關于多層輕型鋼結構住宅設計的分析

蔣寶鋒東營市建筑設計研究院，山東東營　257091

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關于多層輕型鋼結構住宅設計的分析

蔣寶鋒
東營市建筑設計研究院，山東東營257091

摘要隨著建筑行業的不斷發展，住宅設計也在不斷發生變化，傳統的住宅結構不斷被新的住宅設計所取代，其中輕型鋼結構就是新型的住宅結構設計，這種房屋結構具有建造周期短、成本低、結構合理等優點，在國際上得到了快速發展。本文主要對我國多層輕型鋼結構的住宅設計進行了分析，對其設計特點和基礎施工進行了討論，以期能夠不斷促進輕型鋼結構在我國的發展。

關鍵詞鋼結構；輕型鋼；住宅設計；分析研究

雖然輕型鋼結構住宅在國外得到了較快發展，但這類房屋設計在我國的發展受到各種因素影響，導致其發展較為緩慢，但隨著建筑技術和鋼材價格的不斷變化，市場上對輕型鋼結構住宅的需求也是越來越大，因而有必要加強對輕型鋼結構住宅設計的研究，以滿足未來的建筑工程市場。

1　輕型鋼結構住宅概述

輕型鋼結構主要是以鋼柱、鋼梁為房屋主要骨架，以輕體保溫材料為圍護的一種建筑結構，這種建筑結構與傳統房屋結構相比具有突出優勢，具體表現在以下幾點上：一是其結構材料所用的鋼柱、鋼梁是工廠大批制造，能夠在短時間內提供較大量的鋼柱作為骨架材料，有效縮短建造的時間；二是能夠對建筑空間進行靈活分割，不受傳統房屋結構限制，能夠較為自由地劃分住宅空間，滿足住宅設計師的不同需求；三是施工比較方便，施工技術比較簡單，容易掌握，能夠有效提高住宅建造的效率，并且安全可靠。基于這些優點使得輕型鋼結構建筑在市場上也具有較大的發展潛力，且隨著鋼材事業的不斷發展，在房屋結構用鋼種類選擇上也有了很大的空間，鋼材在不斷向著高強度低合金方面發展，這樣既能夠滿足房屋構造的強度需求，又能夠有效降低鋼材造價，從而能夠有效降低住宅建造的成本，提升建筑工程的經濟利潤，因而國內對這類住宅設計的市場需求較大。但當前我國鋼結構房屋的發展卻比較緩慢，一是受制于原來傳統住宅設計思路的限制，很多設計師還停留在鋼筋混凝土結構或是磚混結構階段，對于輕型鋼結構房屋設計的接受程度不高；二是國內與鋼結構相匹配的墻體材料技術發展比較緩慢，沒有達到相應保溫、高強度的標準，使得鋼結構房屋發展受限。另外，也與一些施工隊伍在施工技術和設備上跟不上也是有很大關系的。

2　輕型鋼結構住宅設計要點

對于多層輕型鋼結構住宅設計來說，設計師要從多方面進行考慮，保證設計的科學合理，具體來說多層輕型鋼結構住宅在設計上主要有以下幾個要點。

2.1住宅結構設計方案

對于多層輕型鋼結構住宅來說，由于將鋼柱作為住宅骨架，其結構本身就是住宅的框架結構，為了滿足多層和居住需求，建筑設計師在進行設計時可以選擇懸掛式的結構體系，這種結構中樓面荷載是通過吊桿傳遞到水平桁架上，然后在傳遞到井筒和住宅基礎上，因而在房梁的選擇上可以采用熱軋H型鋼，或是直接用組合截面來進行支撐，有的住宅設計為了提供更大空間，部分主梁也會用析架來代替。而在房柱的設計上則多采用焊接箱型截面設計或是方形鋼管截面設計。

2.2支持體系設計

設計師在對輕型鋼結構住宅進行設計過程中還要考慮住宅側向剛度問題，用以抵抗地震作用和水平荷載對樓房帶來的影響，如果側向剛度不夠則有可能出現側面裂縫的問題，因而在對輕型鋼結構住宅進行設計時可以為其增加支撐體系來增強樓房的側向剛度。在設計時可以用普通型鋼在墻體平面內進行垂直布置，可以將其設計為縱橫向的單項設計，也可以將其布置為雙向設計，讓框架和支撐體系之間連接在一起，同時要注意布置上的均勻性，以保證支撐體系荷載受力均勻，保證支撐體系的良好強度。而在設計支撐體系過程中，設計師還要考慮到住宅門窗的設計，支撐體系在經過門窗位置是可采用倒人字型、人字型、X型等形式以滿足門窗設計需要。

2.3樓蓋體系設計

在將鋼結構住宅的房屋框架結構確定之后，為了能夠有效增強整個結構的抗側剛度，有必要對住宅樓蓋進行特別設計，以使樓蓋能夠獲得足夠的剛度和承載力。在設計上，設計師可以選擇鋼筋混凝土組合樓板作為輕鋼結構住宅的樓蓋，在搭好的鋼梁上鋪設鋼板，然后澆注厚混凝土，并用栓釘將鋼梁和壓型板固定上，以完成樓蓋的搭建。對于主梁與住宅次梁之間的連接，設計師可以選擇簡支登高方法來進行連接，將樓板荷載均勻傳遞到次梁上。在采用這種樓板鋪設方式時，設計師一定要注意主次梁頂面與壓型鋼板厚度之間應該相差一定高度，這樣不僅能夠方便壓型鋼板鋪設，而且還能夠增加建筑本身的高度，滿足鋼結構住宅樓蓋構造設計要求，但在隔熱保溫方面的表現卻并不理想。而在樓蓋體系設計上還有另一種方式，是采用坡頂屋蓋方式，這種設計不僅能夠增強屋頂在保溫隔熱方面的性能，而且還能夠增加使用面積和美觀高層建筑屋頂，但在結構抗側剛度方面的表現不如組合樓板形式，因而對于輕鋼結構住宅

樓蓋設計還有待設計師進一步進行探討，以設計出抗側剛度和使用性能均能夠滿足的樓頂設計。

2.4圍護結構設計

輕鋼結構住宅設計上圍護結構和鋼梁骨架是相互匹配的，對于輕鋼結構住宅來說圍護結構一般是采用輕型填充材料進行制作，以減輕圍護結構給鋼梁骨架帶來的荷載，同時對圍護結構材料本身也具有一定保溫隔熱要求，因而在材料上可以采用輕質保溫層和壓型鋼板組合形式，既能夠滿足材料本身輕質的要求，又能夠滿足保溫隔熱的要求，部分建筑也有采用玻璃幕墻的結構，玻璃的質量較輕，加上透光性非常好，因而能夠利用天然太陽能來進行保溫，玻璃的框架可采用鋁合金材質，這種材質質量較輕，可以減輕圍護結構對住宅的受力影響。輕鋼結構住宅對外墻和屋面材料的質量要求都比較高，因而在屋面材料選擇上一般會采用卷材來進行放水，而選擇輕質保溫材料來鋪設屋面，這樣能夠在放水的同時實現保溫隔熱功能，滿足輕鋼結構住宅設計要求。

2.5基礎形式設計

在對輕鋼結構住宅基礎形式進行設計時，要根據施工需求和施工現場情況來選擇相應的形式，同時為了滿足輕鋼結構住宅的受力和荷載要求，輕鋼結構住宅的基礎常采用條形基礎、柱下獨立基礎或是十字基礎，這幾種形式能夠將從井筒傳遞過來的荷載均勻分配到自身，然后傳遞到地面上，因而在設計和施工過程中應該注意基礎部位的沉降情況，如果沉降不均勻，那么傳遞過來的荷載分擔也將不均勻，從而直接影響住宅上部結構穩定。

2.6輕型鋼結構住宅造價管理

輕型鋼結構與混凝土結構相比，有著施工速度快施工污染小以及造價更加合理的巨大優勢。但是，輕型鋼結構最主要的材料便是鋼材，鋼材成本與混凝土相比價格更高，尤其是在人工成本以及機械成本方面，成本更為高些。因此，在實際的輕型鋼結構設計與施工過程中，應該摒棄混凝土結構成本管控方面的不足，加大對于輕型鋼結構的成本管控，對于產品功能進行優化，在設計變更、材料選擇以及人工應用方面加大管控，實現輕型鋼結構成本管理的科學與合理。

3　結論

綜上所述，輕型鋼結構住宅與傳統的住宅設計相比具有多種優點，且在小高層的建造上比較具有經濟優勢，因而市場上對輕型鋼結構住宅的需求也是比較大的，因而住宅設計人員應該加強對輕型鋼結構方面的研究，根據設計特點和要求對進行規范設計，以不斷推廣輕型鋼結構住宅，促進鋼結構住宅在我國的不斷發展。

參考文獻

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文章編號1674-6708（2015）155-0070-01