淺議鋼結構住宅結構設計中應注意的問題及對策

蘇彥文

（普帝龍哆咪集成房屋營銷（重慶）有限公司 重慶 400015）

淺議鋼結構住宅結構設計中應注意的問題及對策

蘇彥文

（普帝龍哆咪集成房屋營銷（重慶）有限公司 重慶 400015）

住宅質量直接關系到人們的財產安全和生命安全，本文重點分析了鋼結構優于其它結構優勢，探討出在實際鋼結構鋼住宅設計中存在的問題并根據存在的問題提出了有效的措施。

住宅質量 鋼結構 住宅設計 措施

自上個世紀九十年代至現代我國鋼鐵產量在不斷地上升，鋼材也廣泛應用于住宅建設，鋼結構住宅與其它結構住宅相比有著獨特的優勢，但目前我國鋼結構住宅設計尚不成熟，本文就鋼結構住宅優勢的基礎上對鋼結構住宅設計過程中存在的主要問題進行了探討并作出了相應的對策。

1.鋼結構住宅的發展前景

隨著經濟的發展，住宅產業化必將成為我國的一個新的經濟增長點，也是我國住宅業發展的必由之路。根據當前分析來看，鋼結構住宅體系作為我國建筑業的重要組成部分，市場廣闊有良好的發展前景。第一，鋼結構住宅可以工業化生產和標準化制作，可以提高生產效率和施工效率，同時，鋼結構住宅屬于綠色環保型建筑，鋼材可以再生重復利用，符合我國可持續發展戰略，鋼結構住宅的快速發展直接影響到我國住宅產業的發展水平和前途。第二，目前我國建筑行業的生產效率較低，大部分施工都是靠人為操作，屬于勞動密集型產業，而鋼結構建筑技術是一種高效率的產業，可以實現工業化批量生產，不僅提高了建筑行業的建筑效率，而且還帶動建材、冶金特別是鋼鐵行業的發展。

2.鋼結構住宅的特點及其優勢

（1）鋼材本身具有高硬度、高強度、自身質量輕的特點，在和混凝土結合下產生了之前不具有的功能，不僅可以擴大建造的橫向、縱向空間，而且還可以減輕建筑物的質量，有益于城市高層建設。不僅如此，在地震時鋼結構可以延緩墻壁的倒塌，具有一定的抗震功能。

（2）可以擴大建筑空間，充分利用土地資源。鋼材具有高強度、高硬度的特點，與混泥土的結合可以減少墻壁和梁柱的厚度，能夠充分分隔有效空間。而傳統的磚塊混凝土結構受材料的限制，造成了墻厚、梁柱厚，既減小了空間又影響了房屋整體美觀。

（3）造價低且施工方便。隨著我國鋼產量的不斷提升，鋼材的價格也在下滑，再加上鋼材自身獨特的優勢，減少了施工整體材料的使用量，這就直接降低了成本。其次，鋼結構材料機械化程度高，大大提高了施工的效率縮短工期，也間接降低了施工成本。

（4）鋼材可以回收重復利用，符合可持續發展的方針。在拆遷建筑物時，鋼材可以進行回收回爐冶煉，再生產加工投入市場。

（5）鋼結構住宅可工業化生產。鋼結構構件可以預先在工廠實行工業化生產，生產方便且速度快，而且便于施工現場的安裝，使在施工現場作業量減小。同時，由于施工機械化程度高，提高了施工效率。

3.鋼結構住宅設計中應注意的問題

3.1 鋼結構住宅設計過程中結構體系的選擇

首先，要根據樓層的高度來選擇適合的建筑體系，一般6層以下采用框架-支撐體系，6層以上采用框架-混凝土剪力墻體系，高層建筑大多采用雙重體系。其次，要根據建筑物所處位置選擇墻體，在鋼結構體系中墻體分為剪力墻和鋼支撐兩種，剪力墻的延性低，在抗震方面，鋼支撐比剪力墻效果要好，因此，在地震易發區應該采用鋼支撐結構。

3.2 鋼結構住宅設計樓板的要求

樓板是銜接每層樓的重要部位，它不僅要承受豎向荷載將其傳給框架，而且還要將水平的力傳到梁柱上，因此樓板的整體受力情況十分重要，同時樓板還需要良好的隔音效果?，F代采用較多的是壓型鋼板組合樓板，這種鋼板整體性很好，承載的負荷量較大，而且有良好的隔音功能。同時，在地震易發地區，梁柱周邊要設置鋼筋和箍筋，起到對其保護作用，防止柱子在水平力下把樓板壓壞。

3.3 鋼結構住宅設計中節點設計原則

節點設計是鋼結構住宅設計尤為重要的一部分，它包括梁與梁之間的節點設計、梁與柱之間節點設計、柱與柱之間節點設計、柱帽間節點設計和柱腳間節點設計。[1]在節點設計中，首先要考慮到設計的安全性；其次要考慮到設計的合理性和節省性原則，爭取采用方便可靠經濟適用的施工方法，盡量減少或避免施工現場的焊縫連接，保證節點設計安全和有效的對材料的利用。鋼節點按照受力程度和力量傳導的特點可以分為鉸節點、剛性節點和半剛性節點，在現代建筑技術中，剛性節點和鉸節點研究的比較透徹應用范圍較廣。但在實際的施工過程中，并不是所有節點連接的都采用剛性節點和鉸節點技術，而是要根據實際情況進行具體問題具體分析，使安全性和利益性實現最大化。例如在梁和柱之間的連接時，往往在弱軸方向和梁連接采用鉸節點技術，強軸方向和梁的連接采用剛性節點結束。這樣的施工方法并不是憑空想象的，而是有合理的根據的。因為鉸節點技術簡單但增加了梁跨的彎矩增加用鋼量，使成本上升；剛性節點技術雖然復雜但是可以減少梁跨彎矩減少用鋼量，使成本降低。綜上所述，節點技術如何應用還是要根據實際情況而定的，要綜合考慮安全、經濟、實用等因素。

3.4 鋼結構住宅設計中墻體材料的選擇

墻體材料是對鋼構框架墻面進行填充的，由于鋼構自身具有自重輕、靈活性好的特性，一般不采用自重較大的材料。大部分采用的密度比較小輕質的材料。在選取墻體材料時應注意選取材料的自重、硬度、保溫性能、防水性能、隔音效果等?，F代建筑中采用最多墻體材料就是蒸壓輕質加氣混凝土板，它材質輕盈且硬度高而且具有良好的防水、保溫、隔音等性能，不管是室外墻體還是室內墻體都可以采用。在墻體與鋼構連接過程中，要分析墻體和鋼構的實際情況探索出最有效的方法，提高施工效率。[2]

3.5 鋼結構住宅設計中廚、衛防水設計

鋼材優點甚多但也存在著無法消除的缺點，鋼材遇水會造成嚴重的腐蝕，而廚房和衛生間是住宅用水最多的地方，因此廚房和衛生間的設計要重視其防水設計。目前在實際建筑施工中，經常采用的是結構防水和材料防水，兩種方法各有優缺點。具體采取哪種防水方法還是根據實際情況進行具體問題具體分析。[3]為了更好的實現廚房衛生間防水可以將結構防水和材料防水相結合并做好排水措施。

3.6 鋼結構住宅設計中的樓梯設計

樓梯是連接上下樓層的必要通道，現代建筑中應用最為廣泛的是壓型鋼板混凝土組合樓梯，壓型鋼板和混凝土的結合既增加了樓梯承受強度又克服鋼樓梯噪音的缺陷。[4]在設計時，要根據整體布局合理安置樓梯位置，同時也要減少樓梯梁與梁之間的連接，這種連接會使負荷集中起來不利于樓梯的穩定。最后，樓梯的設計還要綜合考慮施工的簡便性和實用性。

4.鋼結構住宅設計中解決問題的方法

在鋼結構住宅設計中，既要考慮到鋼結構材料的優勢和缺陷，又要充分考慮鋼結構的整體性和穩定性，對于實際設計中的具體問題要根據各個環節的特點進行分析，找出問題并解決問題。[5]

第一，鋼結構住宅設計中，設計者要充分到重視節點連接構造的重要性。設計中要根據實際情況和各種節點連接特點綜合分析采取相應的連接方法，既要保證結構的穩定性安全性又要盡量實現其經濟效益。

第二，鋼結構住宅設計中，要充分考慮鋼結構部分設計對整體影響和建筑材料的選取。要根據樓層的高度來選擇合適的建筑體系，對于選取材料方面也要根據每個設計環節的特點進行選擇。例如，在廚衛選材時就要根據廚衛多水的特點選取防水的材料和防水的建筑結構。設計者始終要明白設計過程中的每個部分在整體結構中所起到的作用。[6]

第三，在鋼構住宅設計中，要對屋面荷載進行合理取值。樓板設計是鋼結構設計重要組成部分，樓板除了可以將樓板水平面壓力和隔音效果傳給框架外，還可以將水平的力傳導到梁柱上，因此在設計樓板的過程中，要盡量使用組合梁，提高樓板的整體性使梁柱整體受力。

第四，在鋼結構住宅設計中，設計人員要實事求是靈活運用知識合理設計。對于設計人員來說，鋼結構住宅設計是要充分考慮實際情況進行精密計算的，但在實際情況中，會出現很多突發性問題，此時設計人員就應該具體問題具體分析了。只有設計者把設計工作滲透到日常的鋼結構設計中，才能提高設計能力從而有效的提高工程質量。

5.結束語

鋼結構住宅體系安全穩定且施工方便簡捷，在現代建筑施工中得到了廣泛的應用，但在實際設計和施工中仍存在著許多問題，要想整體上提高我國鋼結構的工程質量就必須解決鋼結構住宅體系中的嚴重不足。本文研究僅是一個起步，我國鋼結構住宅體系還存在諸多問題，以下幾個方面需要繼續研發。

（1）研發各種抗腐蝕性鋼材

（2）隔墻板材的布置、排版的系統化、標準化研究，統一標準的制定以及相關設計軟件的開發；

（3）樓面結構整體受力性能的研究；

（4）結構抗震的計算與分析；

（5）結構體系優化設計方法、各種大型結構設計軟件的開發與研究。

（6）鋼結構住宅施工方法研究

[1]周學軍 徐源 李國強 楊融謙 侯和濤；波紋腹板工字鋼與混凝土組合梁抗彎承載力的理論分析與試驗研究[J]；建筑鋼結構進展；2013年

[2]劉任峰；鋼結構房屋結構設計中常見問題分析[J]；中國建筑金屬結構；2013年

[3]李天 銀加恩；中原經濟區建設中鋼結構產業的機遇與挑戰[J]；華北水利水電學院學報(社科版)；2013年

[4]潘軍；有關中高層鋼結構住宅體系的探討[J]；陜西建筑；2012年

[5]張曉華 呂亞鵬；鋼結構住宅應用淺析[J]；河南建材；2012年

[6]張彩霞 張皓 莊宇 張國忠；鋼結構穩定性研究中存在的問題及解決辦法[J]；科技信息；2012年

TU7

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1007–6344（2015）01–0169–02

福建省教育廳項目 多孔隙瀝青路面材料設計與排水性能研究（JA11183） 作者簡介：張九香（1972- ），女（漢），湖北荊州人，副教授，碩士，研究方向：道路工程