多層輕型房屋鋼結(jié)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(jié)構的優(yōu)勢

隨著生活水平的提高，人們對建筑結(jié)構的優(yōu)化也提出了更高的要求。多層輕型房屋鋼結(jié)構作為一種新型建筑結(jié)構，因其獨特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)的建筑結(jié)構成為社會各界關注的重點。首先，這種建筑結(jié)構不僅自重輕，而且抗震性能優(yōu)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(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)構有利于成本的合理控制，從而更具競爭力。最后，其結(jié)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(jié)構建筑的設計分析

2.1 關于結(jié)構的設計

多層輕型房屋建筑的結(jié)構設計是施工的基礎，只有科學、合理的進行房屋結(jié)構設計，才能保證其將來的使用性能。在結(jié)構設計中，如果沒有特殊要求，其結(jié)構均采用框架式。而梁柱是該建筑結(jié)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(jù)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(shù)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(jié)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(jié)構的抗側(cè)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(xiàn)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(wěn)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(jié)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(cè)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(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(jié)構的設計

對于整體房屋建筑而言，維護結(jié)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(jié)構設計過程中，為了實現(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(zhì)復合墻體的應用也很普遍。在內(nèi)墻的設計中，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 關于基礎形式的設計

基礎形式的設計對于多層輕型鋼結(jié)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(jié)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(jié)構的穩(wěn)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(jié)構偏移[1]。雖然鋼筋混凝土結(jié)構在多數(shù)情況下是基礎梁的主要選擇，但有時也可根據(jù)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(jié)點構造的設計

在這種結(jié)構的房屋建筑中，對于鋼結(jié)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(jù)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(jié)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(xiàn)場焊接方式。

2.7 關于防火、防腐的設計

目前，國內(nèi)鋼結(jié)構防水、防火處理大多采用噴涂相關涂料（如防水涂料、發(fā)泡防火漆）以及外掛防火板這些方法，而這些方法的科學應用可有效的解決鋼結(jié)構防水、防火問題，這也是外露鋼結(jié)構防水、防火的主要處理方式。而對于隱藏結(jié)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(xiàn)防火處理。

3 多層輕型房屋鋼結(jié)構的應用

近年來，國內(nèi)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(jié)構建筑的發(fā)展創(chuàng)造了機遇。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構勞動強度大，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際需求。而多層輕型房屋鋼結(jié)構的應用，適應了時代發(fā)展的需求，具備現(xiàn)代房屋建筑所需的種種優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。如今，這種結(jié)構的發(fā)展越來越快，逐漸應用于住宅、休閑場所、辦公大樓、學校、醫(yī)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(jié)構的大范圍應用，相關部門和建筑企業(yè)應各負其責，加大對該結(jié)構的研究，規(guī)范設計、施工標準，優(yōu)化施工工藝，以提升該結(jié)構的整體質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，當前國內(nèi)對于輕型鋼結(jié)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(jié)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(jié)構設計特點并與實際設計需求相結(jié)合，并在此基礎上完成多層輕型房屋鋼結(jié)構的設計工作，提高其實用性，為建筑行業(yè)的快速發(fā)展增加助力。