基于鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的問題及對策分析

黃 佳

（華藍設(shè)計（集團）有限公司）

前言

近幾年來，國家大力實施低碳經(jīng)濟戰(zhàn)略和建設(shè)節(jié)約型社會，且頒發(fā)了相關(guān)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)政策，提倡居民使用鋼結(jié)構(gòu)住宅。現(xiàn)階段，我國在鋼結(jié)構(gòu)住宅方面的研究才剛剛起步，和西方發(fā)達國家存在很大的差距。目前，鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在我國的廠房建筑中，由于受到技術(shù)等方面的制約，在住宅方面的應(yīng)用非常少。所以，為了積極響應(yīng)政府部門提倡的建設(shè)低碳節(jié)能社會的目標，必須加大對鋼結(jié)構(gòu)住宅的研究和探索。

1 鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑應(yīng)用中的優(yōu)點

1.1 力學性能好

鋼結(jié)構(gòu)的力學性能好，提升了住宅的抗風壓性、安全可靠性和抗震性等。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)的延性較好，可以較大程度的抵消地震產(chǎn)生的影響，抗震的性能比較好，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越。通過權(quán)威部門的數(shù)據(jù)顯示，在地震多發(fā)區(qū)域，鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)生倒塌的概率非常小。和混凝土建筑相比，同等面積的鋼結(jié)構(gòu)建筑的比重較輕。通過實驗數(shù)據(jù)顯示，四層磚混結(jié)構(gòu)住宅的重量和六層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的重量相等。

1.2 綠色環(huán)保

鋼結(jié)構(gòu)在綠色環(huán)保方面具有巨大的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)資源社會的可持續(xù)發(fā)展，減輕對環(huán)境的污染和破壞。在建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)住宅時，使用的材料基本上都是鋼材，摒棄了傳統(tǒng)的混凝土等建筑材料，減少了建筑垃圾產(chǎn)生的污染，有效的保護了當?shù)丨h(huán)境。一旦砌體結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物廢棄后，其中的建筑材料也會隨之報廢，利用價值不大，通常都是采取爆破或拆除的方式進行處理。鋼結(jié)構(gòu)住宅對環(huán)境的污染和破壞非常少，拆遷和改造非常便捷，材料的再生和回收利用率非常高。所以，鋼結(jié)構(gòu)材料符合國家節(jié)能建筑的要求，達到了綠色建筑的標準。

1.3 施工方便

鋼結(jié)構(gòu)是在工廠預(yù)制生產(chǎn)出來，然后直接運送到施工現(xiàn)場，可以直接進行安裝，不需要進行其他任何預(yù)處理，大大的節(jié)省了施工現(xiàn)場的作業(yè)量，提升了施工效率，減輕了對施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境污染。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配式程度高，施工的速度非?？?，根據(jù)權(quán)威部門的數(shù)據(jù)顯示，在修建同等面積的住宅時，混凝土結(jié)構(gòu)的工期是鋼結(jié)構(gòu)工期的1.3倍。

1.4 結(jié)構(gòu)布置靈活

一般而言，鋼材的材質(zhì)強度較大且材質(zhì)輕，在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)建筑時，通?？梢允褂么箝_間布置，確保建筑平面靈活方便，合理分隔，不會受到如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣進深和開間的現(xiàn)狀，形成開放式住宅。然而，在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)中，例如混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)，因為材料性質(zhì)的問題，對空間布置的自由進行了限制，以往開間一般常在3.0m、3.3m、3.6m，如若取值過大，就行出現(xiàn)柱大、板厚、梁高的現(xiàn)象，形成“胖柱肥梁”的情形，大大影響建筑的美觀，增加建筑自重，提升了工程造價。所以，鋼結(jié)構(gòu)住宅非常適合當前人們的居住需求，值得推廣和普及。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系的組成

在鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的組成中，一般有樓梯、支撐骨架系統(tǒng)、門窗、維護骨架系統(tǒng)、屋頂、輕質(zhì)墻體、樓層板和裝飾外墻等部件構(gòu)成。它除了具有一般住宅建筑的特點外，還具有鋼結(jié)構(gòu)建筑的特性，鋼結(jié)構(gòu)特性主要有以下幾點：

2.1 鋼結(jié)構(gòu)體系

鋼結(jié)構(gòu)形成有多種，但就用于住宅的主要分為鋼框架體系，鋼支撐框架體系、鋼框架-混凝土剪力墻體系，錯層桁架體系等?；跇?gòu)件的截面形式，大致可以分成圓鋼管內(nèi)灌混凝土、冷軋H型截面、冷彎C型截面、焊接H型截面、冷彎薄壁方鋼管內(nèi)灌混凝土和焊接箱型截面等。鋼結(jié)構(gòu)體系的防火措施有：耐火鋼、防火噴漆和防火板外包等。

2.2 維護結(jié)構(gòu)體系

內(nèi)墻主要采取稻草板、輕混凝土板、石膏板和水泥刨花板等，外維護結(jié)構(gòu)主要采取夾心板、輕混凝土板、太空板和水泥刨花板等。

2.3 樓板結(jié)構(gòu)體系

一般而言，樓板主要有預(yù)制輕混凝土板以及壓型鋼板預(yù)先澆混凝土組合樓板等。

3 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中應(yīng)該注意的問題

3.1 結(jié)構(gòu)體系的選擇

一般而言，樓層高度決定建筑體系。鋼支撐框架體系一般適用于不超過6層的建筑；鋼框架-混凝土剪力墻體系適用于超過6層的建筑。建筑物所處的地理位置決定了墻體的類型，鋼結(jié)構(gòu)體系中比較常見的墻體類型是鋼支撐和剪力墻。

3.2 樓板的要求

樓板在鋼結(jié)構(gòu)建筑中具有至關(guān)重要的作用，它的主要作用就是連接各個樓層。因此，選取樓板前，必須衡量其受力值大小，且還要重點關(guān)注隔音效果?；诋斍笆袌鰧嶋H情況，我國比較常見的樓板是壓型鋼板組合樓板。這種鋼板隔音效果良好，可以承受較大的負荷，整體性能高，在梁柱的周圍都設(shè)置有箍筋和鋼筋對它進行保護，有效的控制了樓板受損的概率，維持了住宅結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 節(jié)點設(shè)計原則

在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計過程中，節(jié)點部分的設(shè)計是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。在節(jié)點的設(shè)計中，必須確保設(shè)計的節(jié)省性、穩(wěn)定性和合理性，有效的提升建筑的整體效益?；诹α總鲗攸c和受力程度，可以把鋼節(jié)點分成半鋼節(jié)點、鉸節(jié)點和鋼性節(jié)點等，目前對鉸節(jié)點和鋼性節(jié)點的使用比較多。然而，在具體施工中，必須綜合考慮實際施工的狀況，選擇適宜的節(jié)點技術(shù)。在投入盡量少成本的前提下，有效提升工程質(zhì)量，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的實用性、利益性和安全性。

4 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中主要問題的解決對策

在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)住宅時，不僅僅要考慮鋼結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)缺點，還要準確的評估鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性，綜合考慮業(yè)主的需求和施工現(xiàn)場的環(huán)境，總結(jié)出鋼結(jié)構(gòu)住宅中存在的主要問題，并且針對性提出解決措施。

（1）在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)住宅時，設(shè)計者必須綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的細節(jié)問題，依據(jù)實際情況，選取適合的建筑材料，綜合分析工程各方面的影響因素。依據(jù)業(yè)主單位要求的樓層高度，選取正確的建筑體系。在選擇建筑材料時，必須參考各設(shè)計環(huán)節(jié)的節(jié)點。例如，廚房和衛(wèi)生間經(jīng)常接觸到水，所以在選材時，必須優(yōu)先選取防水性能好的材料。

（2）在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)住宅時，必須依據(jù)實際情況，設(shè)立合理的樓板荷載。樓板設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在具體設(shè)計過程中，除了要考慮它的隔音效果外，還要考量樓板的負載能力。樓板不僅可以水平力分散至梁柱上面，還可以把隔音效果與水平面壓力傳送到框架上。因此，在樓板設(shè)計過程中，可以使用組合梁的結(jié)構(gòu)，加強樓板結(jié)構(gòu)的整體荷載能力和穩(wěn)定性。

（3）在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)住宅時，設(shè)計人員必須綜合考慮施工環(huán)境，利用自身掌握的專業(yè)知識，進行合理的設(shè)計和施工。除此之外，還要依據(jù)現(xiàn)實情況進行精密的計量，以此預(yù)防各類突發(fā)狀況的出現(xiàn)。

5 鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展展望

我國住宅在未來的發(fā)展方向中，一定會朝著節(jié)能、省地的方向發(fā)展，而鋼結(jié)構(gòu)住宅則是節(jié)能、環(huán)保、省地的典型代表，可以有效提升土地資源的使用效率。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，采取標準化生產(chǎn)方式，推進房地產(chǎn)工業(yè)化進程，這類現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化結(jié)合的方式可以有效提升勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)建筑朝著節(jié)能、綠色的方向發(fā)展，具有廣闊的市場前景。依據(jù)權(quán)威部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)階段發(fā)達國家的鋼結(jié)構(gòu)住宅占比達到了40%以上，而我國的占比還不足5%，差距非常明顯。所以，在實現(xiàn)大規(guī)模鋼結(jié)構(gòu)建筑體系方面，我國還有很長的路要走，需要我們整合現(xiàn)有的資源，進一步的研究和創(chuàng)新。2014年12月，國家組織召開了全國建設(shè)工作會議，會議明確提出通過一年時間的努力，全國產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的住宅面積必須達到1億m3，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)必須抓住當前的發(fā)展機遇，充分利用現(xiàn)有的政策，盡量占領(lǐng)市場份額。總而言之，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅前景非常好，必將推動建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

6 總結(jié)

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)住宅適應(yīng)當前綠色環(huán)保的新理念，屬于全新的建筑結(jié)構(gòu)體系，具有很多混凝土結(jié)構(gòu)建筑不具有的特性。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，可以依據(jù)人們的使用功能、審美觀等，設(shè)計出相應(yīng)空間、造型和尺度的住宅，實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟、美觀，為人們創(chuàng)造健康、舒適的生活環(huán)境。