探討鋼結構住宅設計

摘要：隨著經濟的發(fā)展，鋼結構在土木工程中的應用日趨廣泛，這就要求設計人員必須掌握與此相關的各種知識。我國目前鋼結構住宅的發(fā)展已具備了較好的物質和技術基礎，同時在鋼結構住宅發(fā)展方面的一些技術問題還有待于解決。

關鍵詞：鋼結構住宅 設計

Abstract: With the economic development, steel structure has been widely applied in civil engineering, which requires the designer must master a variety of related knowledge. At present, there has a favorable technical foundation for the development of steel structure, while, some technical problems need to be solved.

Key words: residential building of steel structure; design

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一、鋼結構的特點分析：

1.1 鋼結構的優(yōu)點：

1.1.1 抗震性能好

由于鋼結構屬于柔性結構、自重輕，因而能有效地降低地震響應及災害影響程度，極有利于抗震。我國是一個多地震區(qū)國家，在地震區(qū)建筑中應多多推廣應用鋼結構，必可大大減少地震災害和人員傷亡。在抗震設防區(qū),鋼結構重量輕,6 層輕鋼住宅的重量僅相當于4層磚混結構的重量。因此,本身所受的地震作用小。鋼結構因為強度高、重量輕、延性和韌性好,所以綜合抗震性能好。

1.1.2 強度高

鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強度要高得多。鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度相對較高,構件截面小,可增加使用面積。 因此，特別適用于跨度大或荷載很大的構件和結構。鋼材還具有塑性和韌性好的特點。塑性好，結構在一般條件下不會因超載而突然斷裂；韌性好，結構對動力荷載的適應性強。良好的吸能能力和延性還使鋼結構具有優(yōu)越的抗震性能。另一方面，由于鋼材的強度高， 做成的構件截面小而壁薄，受壓時需要滿足穩(wěn)定的要求，強度有時不能充分發(fā)揮。

1.1.3 節(jié)能環(huán)保

鋼結構建筑服務期滿需拆除時,鋼材可全部回收利用,大大減少灰色建筑垃圾。墻體采用輕型節(jié)能標準化預制墻板代替粘土磚。隨著技術的發(fā)展,輕質材料的應用,設計方法的改進,鋼結構的造價會逐漸降低。鋼結構建筑現(xiàn)場作業(yè)量小、無噪聲、不污染周圍環(huán)境。由于鋼結構住宅易于實現(xiàn)工業(yè)化生產、標準化制作,

可以采用節(jié)能、環(huán)保的新型墻體材料與之配套,因而健康、環(huán)保、抗震的鋼結構住宅,符合我國住宅產業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求,是我國現(xiàn)代化住宅建筑發(fā)展的必然趨勢。

1.1.4 施工簡便

鋼結構所用的材料單純而且是成品鋼材，加工比較簡便，并能使用機械操作，因此，大量的鋼結構一般在專業(yè)化的金屬結構廠做成構件，由于工廠化加工制造，精度高，易于保證質量，與混凝土相比，更符合結構設計要求。同時施工速度快，工期縮短40%以上，可使建筑物更早的投入使用，提早產生效益。另外，構件在工地拼裝，可以采用連接簡便的普通螺栓和高強度螺栓，有時還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。 此外，對已建成的鋼結構也比較容易進行改建和加固，用螺栓連接的結構還可以根據需要進行拆遷，達到綠色環(huán)保作用。

1.1.5 可變性：在有限的住宅空間創(chuàng)造出靈活多變的使用空間, 是住宅設計中需要給予充分重視的一個重要方面。住宅具有可變性和可改造性是客觀的需要, 也是符合可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。而選擇什么樣的結構形式才能更好地體現(xiàn)住宅的這種可變性, 鋼結構就是一種不錯的選擇, 它不受原有傳統(tǒng)結構的限制, 具有較強的靈活性和可變性。除了廚房、衛(wèi)生間固定, 住戶可根據自己的生活需求及使用要求,結合實際, 自己設計自己的戶型, 可以滿足不同時期的住戶需求, 而且日后的戶型改造、空間的轉化也很便利。 但是傳統(tǒng)的住宅建造方式, 如磚混結構, 不容許有局部的變化。

1.2 鋼結構缺點：

鋼材的耐腐蝕性和耐火性較差，在對結構進行防護時費用比鋼筋混凝土結構高。不過在沒有侵蝕性介質的一般廠房中，構件經過正規(guī)生產廠家制造，經過成熟的施工工藝，銹蝕問題也已得到了有效的解決。近年來出現(xiàn)的耐大氣腐蝕的鋼材具有較好的抗銹性能，已經逐步推廣應用，并取得了良好的效果。鋼材長期經受100℃輻射熱時，強度沒有多大變化，具有一定的耐熱性能，但溫度達150℃以上時，就須用隔熱層加以保護。鋼材不耐火，重要的結構必須涂刷防火涂料，必須經過當?shù)叵�防部門驗收合格后方可使用。

二、鋼結構住宅設計的原則

針對鋼結構建筑穩(wěn)定問題，在實際設計中，必須遵循以下幾個原則：

2.1 結構整體布局必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結構大多數(shù)是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結構不致出平面失穩(wěn)，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩(wěn)定計算必須和結構布局相一致。

2.2 結構必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，整個結構安全可靠；結構應符

合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結構方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結構重量；盡可能縮短制造、 安裝時間，節(jié)約勞動工日；結構構件應便于運輸、便于維護；在可能條件下，盡量注意美觀， 特別是外露結構，有一定建筑美學要求。

2.3 結構的布置要根據體系特征, 荷載分布情況及性質等綜合考慮.一般的說要剛度均勻.力學模型清晰.盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍, 使其以最直接的線路傳遞到基礎. 柱間抗側支撐的分布應均勻.其形心要盡量靠近側向力(風、震)的作用線.否則應考慮結構的扭轉. 結構的抗側應有多道防線. 比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。

三、鋼結構住宅發(fā)展中存在的問題

3.1 政府的政策推動力度不夠。對于鋼結構住宅的試點工程、科研項目和產業(yè)化項目， 政府應在稅收、資金、項目審批等方面，給予必要的扶持和傾斜。用政策引導市場，用市場拉動鋼結構住宅和相關企業(yè)的發(fā)展。我國在這方面做得還有欠缺。

3.2 鋼結構住宅的配套設施和圍護結構的材料不完善。鋼結構住宅體系是一個綜合的、 復雜的技術體系，它涉及墻體材料、屋面材料、廚衛(wèi)系統(tǒng)、管線系統(tǒng)等一系列配套體系。這方面最突出的問題是外墻結構體系�，F(xiàn)有墻體材料性能和安裝方法很難滿足鋼結構住宅在防熱、保溫、通氣、防滲以及耐久性等方面的要求。連接的配件及方法，也不很完善，使用不方便。

3.3 鋼結構住宅要求應用大量的新技術, 我國現(xiàn)在還缺乏這方面的人才。鋼結構施工技術雖已成熟,但在鋼結構住宅開發(fā)方面,國內尚沒有成規(guī)模的項目， 我國建筑類專業(yè)的工程技術人員對這一體系知之甚少,缺乏熟練技術工人。

3.4 全國沒有統(tǒng)http:///
一、系統(tǒng)的推廣鋼結構住宅的方式方法,各單位的研究工作均是從頭開始,經驗不能很好地借鑒、傳承,經驗推廣工作做得不夠理想。對于鋼結構住宅的總的發(fā)展規(guī)范還不夠,因此,發(fā)展比較亂。有關部門在總結以前的經驗,指出未來的發(fā)展方向上做得還不夠。

三、鋼結構住宅的應用前景分析

住宅產業(yè)化是我國住宅業(yè)發(fā)展的必由之路,這將成為推動我國經濟發(fā)展新的增長點。鋼結構住宅體系易于實現(xiàn)工業(yè)化生產,標準化制作,而與之相配套的墻體材料可以采用節(jié)能、 環(huán)保的新型材料,它屬綠色環(huán)保性建筑,可再生重復利用,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。若是在城市中采用鋼結構住宅,因為其工廠化程度高、施工周期短的優(yōu)勢,將能很好地解決城市市區(qū),尤其是中心市區(qū)人口稠密交通繁忙、施工生產不便的問題。因此鋼結構住宅應該是城市住宅設計的主要方案之一,同時鋼結構體系住宅成套技術的研究成果必將大大促進住宅產業(yè)化的快速發(fā)展,直接影響我國住宅產業(yè)的發(fā)展水平和前途。我國在加人 WTO 之后,房地產也面臨著與國際接軌。目前,國內的建筑業(yè)生產效率較低,尚屬勞動密集型產業(yè)。而鋼結

構住宅屬于高技術、 高效率的產業(yè),加快對鋼結構住宅的研究,將促進建筑業(yè)向技術密集型產業(yè)轉化,并將帶動建材、冶金、信息機械尤其是鋼鐵企業(yè)的發(fā)展。鋼結構住宅的發(fā)展將帶動住宅施工行業(yè)的革新。 盡管鋼結構住宅體系在我國還處在剛剛起步階段,但該體系集眾多優(yōu)點于一身,一旦相關的配套技術及市場問題進一步解決之后, 鋼結構住宅的發(fā)展將有著非常光明、廣闊的前景。

五、結語

總之，鋼結構與磚混結構、 混凝土結構相比,在使用功能、 設計、 施工以及綜合經濟方面都具有優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代化建設的不斷深入，建筑科技也在日新月異的發(fā)展，在眾多的建筑工程學科中，鋼結構一直以其顯著的優(yōu)點，應用于國家建設的各個領域，發(fā)揮著重要作用。由于鋼結構具有強度高，制造簡便，工期短等諸多優(yōu)點，而且隨著近年來防火、防腐新產品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結構抗腐蝕性差的缺點，使得它在工業(yè)廠房以及民用設施中獲得了廣泛的應用。

參考文獻

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