钢材结构
钢材结构
钢结构是以钢材为材料制作承重构件的结构，钢结构房屋因具有自重轻、地基造价低、适合软弱地基、安装简便、施工速度快、工期短、投资回收快、施工污染少、抗震性好等综合优势而受到各方的重视。
钢结构与砖混结构、混凝土结构等其他结构相比，在使用功能、设计、施工、综合经济性等方面均具有优势。住宅建筑采用钢结构的优势主要体现在以下几个方面：
1. 功能区域合理布局
利用钢材强度高的优势，设计可以采用大开间布局，使建筑平面划分合理，灵活便捷，打造开放式住宅。但传统结构（砖混结构、混凝土结构）由于材料性质限制了空间布局的自由度，以往开间一般为3.2米、3.4米、3.6米，如果开间过大钢结构混泥土住宅，就会造成板材厚、梁高、柱大，出现“肥梁肥柱”现象，不仅影响美观，而且增加自重，增加造价。购房者在做二次装修时，往往自行更改墙面位置，增加了隐患。
2.重量轻、抗震性好
对于相同建筑面积的建筑物，钢结构自重较轻，经比较，六层轻钢结构房屋的自重仅相当于四层砖混结构房屋的自重。另外，钢材具有延性，能较好地消耗地震带来的能量，因此抗震性能好，结构安全性高。
3、施工方便，工期短
钢结构构件可在工厂制造，现场安装，由于现场工作量小，对周围环境污染少。同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。据统计，同样面积的建筑，钢结构比混凝土结构施工工期可缩短三分之一，并可节省模板材料。
4、综合成本低
由于其重量轻，减少了基础成本，总体材料使用量减少，直接成本减少，施工周期短，间接成本减少，因此总体建筑成本较低。
5.满足住宅产业化和可持续发展的要求
钢结构适合工厂化大批量生产，工业化程度高，还可集成节能、防水、隔热、门窗等先进成品成套应用，集设计、生产、施工为一体，提高住宅工业化水平。
综上所述，钢结构是一种适合创新的住宅结构体系。钢结构可以根据不同的审美和功能要求设计出各种形状、尺度和空间。制造商可以高精度、高质量、高速度地完成，使建筑达到既美观又经济的效果。随着高科技的发展，人们的观念和生活方式会不断更新和变化，对住宅整体品质的要求也会不断提高。为此，住宅设计必须考虑与这些不断变化的因素的协调和适应，从而创造出一个灵活设计的新世界。而钢结构正是最适合灵活住宅设计的结构体系。
结构方案选择
1.钢框架-钢筋混凝土剪力墙混合结构
由于原为钢筋混凝土结构，因此保留了钢筋混凝土剪力墙。这种结构形式的优点是比全钢结构造价便宜，电梯间墙既是承重墙又是隔墙；缺点是施工复杂，特别是由于本项目建筑平面特点，混凝土墙不能先于钢结构施工，影响了钢结构的进度。在原混凝土结构的结构布置条件下，利用钢结构柱网大的特点，将1、3、4轴上的四排柱改为三排柱，1/4轴上只保留G轴上的一列柱，减少了柱子数量，减少了柱截面，充分发挥了钢结构的优势钢结构混泥土住宅，为租售楼创造了有利条件。
2.钢框架-支撑体系纯钢结构解决方案
此方案也能较好地满足建筑平面的要求。结构优点是自重轻、地震影响小、减小钢-混凝土剪力墙结构平面刚度偏心、延性好。缺点是造价比钢-混凝土混合结构高。经过竣工后的实际比较，为使钢-混凝土混合结构施工合理，采用本文第3节方案后，实际用钢量与纯钢结构相差无几。
型钢混凝土剪力墙的用途：
1、本工程为什么采用型钢混凝土剪力墙：
1）合理的施工流水作业，加快工期。本工程建筑平面内的剪力墙尚未形成独立的筒体结构，无法先施工。国内许多钢-混凝土混合结构均为筒中筒结构，筒内可先浇筑6~10层混凝土墙，再进行钢结构安装。本工程若采用一般混凝土剪力墙，钢结构与各层墙体需同时施工，势必影响钢结构进度，失去钢结构快速施工的优势。因此，本工程在混凝土剪力墙内设置钢柱、钢梁及斜撑，形成临时稳定结构，与钢框架同时安装，形成整体框架支撑结构，安装完毕后再逐层浇筑钢筋混凝土墙体。这样，钢结构安装与混凝土作业分开进行，互不影响。
2）在钢-混凝土混合结构施工中，钢梁的安装误差是混凝土墙的近十倍，而且由于混凝土墙的挠度，钢梁经常出现难以就位的情况。在本工程中，在墙体内设置钢框架后，将与钢梁连接的预埋件与墙体内的钢框架柱连接起来，这样既可以控制钢结构误差，又可以准确将钢梁就位，不会再出现钢梁安装困难的问题。
3）某项目十层以下为停车库，因需容纳200个停车位，面积十分有限，根据车辆布置要求，1轴剪力墙无法上下连贯，需进行局部结构转换。上部墙体内的钢框架在底部形成型钢混凝土柱作为支撑构件之一，较好地满足了上下转换结构的要求。
4）钢框架的设置提高了钢框架混凝土剪力墙的承载力和延性。增设钢框架柱可以减少混凝土截面和竖向配筋，提高墙体的抗压、抗弯承载力。
2、型钢混凝土剪力墙构造与施工：在墙体端头及转角处设置钢框架，在外侧钢框架梁处挑出钢支架，与预埋件连接，顶部焊接连接板，用高强螺栓与钢框架梁腹板连接。由于墙体内钢框架柱、梁较小，作为临时支撑结构，在此状态下按6层钢框架-支撑结构计算，承受风荷载和常规荷载，可满足侧向位移限值要求。因此，施工时要求钢结构安装及混凝土浇筑不超过6层。实践证明，在建筑中设置型钢混凝土剪力墙的做法，取得了预期的效果。
简要讨论
1、一般高层建筑结构在结构计算分析中具有明显的特征，由于建筑平面，剪力墙强度大，所以基本上都是剪力墙承受水平力，结构的变形性能具有明显的剪力墙结构特征，钢框架主要承受竖向荷载，不能起到第二道防线的作用，因此在设计中保证剪力墙良好的抗震性能非常重要。
2、该建筑高宽比为6，正好是极限，建筑面积小，剪力墙偏心，平面、竖向造型不利于抗震，若采用纯钢结构钢框架-支撑体系，更有利于增强抗震性能。
3、与结构计算分析相比，本工程的构造、连接节点、焊接质量、材料选择等更为重要，是保证结构安全和施工质量进度的重要环节，本工程在设计中对这些方面给予了充分的重视，并采取了相应的措施。
4、钢结构框架采用大柱网，构件数量少，标准楼层仅需9根柱子，对于狭窄的施工场地，减少构件吊装次数，可提高安装效率。
5.在钢-混凝土混合结构中采用型钢混凝土剪力墙或在混凝土墙内设置结构型钢，有利于钢-混凝土混合结构的施工，提高承载力，增强延性。
