輕鋼結構住宅建筑的設計探討

唐曉丹

重慶市全城建筑設計有限公司

輕鋼結構住宅建筑的設計探討

唐曉丹

重慶市全城建筑設計有限公司

在當前的房屋住宅建筑設計中，對于結構材料的選取非常重要，尤其是輕鋼結構，此種結構最大的優勢表現在，施工所需時間較短、抗震性能良好，因此在住宅建筑中應用較廣。本文重點對輕鋼結構住宅建筑的設計展開深入探討，以期為今后住宅建筑設計提供相應的參考依據。

輕鋼結構；住宅建筑；設計

1 引言

在社會經濟飛速發展的推動系，公眾對住宅建筑結構的要求漸漸提升，這就使得所建筑的結構需在確保質量的基礎上，還應具備較強的應用功能。目前，輕鋼結構在住宅建筑中的應用越來越廣泛，對提升住在結構輕度、耐久性等方面起到重要作用。

2 輕鋼結構在住宅建筑中的應用優勢

第一，輕鋼結構在住宅建筑中的有效應用，可充分滿足且適用住宅建筑的生產需求，其結構主要包括：鋼筋混凝土結構、框架結構、磚混結構等，與以往的鋼筋混凝土結構、磚混結構等進行對比，輕鋼結構優勢主要表現在精確、輕便、成行方便、快速等方面，正是因為輕鋼結構的以上優勢，才可在住宅建筑中較好地滿足建設需求，而且在整個住宅建設的建設期間，如結構材料運輸、現場施工、輕鋼材料安裝等過程，均較簡便。而且輕鋼結構的住宅建筑設計的施工工期非常短、施工造價成本非常低，外界天氣對施工過程的影響較好[1]。

第二，輕鋼結構施工所需時間很短。這主要表現在，輕鋼結構內部的各種構建，均能經過工廠進行現場制作而成為成品，之后將其輸送至住宅建筑的施工現場，施工人員直接做拼接施工處理，該特點和鋼筋混的凝土結構比較，可大大縮減住宅建筑建設工期。由于將建設工期縮短，就可提前應用輕鋼結構，能夠帶來很多的投資收益，并且輕鋼結構夾心主要應用聚苯乙烯泡沫，同時在單板上做相應的保溫被措施，可起到較好的隔熱、保溫及隔音等效果。

第三，輕鋼結構應用后的抗震性能非常好。由于輕鋼結構的材質柔軟性非常好，與鋼筋混凝土的結構相比較，輕鋼結構自重非常輕，且柔韌性也較好，可較好地緩解地震所產生的影響，其抗震效果較好，在一些地震高發地區比較適用。但正是因為輕鋼結構材質原因，結構防火性能較差，一旦發生任何火災，會很容易受到破壞，對此，在進行輕鋼結構住宅建筑設計時，設計人員應多加重視消防等級的設計。

3 關于輕鋼結構住宅建筑設計分析

輕鋼結構主要包括：冷彎薄壁型鋼、輕型焊接型鋼、熱軋輕型的H型鋼等，在所裝配的輕型鋼結構體系中應用較廣泛，在住宅建筑中應用較廣。且在住宅建筑設計過程中，輕鋼結果包括：網架結構、剛架結構、排架結構等形式。其中，排架結構、網架結構通常被應用在一些跨度較大、高空間的住宅建筑設計過程中，針對單跨于9m-36m之間的住宅建筑，一般選取單跨或是多跨門式的剛架結構。而且門式剛架的結構間距通常保持在6-12m間[2]。剛架包括鋼梁鋼柱構成的梁柱，可連接剛接柱和地面，從而形成剛接。建筑橫向的作用力主要經剛架來承受縱向的作用力，而后由縱向支撐所承擔，每相隔一段距離，可在兩側剛架結構縱向設置一個固定的構件。具體的輕鋼結構住宅建筑設計包括以下幾個方面：

3.1 住宅建筑的廚房、衛生間設計

在住宅建筑設計中，廚房與衛生間設計屬于整個鋼結構設計中較為核心的一個設計環節。由于鋼結構材料防腐能力很弱，但是整個住宅建筑中，廚房、衛生間內用水量很大，因此，應用輕鋼結構進行住宅建筑設計時，做好這兩處防水處理非常關鍵。而且在其它的建筑結構設計中，防水處理方法主要包括：材料防水、結構防水等兩個方面，在鋼結構當中，結構防水效果比材料防水效果更明顯。

3.2 住宅建筑的檁條、屋面板設計

住宅建筑中的檁條、屋面板屬于非常重要的組成部分，其輕鋼結構設計也非常關鍵。在以往的住宅建筑結構設計過程中，輕鋼結構檁條主要以等間距的方式進行布置，且在等間距布局狀況下，住宅結構屋面板、檁條之間會形成一個等跨支座，可大大簡化整個計算過程。然而此種結構局部，在承載力方面并不太合理，在做等間距布置住宅檁條的過程中，通常屋面板都是根據5跨度的等跨連續梁進行設計，此種設計方法的屋面板端跨跨中彎矩，和中跨跨中彎矩相比，會有很大的跨度。因此，設計人員在選擇住宅建筑的屋面板尺寸以及厚度的過程中，若僅僅依靠端跨的跨中彎矩來進行計算，則所計算出的結果尺寸會偏大，且端跨的屋面板可較好地滿足整個荷載的要求，其中跨的屋面板應進行超值計算，這就會浪費相應的資源。若僅僅根據中跨的跨中彎矩進行計算，則所計算出的結果與荷載要求并不是很滿足，且應用起來安全性較低[3]。

經過以上分析，輕鋼結構檁條的布局并不合適用在等跨布置設計中，需要按照荷載以及彎矩大小，選用不等跨進行布置。但在布置不等跨檁條過程中，需遵循相應的原則。通過此種輕鋼結構的住宅建筑設計，會大大縮減整個住宅建筑在建設過程中所應用的鋼量，從而降低住宅建筑的工程造價。通常情況下，輕鋼結構的建筑物屋面的系統用鋼量，常常占據整個建筑用鋼量應用比例，因此，縮減住宅建筑屋面系統用鋼量，可大大縮減工程建設用鋼量，且應用效果也較為顯著。

3.3 住宅建筑的節點設計及材料選取

輕鋼結構的體系中，住宅建筑節點與構件等結構部位的設計非常關鍵，設計人員應當引起重視。輕鋼結構節點的設計主要包含：柱與柱節點、梁與柱節點、梁與梁節點、柱帽節點、柱腳節點等方面[4]。在整個設計過程中，應保證節點結構可靠、安全，且盡可能地選用穩定、簡便、安全的施工工藝，這樣可大大縮減現場焊縫的連接。而輕鋼節點形式根據傳力的特性分成半剛性節點、剛性節點、鉸節點等三部分，其中，鉸接節點、剛性節點受力性能加好，且施工工藝相對成熟，在住宅建筑設計中應用較廣。

4 結語

綜上，隨著國內經濟發展，提高了國產的鋼材性能及產量，為鋼結構的產業化發展提供了一定的條件。

[1]鐘云.輕鋼結構建筑施工管理質量控制要點探析[J].科技創新與應用,2014,15(16):231.

[2]王華勇.探討建筑工程中輕鋼結構的防腐及防火技術[J].江西建材,2015,31(5):84.

[3]葛軍,宋麗芳.現代化輕鋼結構建筑在我國建筑行業的應用[J].大科技,2016,14(11):330～331.

[4]王江魚,陳劍峰,潘海鋒,等.輕鋼結構建筑抗震能力的設計思路及其特點[J].城市建筑,2015,26(32):56.

唐曉丹（1982-），女，重慶市沙坪壩人，本科，工程師，長期從事建筑結構設計方向工作