多層輕型房屋鋼結構的設計與應用研究

郝 斌

北京建誼高能建筑設計研究院有限公司 北京 100037

正文：

1 多層輕型房屋鋼結構的優勢

隨著生活水平的提高，人們對建筑結構的優化也提出了更高的要求。多層輕型房屋鋼結構作為一種新型建筑結構，因其獨特的優勢逐漸取代傳統的建筑結構成為社會各界關注的重點。首先，這種建筑結構不僅自重輕，而且抗震性能優異，施工進度快，施工過程也比較安全。其次，從建筑成本上來看，鋼材產量逐年快速上升，致使其價格也隨之下降，使用這種建筑結構有利于成本的合理控制，從而更具競爭力。最后，其結構設計造型簡單，可靈活設計建筑格局，也能起到加大房屋使用面積的作用，滿足人們對于房屋性能的需求。

2 多層輕型房屋鋼結構建筑的設計分析

2.1 關于結構的設計

多層輕型房屋建筑的結構設計是施工的基礎，只有科學、合理的進行房屋結構設計，才能保證其將來的使用性能。在結構設計中，如果沒有特殊要求，其結構均采用框架式。而梁柱是該建筑結構的重要部位，通常選擇熱軋型H型鋼（如圖1所示），以保證其具備良好的支撐性。當然，也要根據實際操作中的具體情況進行分析，部分柱也會采用焊接箱型截面，或鋼管混凝土的方形或者圓形截面。另外，當前階段大多數人們更喜歡較大面積的居住空間，為滿足其實際需求，在選擇梁時可用組合截面，或以桁架代替。

2.2 關于樓蓋體系的設計

承載力、剛度以及整體性都是衡量這種建筑結構中樓蓋性能的重要指標，而這些指標是否能夠達到標準，直接影響著結構的抗側剛度。在這一部分的設計當中，一般使用鋼筋混凝土組合樓板，具體操作為先將壓型鋼板鋪鍍于鋼梁之上，然后進行混凝土的澆筑工作。此外，在樓板與鋼梁這二者之間緊密相連的前提下，也可加入預應力薄板與混凝土現澆層這些工藝的應用。這種組合樓板的設計方式有利于降低粱高，保證其穩定性符合相關技術要求，最大限度的提高其承載力。

2.3 關于支持體系的設計

在多層輕型房屋鋼結構設計過程中，為有效提高其抵抗水平荷載的能力以及相關抗震性能，就必須重視側向剛度的加強。在實際操作中，應嚴格按照設計標準，進行墻內垂直支撐體系的合理布置工作。在布置時，布置方案可分為兩種：一種為單向布置，一種為雙向布置。但無論哪種布置方式都要按照縱向、橫向有順序的進行。垂直支撐體系的材料一般使用普通型鋼或者薄壁型鋼這兩大類。而建筑門窗的設計則可按照實際居住需求，且保持建筑功能的基礎上，均勻布置。

2.4 關于圍護結構的設計

對于整體房屋建筑而言，維護結構也是其中一個重要的組成部分，其設計水平的高低不僅影響著將來人們居住的舒適度，也影響著房屋建筑外形的美觀。在多層輕型房屋鋼結構設計過程中，為了實現其自身重量的合理控制，可使用空心磚這種重量小的材料作為該結構的填充物。而隨著人們審美標準的不斷提高，建筑外觀設計也越來越重要，各種新型設計方案逐漸被采用，所以玻璃幕墻和輕質復合墻體的應用也很普遍。在內墻的設計中，其墻體隔斷可用材質也較多，如空心磚、加氣混凝土等都可應用，不僅如此也可使用鋁合金框玻璃作為內墻隔斷。此外，為使房屋具備更好的防水，隔熱性能，也可加入防水卷材以及輕質保溫材料的使用，以提高房屋整體質量。

2.5 關于基礎形式的設計

基礎形式的設計對于多層輕型鋼結構房屋建筑也十分關鍵，在設計中常常采用條形、十字型、柱下獨立型作為這一結構房屋建筑的基礎形式。如果在設計中使用柱下獨立基礎就要確保整體結構的穩定，不至于因為基礎的起升和下降過程中力度不一致而導致結構偏移[1]。雖然鋼筋混凝土結構在多數情況下是基礎梁的主要選擇，但有時也可根據施工要求選擇鋼基礎梁，并解決其中的防腐問題。

2.6 關于節點構造的設計

在這種結構的房屋建筑中，對于鋼結構柱的選擇需引起設計人員的注意，通常情況下可選用焊接工形或者箱形截面。正是因為工形截面的特點在于腹板厚度較小，所以應根據其強軸與弱軸性能的不同而選擇連接方式，前一種需選用剛接方式，而后一種則要選用鉸接方式。同時，由于該結構房屋建筑在選材時以輕薄為主，所以在施工中不宜采用現場焊接方式。

2.7 關于防火、防腐的設計

目前，國內鋼結構防水、防火處理大多采用噴涂相關涂料（如防水涂料、發泡防火漆）以及外掛防火板這些方法，而這些方法的科學應用可有效的解決鋼結構防水、防火問題，這也是外露鋼結構防水、防火的主要處理方式。而對于隱藏結構的處理則應采用噴涂珍珠巖和蛭石或使用防火板的方法，實現防火處理。

3 多層輕型房屋鋼結構的應用

近年來，國內城市化進程不斷加快，各種新型建筑層出不窮，也為多層輕型鋼結構建筑的發展創造了機遇。傳統的混凝土結構勞動強度大，工期延續時間長，安全系數也不高，已經不能滿足人們對于房屋建筑的實際需求。而多層輕型房屋鋼結構的應用，適應了時代發展的需求，具備現代房屋建筑所需的種種優點，發展前景十分廣闊。如今，這種結構的發展越來越快，逐漸應用于住宅、休閑場所、辦公大樓、學校、醫院等建設以及這些建筑的擴建和改建施工中。為有效推廣這種房屋結構的大范圍應用，相關部門和建筑企業應各負其責，加大對該結構的研究，規范設計、施工標準，優化施工工藝，以提升該結構的整體質量。

4 結束語

綜上所述，當前國內對于輕型鋼結構的設計還處于起步階段，各種設計技術以及思路還不成熟，以致于在設計中還存在著一些問題，影響了多層輕型房屋鋼結構的實際應用效果。為了有效的提高這項工作的設計水平，加強其在房屋建設中的應用，就必須充分研究鋼結構設計特點并與實際設計需求相結合，并在此基礎上完成多層輕型房屋鋼結構的設計工作，提高其實用性，為建筑行業的快速發展增加助力。