鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)探討

1、鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)探討 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)探討 【摘要】文章在開(kāi)頭局部對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)的含義進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，然后分析了鋼結(jié)構(gòu)在住宅應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而探討了鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的設(shè)計(jì)措施。 【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)，住宅建筑，設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 一、前言 近年來(lái)隨著住宅建筑工程的快速開(kāi)展，采用鋼結(jié)構(gòu)體系的住宅工程越來(lái)越多。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)在住宅工程設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的作用，設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系著整個(gè)住宅建筑工程的好壞；在住宅建筑工程中提高鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，可以極大的提升住宅建筑工程的整體設(shè)計(jì)水平。 二、鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)的概述 鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的重要組成局

2、部。鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)的砌筑式住宅相比，具有自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、施工快等優(yōu)點(diǎn)，鋼構(gòu)件以工廠加工為主，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系列化；同時(shí)，其結(jié)構(gòu)體系及維護(hù)體系也有別于傳統(tǒng)的住宅。為了配合工業(yè)化住宅的建設(shè)，鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種新型的住宅建筑類型，需要針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)，在建筑設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究，并對(duì)一些特殊問(wèn)題進(jìn)行研究。 系統(tǒng)地研究鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)是指把鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑設(shè)計(jì)內(nèi)涵看成一個(gè)整體，從系統(tǒng)分類、分層和相互關(guān)聯(lián)的角度研究鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)內(nèi)容。既從整體的角度研究本系統(tǒng)內(nèi)部諸要素內(nèi)涵及其相互關(guān)系，又從更高層次研究本系統(tǒng)與其它同級(jí)系統(tǒng)和更高級(jí)的系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，力求通過(guò)對(duì)后者的研究

3、，更好的解決鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部存在的問(wèn)題。 三、鋼結(jié)構(gòu)在住宅應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 1、設(shè)計(jì)制造周期短，設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借助于計(jì)算機(jī)和專業(yè)化結(jié)構(gòu)分析軟件，使得設(shè)計(jì)周期大大縮短，設(shè)計(jì)中的修改和調(diào)整非常方便。同時(shí)，由于鋼結(jié)構(gòu)具有工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝的特點(diǎn)，可以將前期設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)手段相結(jié)合，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床結(jié)合，使設(shè)計(jì)人員在工作室中完成設(shè)計(jì)后，即由工廠的生產(chǎn)線完成產(chǎn)品制作，具有極高的效率和精確度，可以大大減少工程建設(shè)周期。 2、有利合理布置功能區(qū)間 在居住建筑中，建筑師和居民一直希望能夠有大跨的無(wú)豎向結(jié)構(gòu)的空間，這樣，可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活隔斷，使室內(nèi)布置多樣化。傳統(tǒng)住宅由于所用材料

4、的性質(zhì)，限制了空間布置的自由。鋼結(jié)構(gòu)住宅可以利用鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)，采用大開(kāi)間柱網(wǎng)布置，使建筑平面分隔靈活，可以利用非承重墻體靈活分隔室內(nèi)空間，形成開(kāi)放式住宅。同時(shí)，利用鋼結(jié)構(gòu)連接簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在垂直平面內(nèi)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)能更好地應(yīng)用錯(cuò)層、躍層結(jié)構(gòu)。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)件截面尺寸小，可以增加使用面積，提高得房率。 3、承載強(qiáng)度高，抗震性能好 相同的荷載，鋼結(jié)構(gòu)截面最小，相同的截面，鋼結(jié)構(gòu)承載力最大。在抗震設(shè)防區(qū)，由于鋼結(jié)構(gòu)重量輕，六層輕鋼住宅的重量?jī)H相當(dāng)于四層磚混結(jié)構(gòu)的重量，因此，本身所受的地震作用??；而且，鋼材具有高延性，有較好的耗能能力，因此，抗震性能好，結(jié)構(gòu)平安度高。 4、施工優(yōu)勢(shì)突出，綜合造價(jià)低

5、現(xiàn)澆混凝土需要連續(xù)施工，在我國(guó)北方地區(qū)受到施工季節(jié)的影響。鋼結(jié)構(gòu)的大局部構(gòu)件在工廠生產(chǎn)，運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)焊接或螺栓進(jìn)行整體組裝，可全天候作業(yè)。施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小，減少了施工臨時(shí)用地，對(duì)周圍環(huán)境污染小，提高了施工的機(jī)械化水平。施工時(shí)可以節(jié)省支模、拆模的材料，由此降低本錢(qián)，大大加快施工速度。資金價(jià)值在施工中充分表達(dá)，減少資金本錢(qián)，對(duì)開(kāi)發(fā)商的銷售和資金回籠極為有利。鋼結(jié)構(gòu)承載力高，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的大開(kāi)間布置，構(gòu)件截面小，自重比擬輕，地基的處理比擬容易，可以采用天然根底型式。由于根底在工程造價(jià)中占有比重比擬大，上部結(jié)構(gòu)重量輕可以降低根底的造價(jià)，從而減少整個(gè)工程的投資。 5、符合節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的要求 鋼結(jié)構(gòu)適宜

6、工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高。它能將節(jié)能、防水、隔熱、門(mén)窗等先進(jìn)的成品集合在一起，實(shí)現(xiàn)綜合成套應(yīng)用，將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝一體化，提高住宅的產(chǎn)業(yè)化水平。今后隨著城市建設(shè)的開(kāi)展，城市改造需要撤除大量的舊建筑，鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的撤除更容易實(shí)施，鋼材回收利用率高、撤除本錢(qián)低、污染較小，符合可持續(xù)開(kāi)展的要求。當(dāng)然，鋼結(jié)構(gòu)也有一些缺點(diǎn)，如防火能力差、易銹蝕等。但這些問(wèn)題隨著科技的開(kāi)展，設(shè)計(jì)的改良，先進(jìn)的防火材料、防銹涂料及新型耐火耐候鋼的出現(xiàn)將得到很好的解決。 四、鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的設(shè)計(jì)措施 1、鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)原那么 戶型單元是住宅樓組合中的根本單位，戶型的方案設(shè)計(jì)優(yōu)化在整個(gè)住宅建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)

7、化中占有極其重要的位置，因此，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)首先要從研究住宅單元平面入手。鋼結(jié)構(gòu)住宅與其它傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)住宅相比最大的優(yōu)勢(shì)是，可以設(shè)計(jì)成開(kāi)間較大的房間，不用受主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，充分滿足適應(yīng)性要求。從我國(guó)已建的鋼結(jié)構(gòu)住宅來(lái)看，由于開(kāi)間尺寸較靈活，開(kāi)發(fā)商可根據(jù)自己的經(jīng)濟(jì)和建筑要求，采用不同的開(kāi)間形式。但目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的平面布局還比擬單一，需要進(jìn)一步優(yōu)化。鋼結(jié)構(gòu)住宅戶型單元設(shè)計(jì)方案優(yōu)化首先要優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅戶型單元設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)戶型單元的建筑內(nèi)容進(jìn)行綜合詳盡的剖析，即從不同角度并用多種方法去展示它的內(nèi)容因素。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅居住功能進(jìn)行剖析，一般是以人的居住需要為中心，沿著住戶家庭成

8、員的生理、心理、物質(zhì)、精神等需求的線索，羅列出居住生活對(duì)建筑空間構(gòu)成的要求因素。在對(duì)戶型單元設(shè)計(jì)內(nèi)容因素進(jìn)行全面的，深入的剖析以后，著手進(jìn)行戶型單元設(shè)計(jì)構(gòu)思。 2、鋼結(jié)構(gòu)承重體系的分類 鋼結(jié)構(gòu)承重體系的分類有很多種類，但是應(yīng)用于住宅體系結(jié)構(gòu)的形式主要有純框架結(jié)構(gòu)體系、鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系、空間錯(cuò)列桁架結(jié)構(gòu)體系等鋼結(jié)構(gòu)體系。其中純鋼架結(jié)構(gòu)體系是指縱橫方向的主要是框架作為抵抗水平抗側(cè)力和承重的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)主要是可以形成較大的使用空間、平面布置靈活以及鋼結(jié)構(gòu)各局部的剛度均勻，構(gòu)件簡(jiǎn)單，施工容易等特點(diǎn)。鋼框架支撐結(jié)構(gòu)的體系主要是在框架體系中的局部框架柱之間設(shè)立豎向的支撐形成的支

9、撐框架，在住宅建筑的設(shè)計(jì)中采用這種形式的建筑特點(diǎn)是支撐結(jié)構(gòu)可以承載很大的水平力，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)形式主要使用于30到40層的高層住宅的建筑?？臻g錯(cuò)列列桁架結(jié)構(gòu)體系主要是由房屋的跨度和外側(cè)的柱子等于房屋寬度的桁架組成，桁架高度和建筑樓層的層高相等，在相鄰柱上為上下層交錯(cuò)布置，樓板的一端放在桁架的上弦，另一端放在相鄰桁架的下弦。這種鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要是實(shí)用性能好，并且經(jīng)濟(jì)。這種鋼結(jié)構(gòu)形式一般使用于15到20層的中高層住宅的建筑。 3、相關(guān)產(chǎn)品、設(shè)備的配套開(kāi)發(fā)、配合問(wèn)題 鋼結(jié)構(gòu)住宅不是簡(jiǎn)單的鋼材代替混凝土作為支承結(jié)構(gòu)，而是解決與鋼結(jié)構(gòu)住宅相配套的抗側(cè)力體系和材料問(wèn)題，包括墻板、樓板等。選擇和

10、開(kāi)發(fā)墻板，是鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑推廣中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。除滿足外墻板的各項(xiàng)技術(shù)要求外，還要做到墻板原材料因地制宜、工廠化生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝連接方便。墻體材料主要解決防滲漏、防火、防水、隔聲、隔熱、美化等功能。好的維護(hù)體系應(yīng)該能很好的解決這些問(wèn)題，還應(yīng)該能夠提高鋼結(jié)構(gòu)住宅的環(huán)保節(jié)能性能，提高鋼結(jié)構(gòu)住宅的綜合經(jīng)濟(jì)效益。住宅產(chǎn)業(yè)化的前提是具備與產(chǎn)業(yè)化相配套的新技術(shù)、新材料和新體系。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上能夠到達(dá)這些要求的維護(hù)墻板材料為數(shù)不多，比擬好的豌墻板造價(jià)偏高，而價(jià)格低的預(yù)制墻板材料在保溫隔熱、熱橋等方面又達(dá)不到要求，還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。 4、樓板結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì) 樓面的結(jié)構(gòu)主要有樓面板和鋼梁組合而成的，鋼結(jié)構(gòu)

11、住宅在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須應(yīng)該保證樓板有足夠的強(qiáng)度和剛度以及整體穩(wěn)定性，并且還應(yīng)該具有防火、隔音以及防水、防腐蝕性能等。在現(xiàn)在的鋼結(jié)構(gòu)的樓板結(jié)構(gòu)體系中，主要有以下幾種形式：預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板，這種結(jié)構(gòu)形式主要是指將鋼梁與預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土的薄板進(jìn)行連接，然后在上面澆混凝土薄板形成的疊合裝配整體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)主要是機(jī)械化程度高、運(yùn)輸?shù)跹b方便，可以采用高強(qiáng)度鋼材和預(yù)應(yīng)力技術(shù)。壓型鋼板混凝土組合樓板，這種結(jié)構(gòu)形式，主要采用蝶形壓型的鋼板樓板的總厚度應(yīng)該到達(dá)130mm到150mm，并且由于組合樓板需要承受傳遞平衡力的作用，因此應(yīng)該在鋼梁與壓型鋼板的結(jié)合處設(shè)置栓釘，并且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該綜合考慮樓板以及鋼梁的組合作用，這樣可以提高梁的穩(wěn)定性和承載能力。 五、結(jié)束語(yǔ) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在住宅建筑設(shè)計(jì)中有著重要的作用。在住宅建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得不到充分保障，那么，