鋼結構中高層房屋的結構體系研究

姜寧

【摘 要】研究以中高層鋼結構房屋為研究對象，收集相關資料對鋼中高層鋼結構房屋的建筑進行問題分析，并提出解決方案。研究主要成果為：經對資料的研讀，總結了中層鋼結構房屋的結構體系，以及其優缺點。結合已完成施工項目的中高層房屋建筑做出了分析考證與實地調查，對建筑過程中需注意的問題做出了深入分析。

【關鍵詞】鋼結構;中高層房屋;結構體系;方案設計

據不完全統計，2000年我國因“燒磚”而損毀的耕地面積達到了40萬畝以上。在鋼筋混凝土的應用中，我國每年的水泥用量達到了15億噸，而生產水泥需要不斷地開山、破石，這就對自然環境造成了不可逆的傷害。且鋼筋混凝土和磚混材料不可循環使用，若涉及拆遷與爆破，均需要當建筑垃圾處理。考慮當前的種種現實問題，以及我國人民對于房屋的需求，利用鋼結構對房屋進行施工不僅能提升我國的工業化水平發展和進步，還能代替鋼筋混凝土和磚混結構對自然造成的危害，進而實現房屋的理想建筑模式。

1.建筑設計

1.1平面設計

首先是開間的進深選擇：開間進深決定房屋空間尺度，確定房屋結構跨度與構件尺寸。一般情況下，開間的基本尺度需要控制在5.4m左右，且在考慮房屋的經濟使用性上，進深一般不超過16m。當前我國多數房屋開間都是按照300mm的模數來設計的。由此可以確定，開間為6600mm，每單元三套，每套為兩個房間，其組合方式有：3300+3300;3600+3000;3900+2700。進深為5100mm+6300mm，房間分隔為南北兩個。該方法的應用可以讓每套房屋都享有一個大開間，進而實現了“全房屋大開間”的用戶需求。且房屋內部沒有鋼柱，同時為用戶提供了較大的可改性，以實現中高層鋼結構房屋的應用靈活性。如圖1所示。

其次是套型設計與組合：姐妹每單元三套房屋，為實現“一戶一開間”，并符合房屋入住需求，可通過一梯三戶的方法對其進行設計。結合鋼結構房屋的結構體系，傳統的一梯三戶格局無法滿足“一戶一開間”的需求，在此，需要將一個單元分配成一個起居兼臥室的房間，以及兩個標準兩居室房間。通過該方法，可以有效滿足“一戶一開間”的要求。如圖2所示。

1.2立面設計

假設該中高層房屋建筑樓層為11層，層高為2.9m，且有1層地下車庫，層高為3.1m，房屋內外高度差為0.3m，該中高層建筑整體高度為32.2m。其立面設計的主要特征為：整體建筑給人以簡單大方的體現，且能夠在不破壞房屋空間應用的基礎上提高房屋的安全性能和居住體驗。而且有效的降低了房屋內部結構的約束性，提升了整體施工建筑的效率與質量，使得造價更加低廉，且應用效果更加強大。在該中高層房屋建筑設計中，正面是通過樓梯間的垂直線對整個外觀進行了縱向線條的布局，體現了整個建筑的韻律，弱化了建筑的巨大體積。而在背面，主要通過陽臺以及各種凹凸面對其進行水平線的應用，進而實現了與正面協調的效果，突出了陰影面的錯落特征。

2.結構設計

2.1結構體系選擇

此次工程為：地上樓層為11層，地標高度為32.2m，抗震為8度，基本地震加速度值0.02g。在建筑施工中，如果利用純鋼框架對其進行工程的開展，就需要考慮結構的受力安全性與合理性，進而會導致鋼梁截面過大，截面增大必然會為后續的建筑工作開展帶來麻煩，而且用鋼量比鋼框架——支撐體系提高大約30%。如果從建筑的用鋼量分析，純鋼框架更適合多層鋼結構房屋的建筑。而通過鋼框架——混凝土剪力墻這一體系對工程進行設計與施工，能夠保證較好的受力性。但是，這一結構體系無法反應鋼結構房屋建筑的裝配特點，且作業途中濕作業較多，如果對于工期有著極其嚴格的要求，那么很容易無法在工期內完成工程建筑。綜上，此次工程設計最終選擇了鋼框架——支撐結構體系。該方法的應用相對于純鋼框架的受力能力更強，而且用鋼量相對來說較少，且在建筑過程中可以能夠降低建筑難度，提升建筑效率。而相對于鋼框架——混凝土剪力墻結構而言，該方法的應用是通過鋼支撐結構取代了混凝土墻結構，即便如此，用鋼量依然不會有太多的增加。

2.2圍護體系選擇

在對墻體進行維護選擇的時候，需要考慮溝結構的自重特點，并且要對墻體材料進行經濟指標的確認，以此確保應用的是輕質材料。如，在外墻的圍護體系選擇中，可以結合鋼框架——支撐結構對其進行全新輕質墻板的應用，該材料的安裝較為方便，而且能夠解決板和板之間的縫隙問題。在對分戶墻的圍護進行選擇的時候，可以結合鋼結構房屋的特征對其進行隔音處理。

2.3結構布置方案

基于鋼框架——支撐結構，建筑戶型決定了該建筑支撐僅能橫向布置。但是，為確保縱向的剛度，建筑框架柱采用了矩形柱，長邊按照縱向方式進行布置，能夠有效實現對柱體的隱藏。另外，還會布置橫向支撐于單元第一跨度兩端。為保確保縱向剛度，促進建筑使用效果，還布置縱向支撐于單元電梯間。且負一層不需要設計窗口，所以通過連續縱向支撐對其進行布置。通過該方法的應用，有效的實現了對板式樓體的洞口連續設計，且實現了縱、橫方向的剛度平衡性。

3.結論與展望

通過研究，得出結論為：首先，高層鋼結構房屋工程項目已經發展成熟，且得到了較為廣泛的應用，并在長期的發展中總結了相關經驗與施工技巧。其次，我國中高層鋼結構房屋發展相對較快，且在建筑戶型的設計方面，以及結構體系的應用方面有著獨到的見解，能夠根據不同的環境選取不同的方法，進而有效體現鋼結構房屋建筑的特點與優勢，使其更加符合人們的居住需求以及市場環境的發展標準。

參考文獻：

[1]桂儒虎.鋼結構房屋設計中常見要點分析[J].建材與裝飾，2020（10）：89-91.

[2]唐雍.房屋建筑中鋼結構應用問題研究[J].造紙裝備及材料，2020，49（01）：212.