鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中的問題及對策研究

繆俊華　郝麥娟　李振宇

摘 要：本文分析了我國鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的前景和現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的問題進(jìn)行深入的探討，并就這些存在的問題進(jìn)行分析，找出對策。以期通過本文的研究為我國鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的良性發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；住宅設(shè)計(jì)；構(gòu)建；墻體材料

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0019-02

1996年以前，我國建筑工程行業(yè)發(fā)展較為迅速，相對于工程建設(shè)的龐大需求，鋼材的供給顯得十分捉襟見肘。于是，許多工程設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省鋼材而采取了對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行限制的做法，極大的縮小了鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的范圍，這種狀況直接導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)用鋼量在全國鋼產(chǎn)量中的比例較低。而從1998年開始，隨著我國煉鋼技術(shù)的不斷成熟，鋼產(chǎn)量出現(xiàn)了大幅度上升的現(xiàn)象，鋼產(chǎn)量的過剩，為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了良好的發(fā)展契機(jī)。隨著環(huán)保理念不斷深入人心，綠色環(huán)保理念也在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中逐漸被人們所重視，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用與住宅主體結(jié)構(gòu)中變得越來越普遍。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、專業(yè)化和商品化成為了現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)發(fā)展的主要趨勢，并且國內(nèi)大量的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)時(shí)間，為鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用與民用住宅體系提供了較好的參考價(jià)值。

1 鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系的布置

在我國現(xiàn)象的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)體系中，主要有純框架體系、框架-支撐體系和框架-核心體系以及框架-支撐體系4種不同的鋼結(jié)構(gòu)體系。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師對鋼結(jié)構(gòu)體系的選擇，不僅應(yīng)當(dāng)考慮不同體系的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程施工的實(shí)際條件，按照高質(zhì)量、高效率、高經(jīng)濟(jì)性等原則進(jìn)行確定。

常見的鋼結(jié)構(gòu)住宅構(gòu)建的橫截面形狀主要有熱軋H型鋼截面、焊接H型鋼截面、焊接箱型鋼截面等，不同鋼截面形狀的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)也各有優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用選擇的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程建設(shè)設(shè)計(jì)的要求，予以合理確定。

在鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系的選擇過程中，不應(yīng)僅僅考慮單一的因素，應(yīng)當(dāng)對多個(gè)方面的進(jìn)行綜合考慮，例如采用哪些能夠極大突出鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的大柱網(wǎng)以及現(xiàn)代住宅所追求的大開間等。另一個(gè)方面，經(jīng)濟(jì)因素也是衡量鋼結(jié)構(gòu)體系選擇過程中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)衡量的因素。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中存在的問題及應(yīng)對措施

鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的問題有節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、材料的選擇、衛(wèi)生間及廚房等用水量較多的環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)等。

2.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)體系中，節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)是影響較大的兩個(gè)重要部分，在工程設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)給予充分的重視。鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要包括梁柱節(jié)點(diǎn)，梁梁節(jié)點(diǎn)以及柱與柱的節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容。安全可靠、穩(wěn)定與簡便是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中，始終需要關(guān)注的設(shè)計(jì)原則，應(yīng)將這些原則不折不扣的貫徹進(jìn)工程的施工工藝中去，盡量減少可能產(chǎn)生的連接縫隙。一般來講，根據(jù)傳力特征的不同可以將鋼節(jié)點(diǎn)大致的劃分成3個(gè)大類，這3個(gè)大類分別為鉸節(jié)點(diǎn)、半剛性節(jié)點(diǎn)以及剛性節(jié)點(diǎn)。在這3大類鋼節(jié)點(diǎn)中，第1種和第3種節(jié)點(diǎn)的受力性能以及施工工藝的研究程度相對于第2種類型而言要成熟很多。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，第1種和第3種的鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法在工程施工中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

2.2 墻體材料的選擇

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了更加突出其自重輕、設(shè)計(jì)布局靈活、可塑性墻等特點(diǎn)，一般不會在鋼結(jié)構(gòu)住宅施工過程中使用傳統(tǒng)的粘土磚等材料。而通常采用的材料多為質(zhì)地比較輕、布置起來較為靈活的空心磚或者加氣磚等。現(xiàn)階段應(yīng)用較多的蒸壓加氣混凝土板具有較好的防水、防滲透、保溫以及降噪等性能，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中屬于較為理想的材料。

2.3 衛(wèi)生間及廚房的設(shè)計(jì)

衛(wèi)生間和廚房的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)過程中較為重要的兩個(gè)主要內(nèi)容，這是因?yàn)樾l(wèi)生間和廚房是住宅中用水較多的地方，而鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得住房結(jié)構(gòu)有著被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)整體結(jié)構(gòu)中某些關(guān)節(jié)部位腐蝕嚴(yán)重時(shí)，就會產(chǎn)生鋼體承載能力下降，從而威脅住房的穩(wěn)定性。大量采用防腐能力較強(qiáng)的鋼構(gòu)材料是有效降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的措施。一般來講，在住宅建筑以外的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，比如土木工程項(xiàng)目。工程防水較常采用防水材料和結(jié)構(gòu)防水兩種措施。而在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師往往較為喜歡采用結(jié)構(gòu)防水，因?yàn)橄啾容^而言，結(jié)構(gòu)防水要比材料防水的效果明顯要更好一些。這種方法也是本文第一部分中提到的框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，在應(yīng)用框架-核心筒鋼結(jié)構(gòu)體系過程中，對衛(wèi)生間和廚房采用的設(shè)計(jì)方式是將衛(wèi)廚設(shè)計(jì)置于核心筒之內(nèi)，從而使得衛(wèi)廚設(shè)計(jì)具備較強(qiáng)的防水能力。涉及到具體的工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況予以更加細(xì)致的確定。

2.4 樓梯的設(shè)計(jì)

鋼樓梯結(jié)構(gòu)是許多鋼結(jié)構(gòu)建筑物主要采用的設(shè)計(jì)風(fēng)格，但在住宅樓梯建設(shè)的過程中，這種鋼樓梯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是很少采用的，其根本原因就在于鋼樓梯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的聲音傳導(dǎo)性，居民上下樓會對其他住戶造成較大的影響。一般在住宅鋼結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)的過程中，常常采用的設(shè)計(jì)方法是應(yīng)用混凝土樓梯或者壓型鋼板混凝土組合樓梯。但是，在這兩種樓梯的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)十分關(guān)注對樓梯梁位置的處理，一般情況下，梁-梁連接之處往往是集中受力的地方，有可能會出現(xiàn)局部的失穩(wěn)現(xiàn)象。針對這些情況，本文認(rèn)為應(yīng)用6mm折疊鋼充當(dāng)踏板，并在上面澆筑混凝土，在腳踏板兩端采用L50×6的角鋼與樓梯梁通過M12螺栓進(jìn)行連接，這種做法采用40mm混凝土有效的克服了導(dǎo)音問題，同時(shí)也使得工程施工變得簡便易行。

2.5 樓蓋的設(shè)計(jì)

較強(qiáng)的承載能力、剛性以及整體性是多層房屋鋼結(jié)構(gòu)樓板應(yīng)當(dāng)具備的基本特點(diǎn)，現(xiàn)階段我國常用的樓蓋體系為鋼梁上鋪設(shè)壓型鋼板，再澆以10cm左右的鋼筋混凝土板而成的。簡支高連接是樓梁蓋常用的連接方式，有事樓梁蓋也會采用不等高的連接方式，比如應(yīng)用壓鋼板進(jìn)行樓板的組合時(shí)，常常會在主次梁頂面設(shè)置差距為1個(gè)剛面厚度的落差，這樣是為了更方便的進(jìn)行后期的鋪設(shè)工作，同時(shí)還能夠起到增加建筑的層高的作用。在樓蓋的設(shè)計(jì)過程中，注重考慮鋼梁與樓板的組合，能夠?qū)α旱某休d能力和穩(wěn)定能力起到極大的促進(jìn)作用，且能夠?qū)崿F(xiàn)有效的梁高降低，更好的減少鋼材的實(shí)際使用量，進(jìn)而降低工程的造價(jià)。

3 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑工程發(fā)展的一個(gè)重要趨勢，研究探討鋼結(jié)構(gòu)在住宅設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)，以及熟悉較為常見的通病，有利于及早樹立防范意識，有效針對較早出現(xiàn)的問題加以重點(diǎn)應(yīng)對，從而有效的確保鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的完美收官，為工程的施工打下良好的基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高，住房需求的呼聲不斷高漲，鋼結(jié)構(gòu)住宅作為我國工程建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，一定會擁有一個(gè)廣闊的發(fā)展前景。

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