.1 完善装配式建筑标准及图集的制订工作

以大力推进装配式建筑发展的那个政策为背景，我国已然制订了一批跟装配式建筑有关的标准，然而却依旧没办法满足需求，应当从国家层面着手去推动钢结构装配式建筑结构体系以及围护体系的研发工作，还要完善相关标准的制订事宜。

5.2 研究解决钢结构住宅防腐蚀问题

如今，钢结构防腐蚀这件事情，已然变成了限制行业向前发展的关键要点，针对钢结构住宅，应当开展专门的研究，去制定出合理并且能够执行下去的防腐蚀方案 。

5.3 推进EPC工程总成本管理模式

住宅是钢结构装配式的，它属于一个完整的建筑系统，这种系统特别适用于工程EPC总承包管理模式，该模式下由工程EPC总承包单位去完成设计工作，完成采购工作，完成土建工作，完成钢结构工作以及完成装修等环节的工作，如此这般有利于各专业得到协调，有利于质量得到控制，有利于进度得到控制，也有利于成本得到控制。

6 结束语

按照分析，制约钢结构装配式住宅发展的主要因素如下：其一，尚未形成成熟的结构体系；其二，缺少配套的成熟的外墙做法；其三，人们对钢结构住宅的接受程度偏低；其四，钢结构优点在住宅领域表现不明显；其五，钢结构防腐蚀问题还没有可靠的解决方案。要通过改进上述这些问题，助推装配式钢结构住宅走向成熟 。

摘自《建筑技术》，石志辉，曹跃冲