鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于住宅建筑設(shè)計(jì)研究

耿曉華，李 達(dá)

（太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院，山西 陽泉 045000）

引言

近些年來，我國鋼材產(chǎn)量的上升，促使了在建筑工程上對(duì)于高強(qiáng)度、防火型鋼材的應(yīng)用，這在很大程度上促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程施工上的應(yīng)用以及發(fā)展。隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)越來越多地被運(yùn)用在住宅建筑的設(shè)計(jì)與施工之中，為了促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑工程中的發(fā)展，文章將對(duì)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在住宅建筑設(shè)計(jì)研究之中的應(yīng)用以及需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行分析和闡述。

1 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的優(yōu)點(diǎn)

在通常的情況下，鋼結(jié)構(gòu)往往是由鋼板、熱軋型鋼以及冷加工成型的薄壁型鋼制作而成的。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的住宅建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑有著以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

1.1 制作過程簡單、施工周期較短

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)材料加工時(shí)，對(duì)于材料的制作過程通常都較為簡便，能通過一些機(jī)械進(jìn)行加工處理，由于大部分合格的鋼結(jié)構(gòu)部件都是由專業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)制作單位所制作的，因而鋼結(jié)構(gòu)部件大部分都存在著精度高的特點(diǎn)，這是鋼筋混凝土以及其他材料所無法比擬的。這些經(jīng)過專業(yè)制作單位制作后的鋼結(jié)構(gòu)部件在施工現(xiàn)場還非常易于拼裝，甚至還可以在施工現(xiàn)場將各個(gè)不同部位的鋼結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行焊接和拼裝成一個(gè)整體的部件后再進(jìn)行吊裝，這樣一來，便可以大大地縮短施工的周期。在施工完成后，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的保養(yǎng)、維護(hù)以及改建方面都比較便捷，省去了很多繁復(fù)的施工步驟。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)較為均勻、力學(xué)性能比較理想

由于鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組織相較于其他結(jié)構(gòu)材質(zhì)來說更為接近于勻質(zhì)，在一定幅度的應(yīng)力作用下鋼結(jié)構(gòu)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)較其他的結(jié)構(gòu)材料相比，具有比較理想的力學(xué)性能。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、塑性、韌性都較好

與其他類型的建筑結(jié)構(gòu)材料相比，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要明顯高出很多，尤其是在進(jìn)行一些大跨度或是需要承受的荷載較大的建筑物的結(jié)構(gòu)施工上，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的優(yōu)勢更容易被體現(xiàn)出來。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)還具有良好的塑性以及韌性，良好的塑性可以使得建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)檫^高的荷載而發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象，韌性好則可以使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)承受更高的活荷載。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)的自重較輕

鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，由于鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與密度之比要比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大很多，這就使得在承受相同荷載的情況下，所需要的鋼材要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土結(jié)構(gòu)的材料，所以說鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比具有自重較輕的特點(diǎn)。

2 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在住宅建筑應(yīng)用中的問題

盡管鋼結(jié)構(gòu)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是其與其他材料一樣，也存在著一些難以避免的問題，下文將就對(duì)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在住宅建筑應(yīng)用中的問題進(jìn)行探討。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的耐火性問題

盡管鋼結(jié)構(gòu)并不是可燃物質(zhì)，但是由于金屬物質(zhì)所具備的化學(xué)特性就導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)在通常情況下，耐火以及抗燒的性能都不是很好，并且是熱的良導(dǎo)體。在我國建筑工程中廣泛應(yīng)用的Q235以及Q345等普通建筑用鋼材，滿荷載在500℃左右的溫度下就可能失去平衡性以及穩(wěn)定性，一般在300～400℃時(shí)，鋼材就很可能因?yàn)楦邷貙?dǎo)致其強(qiáng)度迅速下降。在沒有任何保護(hù)以及覆蓋物的情況下，鋼材的耐火極限普遍都在15min左右，因此，在一些主要以鋼材作為結(jié)構(gòu)主體的建筑物之中一旦發(fā)生火災(zāi)，就很可能因?yàn)楦邷氐闹丝径沟娩摬氖シ€(wěn)定性，承載力的下降，而造成整體建筑物出現(xiàn)變形甚至坍塌。

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照我國的相關(guān)防火規(guī)范，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)要涂刷防火涂料，尤其是在住宅建筑之中，除了要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)噴涂防火涂料之外，還應(yīng)當(dāng)在鋼結(jié)構(gòu)外外包一塊石膏板或是采用混凝土涂包的方法，以減緩高溫對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)材料性能的破壞。

2.2 鋼材的防腐問題

在鋼筋混凝土材料中由于有混凝土的保護(hù)可以防止或是減緩鋼筋氧化的現(xiàn)象。但是鋼材以及其他金屬材料極容易因?yàn)榕c空氣中的濕氣以及其他的酸堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致氧化。因而在施工的過程中，應(yīng)當(dāng)在鋼結(jié)構(gòu)暴露的部分采取一定的保護(hù)措施，降低鋼材的氧化程度。

在我國，在處理鋼結(jié)構(gòu)防銹時(shí)，主要采用涂刷油漆進(jìn)行防銹或是涂刷石油瀝青的方法進(jìn)行防銹。隨著工程建筑材料的不斷發(fā)展，現(xiàn)今在處理鋼結(jié)構(gòu)防銹的問題上通常都是采用涂刷防銹油漆、玻璃鋼防銹層、無機(jī)物涂層等更為先進(jìn)的方法，從而有效地防止鋼結(jié)構(gòu)被氧化，延長建筑物的使用壽命。

3 鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)制作

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)保障整個(gè)結(jié)構(gòu)體系擁有足夠的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，使其具備住宅建筑物的使用要求，與此同時(shí)還應(yīng)盡量地對(duì)鋼材進(jìn)行節(jié)約，以減輕結(jié)構(gòu)的自重，方便構(gòu)建的制造、安裝、搬運(yùn)、施工以及維護(hù)等，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)當(dāng)注重建筑物的美觀程度，使其能滿足一定的建筑美學(xué)要求。

4 結(jié)語

我國在住宅建筑設(shè)計(jì)中采用鋼結(jié)構(gòu)已有了十余年的時(shí)間，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)無論是在環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益等各個(gè)方面都有著絕對(duì)的優(yōu)勢，我國的相關(guān)設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的優(yōu)勢以及劣勢進(jìn)行研究與分析，從而組織出一套完善的設(shè)計(jì)方案，使鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)能得到更為廣泛的推廣。

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