鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)研究

文/ 王文灝 深圳市魯電電力設(shè)計(jì)研究院有限公司　廣東深圳　518057

鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)研究

文/ 王文灝 深圳市魯電電力設(shè)計(jì)研究院有限公司廣東深圳518057

鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種新的住宅形式，通過近年來的實(shí)踐以及住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢(shì)，在我國(guó)開始逐漸使用，由于當(dāng)前在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)上很多設(shè)計(jì)人員還不是很熟悉，所以具體設(shè)計(jì)過程中還是存在一些問題。本文首先分析鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)，然后就鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行一個(gè)總結(jié)，最后分別從墻體、樓板這兩個(gè)方面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)介紹。

鋼結(jié)構(gòu)住宅；平面設(shè)計(jì)；墻體；樓板

引言

鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，在設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)以及使用上都具有廣泛的優(yōu)勢(shì)，另外鋼結(jié)構(gòu)住宅在材料拆除和回收上更容易，更符合可持續(xù)發(fā)展的理念，特別在我國(guó)禁止使用實(shí)心粘土磚后，鋼結(jié)構(gòu)住宅是我們一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

1、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)

1.1鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)住宅相比于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)，在使用功能、設(shè)計(jì)和施工等多個(gè)方面都具有其優(yōu)勢(shì)，根據(jù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

一是鋼結(jié)構(gòu)住宅跨度大，空間布置靈活，由于鋼材的強(qiáng)度大，所以可以使建筑平面進(jìn)行分隔時(shí)更加的靈活，住戶可以根據(jù)自身的需求自行改變結(jié)構(gòu)，不會(huì)存在傳統(tǒng)住宅居民為了裝修擅自改變墻體造成安全隱患的情況。另外采用鋼結(jié)構(gòu)的住宅墻體厚度小，在同等情況下可以增大建筑的使用面積。

二是承載強(qiáng)度高，在相同截面面積的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的承載能力更好，而且鋼結(jié)構(gòu)具有較好的延性，可以防止建筑出現(xiàn)脆性破壞，抗震性能也更好。

三是工業(yè)化程度高，更符合可持續(xù)發(fā)展的理念，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)制性強(qiáng)，很多構(gòu)件都可以在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，這樣既可以減少施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，還可以提高施工的機(jī)械化水平，另外施工也不再受時(shí)間因素的影響，對(duì)施工速度有一個(gè)較大的提升。

1.2鋼結(jié)構(gòu)住宅的缺點(diǎn)

雖然鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)很多，但是還是有一些缺點(diǎn)制約著鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展，主要缺點(diǎn)有以下三點(diǎn)：

一是鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火能力差，這是由鋼材的物理性質(zhì)造成的，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于溫度過高，鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能就會(huì)大幅下降甚至失去承載能力。

二是鋼結(jié)構(gòu)住宅的抗腐能力差，這也是鋼材的物力性質(zhì)造成的，雖然現(xiàn)在有很多防腐涂料，但是只要涂層出現(xiàn)微小的裂紋，就能讓氣體和水進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部，讓鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生銹蝕，而且這種銹蝕的速度很快。

三是在保溫、隔熱、隔聲和隔水上還存在一些不足，而這些因素都影響著人們居住的舒適度，另外鋼結(jié)構(gòu)住宅在裝配過程中會(huì)產(chǎn)生大量的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)也會(huì)影響住宅的舒適度和耐久性。

2、鋼結(jié)構(gòu)住宅平面及空間設(shè)計(jì)

2.1鋼結(jié)構(gòu)住宅平面及空間設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)住宅體系相比，鋼結(jié)構(gòu)住宅以框架體系為主，建筑的結(jié)構(gòu)和圍護(hù)是完全獨(dú)立分開的，這樣的好處是居住時(shí)可以根據(jù)自身的需求靈活布置圍護(hù)墻體，使我們?cè)趯?duì)建筑空間進(jìn)行處理時(shí)有了更多的選擇空間，另外鋼結(jié)構(gòu)框架的剛度較大，所以在相同受力的情況下結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以做的更纖細(xì)，這樣可以使住宅的有效空間更大。

但是由于鋼結(jié)構(gòu)住宅在平面及空間設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在給我?guī)碇T多便利的同時(shí)也會(huì)在空間處理上給我們帶來一些問題。鋼結(jié)構(gòu)柱體結(jié)構(gòu)截面的寬度通常比墻體寬度大，而且鋼結(jié)構(gòu)柱體形狀通常為圓形、H型或箱型，無(wú)法做成異型柱，所以會(huì)出現(xiàn)柱體突出墻面的情況，這給我們家具擺放工作產(chǎn)生一定影響。

2.2鋼結(jié)構(gòu)住宅平面及空間處理手法

從鋼結(jié)構(gòu)住宅平面及空間設(shè)計(jì)的特點(diǎn)來看，我們?cè)阡摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行平面及空間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量做好建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備等專業(yè)之間的配合，使鋼結(jié)構(gòu)住宅在平面上和空間使用上都做到更加的靈活和無(wú)障礙性。

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅平面及空間設(shè)計(jì)時(shí)，主要有三種思路:一是對(duì)框架的開間和進(jìn)深進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，讓結(jié)構(gòu)梁柱的軸線與墻體的軸線從何，這樣可以避免鋼結(jié)構(gòu)住宅的框架結(jié)構(gòu)暴露在平面空間中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)柱網(wǎng)劃定空間的布局，盡量不要讓框架柱網(wǎng)與使用空間出現(xiàn)交叉；二是合理調(diào)整結(jié)構(gòu)梁柱與墻體的位置，保證使用空間的完整性，避免房間內(nèi)出現(xiàn)梁、柱的突出，如果不可避免出現(xiàn)框架體系梁柱的截面面積大于墻體厚度的情況，我們要優(yōu)先保證房間主要空間的平整，將突出盡量安排在次要空間中；三是做隱梁式結(jié)構(gòu)體系，將樓板的厚度做的與梁高一樣，這樣可以使住宅空間更加的完整，但是結(jié)構(gòu)體系的難度會(huì)增大。

3、鋼結(jié)構(gòu)住宅的墻體設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)住宅的墻體具有三個(gè)特點(diǎn)：一是鋼結(jié)構(gòu)住宅的墻體是純圍護(hù)體系，可以根據(jù)空間的需要靈活布置；二是墻體材料需要有良好的物理化學(xué)特性和保溫隔熱特性，而且質(zhì)量要輕，不能增加結(jié)構(gòu)荷載；三是墻體材料要適合現(xiàn)場(chǎng)裝配化建造，鋼結(jié)構(gòu)屬于高度的產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)化，這樣才能發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢(shì)。

鋼結(jié)構(gòu)住宅的墻體分為外墻和內(nèi)墻，對(duì)于外墻來說，其主要功能是防濕、密封、保溫隔熱、隔聲和防火等，我們?cè)谶x擇外墻材料時(shí)一定要遵守舒適性、耐久性和取材方便這三個(gè)原則，目前外墻的材料種類有很多，主要分為輕型砌筑類、預(yù)制復(fù)合類、半預(yù)制復(fù)合類和現(xiàn)場(chǎng)組裝符合類，在選擇時(shí)需要根據(jù)造假以及自己的需求等多方面的因素進(jìn)行選擇，施工時(shí)需要重點(diǎn)做好外墻節(jié)點(diǎn)的連接。對(duì)于內(nèi)墻來說，其主要功能是穩(wěn)定、耐久、防火、隔聲和方便設(shè)備走線，材質(zhì)上以預(yù)制板材為主，預(yù)制板材隔墻的安裝方法有很多，常用的有插入鋼筋法、干式工法這兩種。

4、鋼結(jié)構(gòu)住宅的樓板設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)住宅的樓板主要由型鋼或鋼板組成，具有承載力高、重要輕、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，主要需要把握好三點(diǎn)原則：一是選擇合理的樓蓋結(jié)構(gòu)跨度，太大需要增加板厚，導(dǎo)致自重增大，太小會(huì)不經(jīng)濟(jì)；二是要選用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)支撐體系，盡量避開門窗空洞，不影響住宅的空間布局即可；三是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證構(gòu)件的尺寸精準(zhǔn)，避免給安裝帶來困難以及產(chǎn)生廢料等。從樓板的類型來看，主要分為全現(xiàn)澆樓板、半預(yù)制半現(xiàn)澆樓板和全預(yù)制樓板，在選擇樓板類型時(shí)需要根據(jù)各種樓板的優(yōu)缺點(diǎn)來進(jìn)行選擇。

結(jié)論：

從技術(shù)上來說，鋼結(jié)構(gòu)住宅不存在任何問題，但是當(dāng)前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展相對(duì)還不是太快，主要受制于兩方面的因素:一是政府在功能鋼結(jié)構(gòu)住宅上缺少扶持，二是缺少專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)人員。如果這兩個(gè)問題能夠快速解決，那么我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)應(yīng)用將會(huì)上升到新的高度。

[1]劉占宗.鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題和解決策略[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2015，（7）：61-63.

[2]馮磊.高層鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟(jì)性分析——以秦皇島鋼結(jié)構(gòu)建筑為例[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè).2015.11