關(guān)于多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的分析

蔣寶鋒東營市建筑設(shè)計(jì)研究院，山東東營　257091

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關(guān)于多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的分析

蔣寶鋒
東營市建筑設(shè)計(jì)研究院，山東東營257091

摘要隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，住宅設(shè)計(jì)也在不斷發(fā)生變化，傳統(tǒng)的住宅結(jié)構(gòu)不斷被新的住宅設(shè)計(jì)所取代，其中輕型鋼結(jié)構(gòu)就是新型的住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種房屋結(jié)構(gòu)具有建造周期短、成本低、結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點(diǎn)，在國際上得到了快速發(fā)展。本文主要對(duì)我國多層輕型鋼結(jié)構(gòu)的住宅設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對(duì)其設(shè)計(jì)特點(diǎn)和基礎(chǔ)施工進(jìn)行了討論，以期能夠不斷促進(jìn)輕型鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展。

關(guān)鍵詞鋼結(jié)構(gòu)；輕型鋼；住宅設(shè)計(jì)；分析研究

雖然輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅在國外得到了較快發(fā)展，但這類房屋設(shè)計(jì)在我國的發(fā)展受到各種因素影響，導(dǎo)致其發(fā)展較為緩慢，但隨著建筑技術(shù)和鋼材價(jià)格的不斷變化，市場(chǎng)上對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的需求也是越來越大，因而有必要加強(qiáng)對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的研究，以滿足未來的建筑工程市場(chǎng)。

1　輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅概述

輕型鋼結(jié)構(gòu)主要是以鋼柱、鋼梁為房屋主要骨架，以輕體保溫材料為圍護(hù)的一種建筑結(jié)構(gòu)，這種建筑結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)相比具有突出優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)上：一是其結(jié)構(gòu)材料所用的鋼柱、鋼梁是工廠大批制造，能夠在短時(shí)間內(nèi)提供較大量的鋼柱作為骨架材料，有效縮短建造的時(shí)間；二是能夠?qū)ㄖ臻g進(jìn)行靈活分割，不受傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)限制，能夠較為自由地劃分住宅空間，滿足住宅設(shè)計(jì)師的不同需求；三是施工比較方便，施工技術(shù)比較簡單，容易掌握，能夠有效提高住宅建造的效率，并且安全可靠?；谶@些優(yōu)點(diǎn)使得輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑在市場(chǎng)上也具有較大的發(fā)展?jié)摿?，且隨著鋼材事業(yè)的不斷發(fā)展，在房屋結(jié)構(gòu)用鋼種類選擇上也有了很大的空間，鋼材在不斷向著高強(qiáng)度低合金方面發(fā)展，這樣既能夠滿足房屋構(gòu)造的強(qiáng)度需求，又能夠有效降低鋼材造價(jià)，從而能夠有效降低住宅建造的成本，提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)利潤，因而國內(nèi)對(duì)這類住宅設(shè)計(jì)的市場(chǎng)需求較大。但當(dāng)前我國鋼結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展卻比較緩慢，一是受制于原來傳統(tǒng)住宅設(shè)計(jì)思路的限制，很多設(shè)計(jì)師還停留在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或是磚混結(jié)構(gòu)階段，對(duì)于輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)的接受程度不高；二是國內(nèi)與鋼結(jié)構(gòu)相匹配的墻體材料技術(shù)發(fā)展比較緩慢，沒有達(dá)到相應(yīng)保溫、高強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，使得鋼結(jié)構(gòu)房屋發(fā)展受限。另外，也與一些施工隊(duì)伍在施工技術(shù)和設(shè)備上跟不上也是有很大關(guān)系的。

2　輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)來說，設(shè)計(jì)師要從多方面進(jìn)行考慮，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，具體來說多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅在設(shè)計(jì)上主要有以下幾個(gè)要點(diǎn)。

2.1住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

對(duì)于多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅來說，由于將鋼柱作為住宅骨架，其結(jié)構(gòu)本身就是住宅的框架結(jié)構(gòu)，為了滿足多層和居住需求，建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇懸掛式的結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)中樓面荷載是通過吊桿傳遞到水平桁架上，然后在傳遞到井筒和住宅基礎(chǔ)上，因而在房梁的選擇上可以采用熱軋H型鋼，或是直接用組合截面來進(jìn)行支撐，有的住宅設(shè)計(jì)為了提供更大空間，部分主梁也會(huì)用析架來代替。而在房柱的設(shè)計(jì)上則多采用焊接箱型截面設(shè)計(jì)或是方形鋼管截面設(shè)計(jì)。

2.2支持體系設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師在對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中還要考慮住宅側(cè)向剛度問題，用以抵抗地震作用和水平荷載對(duì)樓房帶來的影響，如果側(cè)向剛度不夠則有可能出現(xiàn)側(cè)面裂縫的問題，因而在對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以為其增加支撐體系來增強(qiáng)樓房的側(cè)向剛度。在設(shè)計(jì)時(shí)可以用普通型鋼在墻體平面內(nèi)進(jìn)行垂直布置，可以將其設(shè)計(jì)為縱橫向的單項(xiàng)設(shè)計(jì)，也可以將其布置為雙向設(shè)計(jì)，讓框架和支撐體系之間連接在一起，同時(shí)要注意布置上的均勻性，以保證支撐體系荷載受力均勻，保證支撐體系的良好強(qiáng)度。而在設(shè)計(jì)支撐體系過程中，設(shè)計(jì)師還要考慮到住宅門窗的設(shè)計(jì)，支撐體系在經(jīng)過門窗位置是可采用倒人字型、人字型、X型等形式以滿足門窗設(shè)計(jì)需要。

2.3樓蓋體系設(shè)計(jì)

在將鋼結(jié)構(gòu)住宅的房屋框架結(jié)構(gòu)確定之后，為了能夠有效增強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，有必要對(duì)住宅樓蓋進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，以使樓蓋能夠獲得足夠的剛度和承載力。在設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)師可以選擇鋼筋混凝土組合樓板作為輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的樓蓋，在搭好的鋼梁上鋪設(shè)鋼板，然后澆注厚混凝土，并用栓釘將鋼梁和壓型板固定上，以完成樓蓋的搭建。對(duì)于主梁與住宅次梁之間的連接，設(shè)計(jì)師可以選擇簡支登高方法來進(jìn)行連接，將樓板荷載均勻傳遞到次梁上。在采用這種樓板鋪設(shè)方式時(shí)，設(shè)計(jì)師一定要注意主次梁頂面與壓型鋼板厚度之間應(yīng)該相差一定高度，這樣不僅能夠方便壓型鋼板鋪設(shè)，而且還能夠增加建筑本身的高度，滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅樓蓋構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，但在隔熱保溫方面的表現(xiàn)卻并不理想。而在樓蓋體系設(shè)計(jì)上還有另一種方式，是采用坡頂屋蓋方式，這種設(shè)計(jì)不僅能夠增強(qiáng)屋頂在保溫隔熱方面的性能，而且還能夠增加使用面積和美觀高層建筑屋頂，但在結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度方面的表現(xiàn)不如組合樓板形式，因而對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)住宅

樓蓋設(shè)計(jì)還有待設(shè)計(jì)師進(jìn)一步進(jìn)行探討，以設(shè)計(jì)出抗側(cè)剛度和使用性能均能夠滿足的樓頂設(shè)計(jì)。

2.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)上圍護(hù)結(jié)構(gòu)和鋼梁骨架是相互匹配的，對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)住宅來說圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般是采用輕型填充材料進(jìn)行制作，以減輕圍護(hù)結(jié)構(gòu)給鋼梁骨架帶來的荷載，同時(shí)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料本身也具有一定保溫隔熱要求，因而在材料上可以采用輕質(zhì)保溫層和壓型鋼板組合形式，既能夠滿足材料本身輕質(zhì)的要求，又能夠滿足保溫隔熱的要求，部分建筑也有采用玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)，玻璃的質(zhì)量較輕，加上透光性非常好，因而能夠利用天然太陽能來進(jìn)行保溫，玻璃的框架可采用鋁合金材質(zhì)，這種材質(zhì)質(zhì)量較輕，可以減輕圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)住宅的受力影響。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅對(duì)外墻和屋面材料的質(zhì)量要求都比較高，因而在屋面材料選擇上一般會(huì)采用卷材來進(jìn)行放水，而選擇輕質(zhì)保溫材料來鋪設(shè)屋面，這樣能夠在放水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)保溫隔熱功能，滿足輕鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)要求。

2.5基礎(chǔ)形式設(shè)計(jì)

在對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)住宅基礎(chǔ)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)施工需求和施工現(xiàn)場(chǎng)情況來選擇相應(yīng)的形式，同時(shí)為了滿足輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的受力和荷載要求，輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的基礎(chǔ)常采用條形基礎(chǔ)、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)或是十字基礎(chǔ)，這幾種形式能夠?qū)木矀鬟f過來的荷載均勻分配到自身，然后傳遞到地面上，因而在設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)該注意基礎(chǔ)部位的沉降情況，如果沉降不均勻，那么傳遞過來的荷載分擔(dān)也將不均勻，從而直接影響住宅上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.6輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅造價(jià)管理

輕型鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，有著施工速度快施工污染小以及造價(jià)更加合理的巨大優(yōu)勢(shì)。但是，輕型鋼結(jié)構(gòu)最主要的材料便是鋼材，鋼材成本與混凝土相比價(jià)格更高，尤其是在人工成本以及機(jī)械成本方面，成本更為高些。因此，在實(shí)際的輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過程中，應(yīng)該摒棄混凝土結(jié)構(gòu)成本管控方面的不足，加大對(duì)于輕型鋼結(jié)構(gòu)的成本管控，對(duì)于產(chǎn)品功能進(jìn)行優(yōu)化，在設(shè)計(jì)變更、材料選擇以及人工應(yīng)用方面加大管控，實(shí)現(xiàn)輕型鋼結(jié)構(gòu)成本管理的科學(xué)與合理。

3　結(jié)論

綜上所述，輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)的住宅設(shè)計(jì)相比具有多種優(yōu)點(diǎn)，且在小高層的建造上比較具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因而市場(chǎng)上對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的需求也是比較大的，因而住宅設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)方面的研究，根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和要求對(duì)進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)，以不斷推廣輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的不斷發(fā)展。

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中圖分類號(hào)TH2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2015）155-0070-01