多高層輕型結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)方法探析

（江西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 330200）

自改革開(kāi)放以來(lái)，越來(lái)越多的高樓大廈聳立在華夏大地，而這些多高層建筑普遍使用低合金特種鋼材。同一時(shí)期，外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家使用鋼結(jié)構(gòu)高層住宅，這些住宅結(jié)構(gòu)具有空間合理、靈活、施工方便、污染小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。相比之下，我國(guó)的鋼筋混凝土等傳統(tǒng)建筑理念的諸多弊端逐漸顯現(xiàn)，加之我國(guó)建筑施工隊(duì)伍科技水平依舊落后，工程配套設(shè)施不齊全等客觀因素，也使得多高層輕型結(jié)構(gòu)住宅的推廣存在諸多阻礙。

1 發(fā)展輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的必要性

首先，我們可以看到，輕型鋼結(jié)構(gòu)體系具有材料強(qiáng)度高、自重輕、安全、施工方便快捷、抗震性能好等特點(diǎn)。同時(shí)，鋼材產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量增速快，價(jià)格逐漸下降，已經(jīng)具備與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系相競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。其次，對(duì)于民用住宅來(lái)講，民用住宅通常喜歡大空間、房間靈活設(shè)計(jì)、分割便捷等特點(diǎn)。而輕型鋼結(jié)構(gòu)多為梁柱體系，可以實(shí)現(xiàn)大開(kāi)間等用戶的個(gè)性化布置，從而極大限度的適應(yīng)市場(chǎng)需求。再次，對(duì)于房地產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)具有周期短、見(jiàn)效快等特點(diǎn)，這極大的滿足了其建設(shè)資金的流動(dòng)性，尤其在舊城改造過(guò)程中的效果明顯，減輕回遷費(fèi)用。最后，輕型鋼建筑采用新的施工工藝、新型購(gòu)配件等現(xiàn)代化建設(shè)形式，有效提高住宅的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)方案

框架結(jié)構(gòu)是多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅最普遍應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系。一般情況下，梁與柱會(huì)選用熱軋H型鋼，而根據(jù)實(shí)際操作過(guò)程中，有些柱也會(huì)采用焊接箱型截面，又或者選擇鋼管混凝土的方形或者圓形截面。而為了滿足廣大客戶居住大空間的個(gè)性化需求，對(duì)于梁的選擇，除了可以采用組合截面外，還可以采用桁架代替。

2.2 樓蓋體系

對(duì)于多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，樓蓋必須要具有足夠強(qiáng)大的承載力、剛度和整體性，以便于增強(qiáng)機(jī)構(gòu)抗側(cè)剛度。就目前而言，大部分采用鋼筋混凝土組合樓板，就是將鋼梁上鋪鍍鋁壓型鋼板，并以混凝土進(jìn)行澆筑。除此之外，在保證樓板與鋼梁之間的緊密、可靠連接之時(shí)，還可以用預(yù)應(yīng)力薄板加混凝土現(xiàn)澆層等澆灌工藝方式，在降低房梁高度之時(shí)，來(lái)顯著提高多高層輕型結(jié)構(gòu)住宅房梁的穩(wěn)定性和最大可承載能力。

2.3 支持體系

對(duì)于多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅而言，側(cè)向剛度對(duì)于抵抗水平荷載和地震作用十分重要。為了加強(qiáng)側(cè)向剛度的抵抗水平，通常會(huì)在墻體內(nèi)布置普通型鋼或者薄壁型鋼的垂直支撐體系。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以沿著縱橫單向或者雙向布置，支撐與框架鉸接等。對(duì)于門(mén)窗的布置可以在不影響建物功能的前提下，均勻布置，例如可以采用X型、W型、人字形等形式。對(duì)于由支撐軸力所引起的附加彎矩，偏心支撐所具有的剛度，可以有效的緩解在嚴(yán)重超載時(shí)所產(chǎn)生的壓力，已達(dá)到抗剪支撐的作用。

2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

維護(hù)結(jié)構(gòu)是房屋建筑不可缺失的一部分，在多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中，為了減輕其自重，通常情況下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)采用質(zhì)地輕盈的材料進(jìn)行填充，例如空心磚、加氣混凝土磚等。在當(dāng)代房屋設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了房屋外觀上的個(gè)行美觀等因素，也會(huì)采用諸如壓型鋼板加輕質(zhì)保溫層組成的復(fù)合墻體，或者用輕質(zhì)、美觀的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。對(duì)于內(nèi)墻來(lái)說(shuō)一般采用空心磚、加氣混凝土或者輕鋼龍骨石膏板，目前也有用鋁合金框玻璃作為墻體隔斷的。對(duì)于輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋來(lái)說(shuō)，為了保障屋內(nèi)的防水、隔熱等效果好，通常會(huì)采用卷材防水、輕質(zhì)保溫的材料，如JQN板、聚乙烯混凝土塊等。

2.5 基礎(chǔ)形式

對(duì)于多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅來(lái)說(shuō)，其常用的基礎(chǔ)形式主要有條形、十字型、柱下獨(dú)立型等基礎(chǔ)形式，在采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，要注意不勻稱沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。有時(shí)為了解決防腐問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際操作及要求，也會(huì)采用鋼基礎(chǔ)梁地面下部分外包混凝土的方式。

2.6 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)柱的多采用焊接工形或者箱形截面形式，由于工型截面的腹板相比較而言比較薄，故在弱軸連接之處多會(huì)采用鉸接形式，強(qiáng)軸連接之處多采用剛接形式。但由于剛性連接時(shí)的受力特性極為復(fù)雜，只有在試驗(yàn)之時(shí)才會(huì)取得相對(duì)而言的準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。同時(shí)由于多高層房屋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建相對(duì)較薄，在焊縫連接過(guò)程中應(yīng)盡量避免工地現(xiàn)場(chǎng)連接。

2.7 防火和防腐措施

由于我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)的防水方式，主要采用涂料防水、泡發(fā)防火漆和外掛防火板等方式方法，因此外露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多采用涂料、防火油漆的方式，隱藏的構(gòu)建多采用珍珠巖和蛭石防火噴涂或防火板的方式，即經(jīng)濟(jì)有效又兼具一定的防腐能力。

3 對(duì)多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的展望

目前，由于發(fā)展輕型鋼結(jié)構(gòu)體系還存在著諸如鋼管砼梁、柱的連接較為復(fù)雜、不利于工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)施工等一些有待于解決的問(wèn)題， 因此，對(duì)于多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的未來(lái)展望提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）充分發(fā)揮多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的具有便于工廠化制造、建造周期短、安全可靠、施工簡(jiǎn)便、空間分割靈活等要求的優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的有序發(fā)展。

（2）我國(guó)冶金事業(yè)的發(fā)展還處于上升期，隨著其逐步發(fā)展，結(jié)構(gòu)用鋼的品種和質(zhì)量也會(huì)有很廣泛的市場(chǎng)并得到較大的發(fā)展。當(dāng)我國(guó)的建筑行業(yè)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平，即可以在住宅建設(shè)中使用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用鋼之時(shí)，多高層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的用鋼量和造價(jià)將會(huì)大幅度降低，從而將會(huì)迎來(lái)多高層輕型鋼結(jié)構(gòu)的春天。

（3）按建設(shè)部要求組織設(shè)計(jì)、施工、材料諸方面的專業(yè)規(guī)范、規(guī)程編寫(xiě)是推廣輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和應(yīng)用的重要工作環(huán)節(jié)。

[1]孫成．高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策探討[J]．住宅與房地產(chǎn)．2016 (33)

[2]鐘迅．剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用論述[J]．建材與裝飾．2017 (15)

[3]徐斌斌．高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題探討[J]．科技風(fēng)．2017 (5) :95

[4]李宗志，賈兵山．多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)與工程應(yīng)用[J]．建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)．2016 (17)