多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用研究

郝 斌

北京建誼高能建筑設(shè)計研究院有限公司 北京 100037

正文：

1 多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

隨著生活水平的提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也提出了更高的要求。多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)作為一種新型建筑結(jié)構(gòu)，因其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)成為社會各界關(guān)注的重點(diǎn)。首先，這種建筑結(jié)構(gòu)不僅自重輕，而且抗震性能優(yōu)異，施工進(jìn)度快，施工過程也比較安全。其次，從建筑成本上來看，鋼材產(chǎn)量逐年快速上升，致使其價格也隨之下降，使用這種建筑結(jié)構(gòu)有利于成本的合理控制，從而更具競爭力。最后，其結(jié)構(gòu)設(shè)計造型簡單，可靈活設(shè)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(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計分析

2.1 關(guān)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計

多層輕型房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是施工的基礎(chǔ)，只有科學(xué)、合理的進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能保證其將來的使用性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果沒有特殊要求，其結(jié)構(gòu)均采用框架式。而梁柱是該建筑結(jié)構(gòu)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(dāng)然，也要根據(jù)實(shí)際操作中的具體情況進(jìn)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(dāng)前階段大多數(shù)人們更喜歡較大面積的居住空間，為滿足其實(shí)際需求，在選擇梁時可用組合截面，或以桁架代替。

2.2 關(guān)于樓蓋體系的設(shè)計

承載力、剛度以及整體性都是衡量這種建筑結(jié)構(gòu)中樓蓋性能的重要指標(biāo)，而這些指標(biāo)是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，直接影響著結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。在這一部分的設(shè)計當(dāng)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(jìn)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(yù)應(yīng)力薄板與混凝土現(xiàn)澆層這些工藝的應(yīng)用。這種組合樓板的設(shè)計方式有利于降低粱高，保證其穩(wěn)定性符合相關(guān)技術(shù)要求，最大限度的提高其承載力。

2.3 關(guān)于支持體系的設(shè)計

在多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為有效提高其抵抗水平荷載的能力以及相關(guān)抗震性能，就必須重視側(cè)向剛度的加強(qiáng)。在實(shí)際操作中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行墻內(nèi)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(jìn)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(shè)計則可按照實(shí)際居住需求，且保持建筑功能的基礎(chǔ)上，均勻布置。

2.4 關(guān)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計

對于整體房屋建筑而言，維護(hù)結(jié)構(gòu)也是其中一個重要的組成部分，其設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為了實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)的填充物。而隨著人們審美標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，建筑外觀設(shè)計也越來越重要，各種新型設(shè)計方案逐漸被采用，所以玻璃幕墻和輕質(zhì)復(fù)合墻體的應(yīng)用也很普遍。在內(nèi)墻的設(shè)計中，其墻體隔斷可用材質(zhì)也較多，如空心磚、加氣混凝土等都可應(yīng)用，不僅如此也可使用鋁合金框玻璃作為內(nèi)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(zhì)保溫材料的使用，以提高房屋整體質(zhì)量。

2.5 關(guān)于基礎(chǔ)形式的設(shè)計

基礎(chǔ)形式的設(shè)計對于多層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑也十分關(guān)鍵，在設(shè)計中常常采用條形、十字型、柱下獨(dú)立型作為這一結(jié)構(gòu)房屋建筑的基礎(chǔ)形式。如果在設(shè)計中使用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)就要確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，不至于因?yàn)榛A(chǔ)的起升和下降過程中力度不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)偏移[1]。雖然鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在多數(shù)情況下是基礎(chǔ)梁的主要選擇，但有時也可根據(jù)施工要求選擇鋼基礎(chǔ)梁，并解決其中的防腐問題。

2.6 關(guān)于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的設(shè)計

在這種結(jié)構(gòu)的房屋建筑中，對于鋼結(jié)構(gòu)柱的選擇需引起設(shè)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?yàn)楣ば谓孛娴奶攸c(diǎn)在于腹板厚度較小，所以應(yīng)根據(jù)其強(qiáng)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(jié)構(gòu)房屋建筑在選材時以輕薄為主，所以在施工中不宜采用現(xiàn)場焊接方式。

2.7 關(guān)于防火、防腐的設(shè)計

目前，國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防水、防火處理大多采用噴涂相關(guān)涂料（如防水涂料、發(fā)泡防火漆）以及外掛防火板這些方法，而這些方法的科學(xué)應(yīng)用可有效的解決鋼結(jié)構(gòu)防水、防火問題，這也是外露鋼結(jié)構(gòu)防水、防火的主要處理方式。而對于隱藏結(jié)構(gòu)的處理則應(yīng)采用噴涂珍珠巖和蛭石或使用防火板的方法，實(shí)現(xiàn)防火處理。

3 多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

近年來，國內(nèi)城市化進(jìn)程不斷加快，各種新型建筑層出不窮，也為多層輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)勞動強(qiáng)度大，工期延續(xù)時間長，安全系數(shù)也不高，已經(jīng)不能滿足人們對于房屋建筑的實(shí)際需求。而多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，適應(yīng)了時代發(fā)展的需求，具備現(xiàn)代房屋建筑所需的種種優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。如今，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)展越來越快，逐漸應(yīng)用于住宅、休閑場所、辦公大樓、學(xué)校、醫(yī)院等建設(shè)以及這些建筑的擴(kuò)建和改建施工中。為有效推廣這種房屋結(jié)構(gòu)的大范圍應(yīng)用，相關(guān)部門和建筑企業(yè)應(yīng)各負(fù)其責(zé)，加大對該結(jié)構(gòu)的研究，規(guī)范設(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化施工工藝，以提升該結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)對于輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計還處于起步階段，各種設(shè)計技術(shù)以及思路還不成熟，以致于在設(shè)計中還存在著一些問題，影響了多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用效果。為了有效的提高這項(xiàng)工作的設(shè)計水平，加強(qiáng)其在房屋建設(shè)中的應(yīng)用，就必須充分研究鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)并與實(shí)際設(shè)計需求相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上完成多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，提高其實(shí)用性，為建筑行業(yè)的快速發(fā)展增加助力。