探討鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用日趨廣泛，這就要求設(shè)計(jì)人員必須掌握與此相關(guān)的各種知識(shí)。我國(guó)目前鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展已具備了較好的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)在鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展方面的一些技術(shù)問(wèn)題還有待于解決。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)住宅 設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析：

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

1.1.1 抗震性能好

由于鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)、自重輕，因而能有效地降低地震響應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗震。我國(guó)是一個(gè)多地震區(qū)國(guó)家，在地震區(qū)建筑中應(yīng)多多推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災(zāi)害和人員傷亡。在抗震設(shè)防區(qū),鋼結(jié)構(gòu)重量輕,6 層輕鋼住宅的重量?jī)H相當(dāng)于4層磚混結(jié)構(gòu)的重量。因此,本身所受的地震作用小。鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)閺?qiáng)度高、重量輕、延性和韌性好,所以綜合抗震性能好。

1.1.2 強(qiáng)度高

鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強(qiáng)度要高得多。鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度相對(duì)較高,構(gòu)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(gòu)件和結(jié)構(gòu)。鋼材還具有塑性和韌性好的特點(diǎn)。塑性好，結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因超載而突然斷裂；韌性好，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)。良好的吸能能力和延性還使鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的抗震性能。另一方面，由于鋼材的強(qiáng)度高， 做成的構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時(shí)需要滿(mǎn)足穩(wěn)定的要求，強(qiáng)度有時(shí)不能充分發(fā)揮。

1.1.3 節(jié)能環(huán)保

鋼結(jié)構(gòu)建筑服務(wù)期滿(mǎn)需拆除時(shí),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(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制墻板代替粘土磚。隨著技術(shù)的發(fā)展,輕質(zhì)材料的應(yīng)用,設(shè)計(jì)方法的改進(jìn),鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)會(huì)逐漸降低。鋼結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小、無(wú)噪聲、不污染周?chē)�環(huán)境。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)住宅,符合我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求,是我國(guó)現(xiàn)代化住宅建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1.1.4 施工簡(jiǎn)便

鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純而且是成品鋼材，加工比較簡(jiǎn)便，并能使用機(jī)械操作，因此，大量的鋼結(jié)構(gòu)一般在專(zhuān)業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)廠(chǎng)做成構(gòu)件，由于工廠(chǎng)化加工制造，精度高，易于保證質(zhì)量，與混凝土相比，更符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。同時(shí)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(chǎn)生效益。另外，構(gòu)件在工地拼裝，可以采用連接簡(jiǎn)便的普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，有時(shí)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(duì)已建成的鋼結(jié)構(gòu)也比較容易進(jìn)行改建和加固，用螺栓連接的結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)需要進(jìn)行拆遷，達(dá)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(shè)計(jì)中需要給予充分重視的一個(gè)重要方面。住宅具有可變性和可改造性是客觀(guān)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(jié)構(gòu)形式才能更好地體現(xiàn)住宅的這種可變性, 鋼結(jié)構(gòu)就是一種不錯(cuò)的選擇, 它不受原有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制, 具有較強(qiáng)的靈活性和可變性。除了廚房、衛(wèi)生間固定, 住戶(hù)可根據(jù)自己的生活需求及使用要求,結(jié)合實(shí)際, 自己設(shè)計(jì)自己的戶(hù)型, 可以滿(mǎn)足不同時(shí)期的住戶(hù)需求, 而且日后的戶(hù)型改造、空間的轉(zhuǎn)化也很便利。 但是傳統(tǒng)的住宅建造方式, 如磚混結(jié)構(gòu), 不容許有局部的變化。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：

鋼材的耐腐蝕性和耐火性較差，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)時(shí)費(fèi)用比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高。不過(guò)在沒(méi)有侵蝕性介質(zhì)的一般廠(chǎng)房中，構(gòu)件經(jīng)過(guò)正規(guī)生產(chǎn)廠(chǎng)家制造，經(jīng)過(guò)成熟的施工工藝，銹蝕問(wèn)題也已得到了有效的解決。近年來(lái)出現(xiàn)的耐大氣腐蝕的鋼材具有較好的抗銹性能，已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用，并取得了良好的效果。鋼材長(zhǎng)期經(jīng)受100℃輻射熱時(shí)，強(qiáng)度沒(méi)有多大變化，具有一定的耐熱性能，但溫度達(dá)150℃以上時(shí)，就須用隔熱層加以保護(hù)。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須涂刷防火涂料，必須經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)叵�防部門(mén)驗(yàn)收合格后方可使用。

二、鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的原則

針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須遵循以下幾個(gè)原則：

2.1 結(jié)構(gòu)整體布局必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的，如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來(lái)解決，亦即設(shè)計(jì)必要的支撐構(gòu)件。這就是說(shuō)，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布局相一致。

2.2 結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，整個(gè)結(jié)構(gòu)安全可靠；結(jié)構(gòu)應(yīng)符

合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結(jié)構(gòu)方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量；盡可能縮短制造、 安裝時(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)工日；結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)便于運(yùn)輸、便于維護(hù)；在可能條件下，盡量注意美觀(guān)， 特別是外露結(jié)構(gòu)，有一定建筑美學(xué)要求。

2.3 結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征, 荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮.一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?力學(xué)模型清晰.盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍, 使其以最直接的線(xiàn)路傳遞到基礎(chǔ). 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻.其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)、震)的作用線(xiàn).否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn). 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線(xiàn). 比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力。

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展中存在的問(wèn)題

3.1 政府的政策推動(dòng)力度不夠。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅的試點(diǎn)工程、科研項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目， 政府應(yīng)在稅收、資金、項(xiàng)目審批等方面，給予必要的扶持和傾斜。用政策引導(dǎo)市場(chǎng)，用市場(chǎng)拉動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)住宅和相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。我國(guó)在這方面做得還有欠缺。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的配套設(shè)施和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料不完善。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系是一個(gè)綜合的、 復(fù)雜的技術(shù)體系，它涉及墻體材料、屋面材料、廚衛(wèi)系統(tǒng)、管線(xiàn)系統(tǒng)等一系列配套體系。這方面最突出的問(wèn)題是外墻結(jié)構(gòu)體系�，F(xiàn)有墻體材料性能和安裝方法很難滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)住宅要求應(yīng)用大量的新技術(shù), 我國(guó)現(xiàn)在還缺乏這方面的人才。鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)雖已成熟,但在鋼結(jié)構(gòu)住宅開(kāi)發(fā)方面,國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有成規(guī)模的項(xiàng)目， 我國(guó)建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員對(duì)這一體系知之甚少,缺乏熟練技術(shù)工人。

3.4 全國(guó)沒(méi)有統(tǒng)http:///
一、系統(tǒng)的推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅的方式方法,各單位的研究工作均是從頭開(kāi)始,經(jīng)驗(yàn)不能很好地借鑒、傳承,經(jīng)驗(yàn)推廣工作做得不夠理想。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅的總的發(fā)展規(guī)范還不夠,因此,發(fā)展比較亂。有關(guān)部門(mén)在總結(jié)以前的經(jīng)驗(yàn),指出未來(lái)的發(fā)展方向上做得還不夠。

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用前景分析

住宅產(chǎn)業(yè)化是我國(guó)住宅業(yè)發(fā)展的必由之路,這將成為推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(jié)構(gòu)住宅,因?yàn)槠涔�廠(chǎng)化程度高、施工周期短的優(yōu)勢(shì),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(chǎn)不便的問(wèn)題。因此鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)該是城市住宅設(shè)計(jì)的主要方案之一,同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)體系住宅成套技術(shù)的研究成果必將大大促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展,直接影響我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和前途。我國(guó)在加人 WTO 之后,房地產(chǎn)也面臨著與國(guó)際接軌。目前,國(guó)內(nèi)的建筑業(yè)生產(chǎn)效率較低,尚屬勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。而鋼結(jié)

構(gòu)住宅屬于高技術(shù)、 高效率的產(chǎn)業(yè),加快對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的研究,將促進(jìn)建筑業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,并將帶動(dòng)建材、冶金、信息機(jī)械尤其是鋼鐵企業(yè)的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展將帶動(dòng)住宅施工行業(yè)的革新。 盡管鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國(guó)還處在剛剛起步階段,但該體系集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身,一旦相關(guān)的配套技術(shù)及市場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)一步解決之后, 鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展將有著非常光明、廣闊的前景。

五、結(jié)語(yǔ)

總之，鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)、 混凝土結(jié)構(gòu)相比,在使用功能、 設(shè)計(jì)、 施工以及綜合經(jīng)濟(jì)方面都具有優(yōu)勢(shì)。隨著現(xiàn)代化建設(shè)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(xué)科中，鋼結(jié)構(gòu)一直以其顯著的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于國(guó)家建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著重要作用。由于鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)便，工期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且隨著近年來(lái)防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點(diǎn)，使得它在工業(yè)廠(chǎng)房以及民用設(shè)施中獲得了廣泛的應(yīng)用。

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