多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計及應用

杜春華

（青島三聯(lián)金屬結(jié)構(gòu)有限公司，山東 膠州 266300）

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計及應用

杜春華

（青島三聯(lián)金屬結(jié)構(gòu)有限公司，山東 膠州 266300）

在建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展背景下，人們對房屋建筑也有著多樣化的要求，建筑的結(jié)構(gòu)設計不僅要滿足實際的功能需求，還在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上比較重視。對于多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計，是當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的一個重要發(fā)展方向，受到人們的廣泛歡迎，之所以得到了廣泛應用，正是因其自身有著多方面優(yōu)勢。通過對多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢特征分析，以及多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設計中的問題和具體的設計方案應用探究，就能為實際的鋼結(jié)構(gòu)設計起到促進作用。

多層輕型；鋼結(jié)構(gòu)設計；應用

輕型鋼結(jié)構(gòu)在多種工業(yè)以及民用建筑當中應用比較廣泛，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計過程中，涉及到諸多的內(nèi)容，而在鋼結(jié)構(gòu)的設計方法上充分掌握，對鋼結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量提高有著積極意義。在當前的建筑行業(yè)發(fā)展環(huán)境下，加強多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計應用，也是促進建筑行業(yè)向著新方向發(fā)展的重要動力，加強對多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計研究就比較重要。

1 發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢特征

1.1 多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

輕型鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展已經(jīng)有二十多年的發(fā)展歷史，雖然我國的輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展起步相對比較晚，但是在發(fā)展的速度上是比較快的，輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的占比也在進一步加大。在隨著全面改革的進一步深化實施，我國在輕型鋼結(jié)構(gòu)的房屋建設方面給予了很大支持，輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)的應用也逐漸成熟，在基礎力量上逐漸地加強。鋼結(jié)構(gòu)的設計工作是保障輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量保障的基礎，這對設計人員來說也是一次很大地挑戰(zhàn)，只有充分重視多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的靈活運用，提高技術(shù)應用水平，才能促進我國的房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的多元化發(fā)展。

1.2 多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢特征

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)在自重上比較輕，有著良好的抗震功能。多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)在材料的應用上，是采用高效以及輕型和薄質(zhì)的材料，構(gòu)件的截面性能相對比較好，有著很強的承載能力和抗震能力。由于是選取的輕型材質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省材料和降低安裝成本。鋼結(jié)構(gòu)的設計應用在造型上比較簡潔，能增大凈使用面積，可提供更大的柱網(wǎng)布置。在多層輕型的房屋鋼結(jié)構(gòu)的應用下，對房屋結(jié)構(gòu)的開放性能增加，能為設計人員提供比較大的設計空間，同時有效提供更多分隔室內(nèi)空間的可能。而在對鋼結(jié)構(gòu)的安裝過程中就相對比較方便，安裝施工的工期也相對比較短，能夠從整體上提高施工的質(zhì)量。

2 設計問題的分析與方案應用

2.1 多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設計問題分析

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的具體設計過程中，受到諸多因素的影響，還存在相應的問題有待解決。這些問題主要體現(xiàn)在，沒有健全鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求，這就使得在具體的設計施工等方面缺少有效依據(jù)。當前對建筑標準規(guī)范還是采用比較老的，已經(jīng)和當前多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計需求不相契合，一些設計指標和現(xiàn)有的規(guī)范要求得不到滿足，相關(guān)的條文當中規(guī)定不使用2mm及以下的鋼材制作承重結(jié)構(gòu)，而對國外使用的壁厚為0．8～1．6mm的輕型鋼材，在我國卻并沒有此結(jié)構(gòu)體系的受力情況、安全性等理論依據(jù)，也比較缺少相應的實際實驗數(shù)據(jù)信息，這樣就必然會影響實際鋼結(jié)構(gòu)的設計和施工工作的順利開展。

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的保溫以及節(jié)能效率低的問題較為突出。由于鋼材料的傳熱系數(shù)比較大，在熱量的傳導和散熱方面比較快，這樣較容易出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象，對鋼結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能問題的解決就顯得比較重要。和傳統(tǒng)混凝土建筑結(jié)構(gòu)的保溫方法相似，也要通過內(nèi)外保溫的方式進行實施，在具體的鋼結(jié)構(gòu)設計上，就要能對這些基礎層面加以重視，要能滿足實際的設計需求。而在具體設計工作的開展中，如果設計人員沒有對此加強重視，就會造成鋼結(jié)構(gòu)房屋的保溫節(jié)能效率比較低。

未注重設計中的防火以及隔音的考慮。多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計中，雖然鋼結(jié)構(gòu)有著諸多的應用優(yōu)勢，但也存在一些不足，主要體現(xiàn)在防火性能比較薄弱，隔音效果不佳，而在實際設計中就要對此類問題有充分的考慮，從而保障提高設計的整體質(zhì)量。但是在具體的設計工作實施中，一些設計人員并未充分重視，致使鋼結(jié)構(gòu)的房屋存在諸多安全隱患。

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計觀念相對比較滯后，沒有和時代發(fā)展要求相契合。輕型鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)性能有著不同，在設計的技術(shù)應用上也有著不同。而當前我國的房屋建筑結(jié)構(gòu)設計人員，常常會將傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設計和鋼結(jié)構(gòu)設計等同看待，從而必然出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的問題，使得結(jié)構(gòu)上對房屋建筑的風格得不到有效表現(xiàn)，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量上也有著很大影響。

2.2 多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設計方案應用

為保障多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量水平提高，就要從多方面充分重視，在設計的方案制定過程中體現(xiàn)出完善性。筆者結(jié)合實際，對多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計制定了相應方案，如下所述。

第一，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設計要點。在對多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計中，在基本方案上要加強重視，其中的結(jié)構(gòu)體系制定要注意，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，要結(jié)合實際房屋的需要來確定，有的是需要懸掛的結(jié)構(gòu)，有的則是通過框架結(jié)構(gòu)來達到相應的要求，這就要求設計者根據(jù)實際的需要來選擇確定。在對框架結(jié)構(gòu)的應用方面，主要的優(yōu)勢就是平面布置相對比較靈活，各部分結(jié)構(gòu)剛度的均勻性能鮮明呈現(xiàn)，框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造比較簡單化，施工也方便，但其側(cè)向剛度小，可采用框架-抗剪桁架結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)來加以解決。而懸掛結(jié)構(gòu)的應用面雖然相對較窄，但有著良好的抗震功能。在對梁柱的截面設計方面，主要是通過選擇軋制和焊接工形截面的方式實現(xiàn)，有著良好穩(wěn)定性。在構(gòu)件的組合層面，主要是通過焊接構(gòu)件，能保持其剛度。

第二，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)支撐體系設計。鋼結(jié)構(gòu)的支撐體系，主要就是起到強化剛度的作用，能有效抵抗水平風荷載以及地震的作用，材料方面以槽鋼和角鋼的應用比較多，在具體的設計過程中，就要求設計者能結(jié)合實際的設計要求，沿著縱橫單向布置或者是雙向布置。支撐和框架鉸接然后依照著拉桿或者是壓桿來實施設計，在支撐設計中對門窗的布置要能充分的考慮，采用X型以及單斜桿型或者倒人字型等加以應用，這樣能夠在強震的作用下有著吸能耗能的作用。設計過程中要能在不影響房屋建筑功能的基礎上，在平面上支撐能均勻性的布置。

第三，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點設計。鋼結(jié)構(gòu)的設計過程中，對梁柱節(jié)點的設計是重要環(huán)節(jié)，梁柱的連接方式主要有幾個重要方式，剛接以及鉸接和半剛接。其中的鉸接方式的構(gòu)造相對比較簡單化，在具體的制造以及安裝上就比較的方便。采用剛接這一連接的方式的時候，就要進行設置支撐或者是剪力墻來承受水平荷載。而對于半剛性的連接方式應用，在接受力的性能上就比較突出。在當前的多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計中，對梁柱節(jié)點的連接方式應用比較廣泛的就是鉸接和剛接的形式，比較常用的剛接節(jié)點就是梁翼緣和柱通過對接焊縫連接，梁腹板和柱通過連接板使用高強度螺栓摩擦型進行連接的，這樣能夠保障連接的質(zhì)量。

第四，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)的設計。圍護結(jié)構(gòu)的設計對鋼結(jié)構(gòu)的設計來說，有著很重要的作用，為能對多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)自重有效減輕，設計人員在進行圍護設計的時候，就要采取輕質(zhì)的材料加以應用，多層房屋鋼結(jié)構(gòu)外墻墻體通過輕質(zhì)填充材料來應用，常見的有壓型鋼板加上輕質(zhì)保溫層以及加氣混凝土等組成的復合墻體。有的房屋外墻是通過玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的應用。輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋內(nèi)隔墻主要為減重使用空心砌塊等材料。在圍護結(jié)構(gòu)的科學設計下，就能有助于優(yōu)化多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的基礎形式比較多，其中的條形基礎以及獨立基礎都比較常用。例如在對柱下獨立基礎的時候，各基礎的不均勻沉降對上部結(jié)構(gòu)影響要充分重視，可采取相應的輔助措施加以應對。

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計過程中，要充分注意相應的問題，在結(jié)構(gòu)的計算過程中，對輔助設計充分重視，從立體角度對鋼結(jié)構(gòu)的設計詳細分析，要既能減輕樓蓋的重量，又不減小結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性、耐久性等等。對于這些基礎層面的內(nèi)容充分重視，才能真正保障多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的提高。

3 結(jié)語

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設計以及應用過程中，一定要緊密結(jié)合實際的設計要求。輕型鋼結(jié)構(gòu)的設計發(fā)展在我國的建筑行業(yè)中的應用，還處在發(fā)展階段，在鋼結(jié)構(gòu)的設計中還存在著諸多問題有待解決。通過從理論上對鋼結(jié)構(gòu)的設計進行研究分析，就能為實際的設計工作順利開展打下理論基礎。也希望能通過此次的理論研究，對設計人員提供有益的設計思路。

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1671-0711（2017）08（下）-0181-02