淺議鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題及對策

蘇彥文

（普帝龍哆咪集成房屋營銷（重慶）有限公司 重慶 400015）

淺議鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題及對策

蘇彥文

（普帝龍哆咪集成房屋營銷（重慶）有限公司 重慶 400015）

住宅質(zhì)量直接關(guān)系到人們的財產(chǎn)安全和生命安全，本文重點(diǎn)分析了鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于其它結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，探討出在實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)鋼住宅設(shè)計中存在的問題并根據(jù)存在的問題提出了有效的措施。

住宅質(zhì)量 鋼結(jié)構(gòu) 住宅設(shè)計 措施

自上個世紀(jì)九十年代至現(xiàn)代我國鋼鐵產(chǎn)量在不斷地上升，鋼材也廣泛應(yīng)用于住宅建設(shè)，鋼結(jié)構(gòu)住宅與其它結(jié)構(gòu)住宅相比有著獨(dú)特的優(yōu)勢，但目前我國鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計尚不成熟，本文就鋼結(jié)構(gòu)住宅優(yōu)勢的基礎(chǔ)上對鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計過程中存在的主要問題進(jìn)行了探討并作出了相應(yīng)的對策。

1.鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展前景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，住宅產(chǎn)業(yè)化必將成為我國的一個新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，也是我國住宅業(yè)發(fā)展的必由之路。根據(jù)當(dāng)前分析來看，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系作為我國建筑業(yè)的重要組成部分，市場廣闊有良好的發(fā)展前景。第一，鋼結(jié)構(gòu)住宅可以工業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化制作，可以提高生產(chǎn)效率和施工效率，同時，鋼結(jié)構(gòu)住宅屬于綠色環(huán)保型建筑，鋼材可以再生重復(fù)利用，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，鋼結(jié)構(gòu)住宅的快速發(fā)展直接影響到我國住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和前途。第二，目前我國建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率較低，大部分施工都是靠人為操作，屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，而鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)是一種高效率的產(chǎn)業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)，不僅提高了建筑行業(yè)的建筑效率，而且還帶動建材、冶金特別是鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。

2.鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)及其優(yōu)勢

（1）鋼材本身具有高硬度、高強(qiáng)度、自身質(zhì)量輕的特點(diǎn)，在和混凝土結(jié)合下產(chǎn)生了之前不具有的功能，不僅可以擴(kuò)大建造的橫向、縱向空間，而且還可以減輕建筑物的質(zhì)量，有益于城市高層建設(shè)。不僅如此，在地震時鋼結(jié)構(gòu)可以延緩墻壁的倒塌，具有一定的抗震功能。

（2）可以擴(kuò)大建筑空間，充分利用土地資源。鋼材具有高強(qiáng)度、高硬度的特點(diǎn)，與混泥土的結(jié)合可以減少墻壁和梁柱的厚度，能夠充分分隔有效空間。而傳統(tǒng)的磚塊混凝土結(jié)構(gòu)受材料的限制，造成了墻厚、梁柱厚，既減小了空間又影響了房屋整體美觀。

（3）造價低且施工方便。隨著我國鋼產(chǎn)量的不斷提升，鋼材的價格也在下滑，再加上鋼材自身獨(dú)特的優(yōu)勢，減少了施工整體材料的使用量，這就直接降低了成本。其次，鋼結(jié)構(gòu)材料機(jī)械化程度高，大大提高了施工的效率縮短工期，也間接降低了施工成本。

（4）鋼材可以回收重復(fù)利用，符合可持續(xù)發(fā)展的方針。在拆遷建筑物時，鋼材可以進(jìn)行回收回爐冶煉，再生產(chǎn)加工投入市場。

（5）鋼結(jié)構(gòu)住宅可工業(yè)化生產(chǎn)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以預(yù)先在工廠實(shí)行工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)方便且速度快，而且便于施工現(xiàn)場的安裝，使在施工現(xiàn)場作業(yè)量減小。同時，由于施工機(jī)械化程度高，提高了施工效率。

3.鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中應(yīng)注意的問題

3.1 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)體系的選擇

首先，要根據(jù)樓層的高度來選擇適合的建筑體系，一般6層以下采用框架-支撐體系，6層以上采用框架-混凝土剪力墻體系，高層建筑大多采用雙重體系。其次，要根據(jù)建筑物所處位置選擇墻體，在鋼結(jié)構(gòu)體系中墻體分為剪力墻和鋼支撐兩種，剪力墻的延性低，在抗震方面，鋼支撐比剪力墻效果要好，因此，在地震易發(fā)區(qū)應(yīng)該采用鋼支撐結(jié)構(gòu)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計樓板的要求

樓板是銜接每層樓的重要部位，它不僅要承受豎向荷載將其傳給框架，而且還要將水平的力傳到梁柱上，因此樓板的整體受力情況十分重要，同時樓板還需要良好的隔音效果?，F(xiàn)代采用較多的是壓型鋼板組合樓板，這種鋼板整體性很好，承載的負(fù)荷量較大，而且有良好的隔音功能。同時，在地震易發(fā)地區(qū)，梁柱周邊要設(shè)置鋼筋和箍筋，起到對其保護(hù)作用，防止柱子在水平力下把樓板壓壞。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中節(jié)點(diǎn)設(shè)計原則

節(jié)點(diǎn)設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計尤為重要的一部分，它包括梁與梁之間的節(jié)點(diǎn)設(shè)計、梁與柱之間節(jié)點(diǎn)設(shè)計、柱與柱之間節(jié)點(diǎn)設(shè)計、柱帽間節(jié)點(diǎn)設(shè)計和柱腳間節(jié)點(diǎn)設(shè)計。[1]在節(jié)點(diǎn)設(shè)計中，首先要考慮到設(shè)計的安全性；其次要考慮到設(shè)計的合理性和節(jié)省性原則，爭取采用方便可靠經(jīng)濟(jì)適用的施工方法，盡量減少或避免施工現(xiàn)場的焊縫連接，保證節(jié)點(diǎn)設(shè)計安全和有效的對材料的利用。鋼節(jié)點(diǎn)按照受力程度和力量傳導(dǎo)的特點(diǎn)可以分為鉸節(jié)點(diǎn)、剛性節(jié)點(diǎn)和半剛性節(jié)點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑技術(shù)中，剛性節(jié)點(diǎn)和鉸節(jié)點(diǎn)研究的比較透徹應(yīng)用范圍較廣。但在實(shí)際的施工過程中，并不是所有節(jié)點(diǎn)連接的都采用剛性節(jié)點(diǎn)和鉸節(jié)點(diǎn)技術(shù)，而是要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體問題具體分析，使安全性和利益性實(shí)現(xiàn)最大化。例如在梁和柱之間的連接時，往往在弱軸方向和梁連接采用鉸節(jié)點(diǎn)技術(shù)，強(qiáng)軸方向和梁的連接采用剛性節(jié)點(diǎn)結(jié)束。這樣的施工方法并不是憑空想象的，而是有合理的根據(jù)的。因?yàn)殂q節(jié)點(diǎn)技術(shù)簡單但增加了梁跨的彎矩增加用鋼量，使成本上升；剛性節(jié)點(diǎn)技術(shù)雖然復(fù)雜但是可以減少梁跨彎矩減少用鋼量，使成本降低。綜上所述，節(jié)點(diǎn)技術(shù)如何應(yīng)用還是要根據(jù)實(shí)際情況而定的，要綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等因素。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中墻體材料的選擇

墻體材料是對鋼構(gòu)框架墻面進(jìn)行填充的，由于鋼構(gòu)自身具有自重輕、靈活性好的特性，一般不采用自重較大的材料。大部分采用的密度比較小輕質(zhì)的材料。在選取墻體材料時應(yīng)注意選取材料的自重、硬度、保溫性能、防水性能、隔音效果等?，F(xiàn)代建筑中采用最多墻體材料就是蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板，它材質(zhì)輕盈且硬度高而且具有良好的防水、保溫、隔音等性能，不管是室外墻體還是室內(nèi)墻體都可以采用。在墻體與鋼構(gòu)連接過程中，要分析墻體和鋼構(gòu)的實(shí)際情況探索出最有效的方法，提高施工效率。[2]

3.5 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中廚、衛(wèi)防水設(shè)計

鋼材優(yōu)點(diǎn)甚多但也存在著無法消除的缺點(diǎn)，鋼材遇水會造成嚴(yán)重的腐蝕，而廚房和衛(wèi)生間是住宅用水最多的地方，因此廚房和衛(wèi)生間的設(shè)計要重視其防水設(shè)計。目前在實(shí)際建筑施工中，經(jīng)常采用的是結(jié)構(gòu)防水和材料防水，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。具體采取哪種防水方法還是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體問題具體分析。[3]為了更好的實(shí)現(xiàn)廚房衛(wèi)生間防水可以將結(jié)構(gòu)防水和材料防水相結(jié)合并做好排水措施。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中的樓梯設(shè)計

樓梯是連接上下樓層的必要通道，現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛的是壓型鋼板混凝土組合樓梯，壓型鋼板和混凝土的結(jié)合既增加了樓梯承受強(qiáng)度又克服鋼樓梯噪音的缺陷。[4]在設(shè)計時，要根據(jù)整體布局合理安置樓梯位置，同時也要減少樓梯梁與梁之間的連接，這種連接會使負(fù)荷集中起來不利于樓梯的穩(wěn)定。最后，樓梯的設(shè)計還要綜合考慮施工的簡便性和實(shí)用性。

4.鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中解決問題的方法

在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中，既要考慮到鋼結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)勢和缺陷，又要充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，對于實(shí)際設(shè)計中的具體問題要根據(jù)各個環(huán)節(jié)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，找出問題并解決問題。[5]

第一，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中，設(shè)計者要充分到重視節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造的重要性。設(shè)計中要根據(jù)實(shí)際情況和各種節(jié)點(diǎn)連接特點(diǎn)綜合分析采取相應(yīng)的連接方法，既要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性安全性又要盡量實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。

第二，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中，要充分考慮鋼結(jié)構(gòu)部分設(shè)計對整體影響和建筑材料的選取。要根據(jù)樓層的高度來選擇合適的建筑體系，對于選取材料方面也要根據(jù)每個設(shè)計環(huán)節(jié)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。例如，在廚衛(wèi)選材時就要根據(jù)廚衛(wèi)多水的特點(diǎn)選取防水的材料和防水的建筑結(jié)構(gòu)。設(shè)計者始終要明白設(shè)計過程中的每個部分在整體結(jié)構(gòu)中所起到的作用。[6]

第三，在鋼構(gòu)住宅設(shè)計中，要對屋面荷載進(jìn)行合理取值。樓板設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計重要組成部分，樓板除了可以將樓板水平面壓力和隔音效果傳給框架外，還可以將水平的力傳導(dǎo)到梁柱上，因此在設(shè)計樓板的過程中，要盡量使用組合梁，提高樓板的整體性使梁柱整體受力。

第四，在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中，設(shè)計人員要實(shí)事求是靈活運(yùn)用知識合理設(shè)計。對于設(shè)計人員來說，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計是要充分考慮實(shí)際情況進(jìn)行精密計算的，但在實(shí)際情況中，會出現(xiàn)很多突發(fā)性問題，此時設(shè)計人員就應(yīng)該具體問題具體分析了。只有設(shè)計者把設(shè)計工作滲透到日常的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，才能提高設(shè)計能力從而有效的提高工程質(zhì)量。

5.結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)住宅體系安全穩(wěn)定且施工方便簡捷，在現(xiàn)代建筑施工中得到了廣泛的應(yīng)用，但在實(shí)際設(shè)計和施工中仍存在著許多問題，要想整體上提高我國鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量就必須解決鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中的嚴(yán)重不足。本文研究僅是一個起步，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅體系還存在諸多問題，以下幾個方面需要繼續(xù)研發(fā)。

（1）研發(fā)各種抗腐蝕性鋼材

（2）隔墻板材的布置、排版的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化研究，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定以及相關(guān)設(shè)計軟件的開發(fā)；

（3）樓面結(jié)構(gòu)整體受力性能的研究；

（4）結(jié)構(gòu)抗震的計算與分析；

（5）結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化設(shè)計方法、各種大型結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的開發(fā)與研究。

（6）鋼結(jié)構(gòu)住宅施工方法研究

[1]周學(xué)軍 徐源 李國強(qiáng) 楊融謙 侯和濤；波紋腹板工字鋼與混凝土組合梁抗彎承載力的理論分析與試驗(yàn)研究[J]；建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展；2013年

[2]劉任峰；鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題分析[J]；中國建筑金屬結(jié)構(gòu)；2013年

[3]李天 銀加恩；中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]；華北水利水電學(xué)院學(xué)報(社科版)；2013年

[4]潘軍；有關(guān)中高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的探討[J]；陜西建筑；2012年

[5]張曉華 呂亞鵬；鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用淺析[J]；河南建材；2012年

[6]張彩霞 張皓 莊宇 張國忠；鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究中存在的問題及解決辦法[J]；科技信息；2012年

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1007–6344（2015）01–0169–02

福建省教育廳項(xiàng)目 多孔隙瀝青路面材料設(shè)計與排水性能研究（JA11183） 作者簡介：張九香（1972- ），女（漢），湖北荊州人，副教授，碩士，研究方向：道路工程