鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用探討

鄒外輝

【摘要】近年來，隨著城鎮(zhèn)化進程及新農(nóng)村建設(shè)的加快，我國住宅建設(shè)工程的數(shù)量和規(guī)模越來越大，并呈現(xiàn)出多樣化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、綠色環(huán)保節(jié)能的特點，為了節(jié)約能源、保護環(huán)境，國家正大力推廣綠色環(huán)保節(jié)能材料在住宅建筑產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用。本文將從鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用入手，闡述當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計領(lǐng)域中存在的問題，并提出了筆者的幾點建議，以供參考。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；工業(yè)化；綠色環(huán)保節(jié)能

從發(fā)展趨勢來看，鋼結(jié)構(gòu)是一種特別適合住宅建筑的結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)具備建設(shè)速度快，與傳統(tǒng)混凝土住宅體系相比，不需要支模，構(gòu)件工廠加工制作，受氣候影響?。讳摌?gòu)件可拆卸和回收，現(xiàn)場基本沒有濕作業(yè)，不會產(chǎn)生粉塵、污水，綠色環(huán)保；鋼結(jié)構(gòu)強度高、延性好，耗能能力強，抗震和抵抗水平荷載的能力強；鋼構(gòu)件可工廠流水線加工，工業(yè)化程度和產(chǎn)業(yè)化程度高等一系列優(yōu)點。將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于住宅建筑中，對保證建筑質(zhì)量、節(jié)約建設(shè)成本起著基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性作用；因此，探究、分析鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用相當(dāng)有必要；只有重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計中存在的問題，并積極尋找解決問題的方法，才能發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性；

一、鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中應(yīng)用的現(xiàn)狀

隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)已普遍在公共建筑中得到了長足的應(yīng)用，但在住宅建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還普遍較少，僅為國內(nèi)少數(shù)幾家工業(yè)化住宅集成商在各自領(lǐng)域內(nèi)探索實踐。

高層住宅方面，武漢世紀家園項目是國內(nèi)第一個真正意義上的完全鋼結(jié)構(gòu)高層住宅建筑項目；正在建設(shè)中的錢江世紀城人才專項用房項目和包頭萬郡·大都城三期項目也是完全鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的一個體現(xiàn)，這兩個項目采用了杭蕭鋼構(gòu)研發(fā)的“鋼管束組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系”。青島艾菲爾花園項目是萊鋼公司在山東建設(shè)的第一座多層鋼結(jié)構(gòu)住宅工程，北京大興區(qū)亦莊青年公寓也是一個多層鋼結(jié)構(gòu)住宅項目；地處紹興的“寶業(yè)百年低碳工業(yè)化住宅項目”是由寶業(yè)大和公司自己研發(fā)的裝配式低層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。

二、鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中應(yīng)用的優(yōu)越性

基于鋼結(jié)構(gòu)的性能，鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的使用對于節(jié)約建設(shè)成本、提升建筑面積的利用、儲備國家戰(zhàn)略鋼材等方面有著非常重要的作用。

（1）節(jié)約建設(shè)成本：鋼結(jié)構(gòu)自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)輕，可節(jié)省地基處理與基礎(chǔ)建造費用；鋼結(jié)構(gòu)可工業(yè)流水線生產(chǎn)，能大量較少現(xiàn)場施工量及人工成本，可以加快現(xiàn)場施工進度，有利于建設(shè)方的資金周轉(zhuǎn)，減少貸款的利息支付；（2）提升建筑面積利用率：鋼結(jié)構(gòu)的強度高、韌性好，當(dāng)建筑中荷載相同時，與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的跨度可以做的更大、構(gòu)件截面可以做的更小，因而能減少承重構(gòu)件所占面積，增加建筑使用面積；（3）化解產(chǎn)能、藏鋼于民：現(xiàn)如今，發(fā)達國家建筑用鋼量占鋼產(chǎn)量的10%～30%，我國每年建筑用鋼量僅2000多萬噸，所占比例微不足道；從“國家戰(zhàn)略儲備”角度來看，藏鋼于建筑、藏鋼于民，建造鋼結(jié)構(gòu)住宅是貯備戰(zhàn)時鋼材的最好路徑；同時，住宅建筑用鋼結(jié)構(gòu)也能化解當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩的問題；

三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計領(lǐng)域存在的問題

隨著國家加大在住宅建筑中用鋼結(jié)構(gòu)作為主要承重結(jié)構(gòu)的重視和推廣，越來越多的住宅建筑正朝著用鋼結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計作為鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計質(zhì)量保證、作為控制建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟的考量，在整個住宅建筑中起到至關(guān)重要的作用，但是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在諸多的問題：

1.設(shè)計人員對鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑缺少認識

近些年，住宅建筑的發(fā)展大部分采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而采用鋼結(jié)構(gòu)的方案較少，導(dǎo)致很大部分從事住宅建筑設(shè)計方面的人員，缺乏對鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的了解，缺少對鋼結(jié)構(gòu)住宅配套做法的掌握；

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計師水平不足

結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)乎到鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計質(zhì)量和建設(shè)的經(jīng)濟成本， 因此結(jié)構(gòu)設(shè)計師的水平尤為重要；但鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展起步晚還處在發(fā)展階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)的設(shè)計人員還不足，同時設(shè)計師也缺乏鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計時有可能對一些結(jié)構(gòu)構(gòu)造處理存在紕漏，無法將工程設(shè)計到優(yōu)質(zhì)地步。

3.鋼結(jié)構(gòu)住宅規(guī)范、規(guī)程還需要完善

對于設(shè)計師而言，規(guī)范、規(guī)程是指導(dǎo)設(shè)計的前提和依據(jù)；鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑實際工程應(yīng)用較少，處于探索階段，相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程不健全，有些還處于制定、論證中，有些僅是地方性的規(guī)范，都還需要進一步的完善形成國家規(guī)范或行業(yè)標準；比如，杭蕭鋼構(gòu)自己研發(fā)的“鋼管束組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系”還處于專家論證階段；陳志華先生編寫的《鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計規(guī)程》也僅是天津市的地方規(guī)范；《鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計規(guī)范》（CECS 261：2009）規(guī)定的是常用鋼構(gòu)件或混合構(gòu)件用在住宅中的情況，已不能涵蓋當(dāng)前新技術(shù)發(fā)展趨勢；

4.針對性的結(jié)構(gòu)分析軟件不足

如今，結(jié)構(gòu)分析軟件是做好結(jié)構(gòu)設(shè)計的必備工具；一個好的分析軟件能幫助設(shè)計師更快捷、更高效的完成設(shè)計工作；而目前市面上，缺少針對鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計的專門軟件，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在做鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計時，需要通過等代、換算的方法將構(gòu)件模擬成傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進行計算，雖然計算的結(jié)果也能符合當(dāng)前的規(guī)范，但結(jié)果比較粗糙，與實際情況是否存在誤差還有待考證；

四、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的建議

針對上述鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑中存在的問題，筆者認為可以從以下幾個方面進行改進，提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用：

1.加大鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的宣傳力度、進一步出臺優(yōu)惠措施

鋼結(jié)構(gòu)作為住宅建筑的主體可以大大地減少施工過程中的灰塵，緩解當(dāng)?shù)仂F霾的形成；國家和地方應(yīng)加大力度宣傳鋼結(jié)構(gòu)住宅給環(huán)境帶來的好處，讓更多的人認識鋼結(jié)構(gòu)住宅，接受鋼結(jié)構(gòu)住宅；同時，在鋼結(jié)構(gòu)住宅已有的優(yōu)惠措施基礎(chǔ)上，進一步加大扶持力度，使得鋼結(jié)構(gòu)住宅能形成一定的產(chǎn)業(yè)。

2.加快完善設(shè)計軟件、完善鋼結(jié)構(gòu)住宅規(guī)范規(guī)程

鋼結(jié)構(gòu)住宅集成商可以和軟件開發(fā)商進行合作交流：軟件開發(fā)商可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)集成商對鋼結(jié)構(gòu)住宅領(lǐng)域內(nèi)前瞻性的想法、思路并結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)成熟的加工工藝，利用軟件設(shè)計人員強大的編程能力，加快進行軟件設(shè)計研發(fā)；規(guī)范規(guī)程編制部門應(yīng)根據(jù)當(dāng)前發(fā)展的趨勢，整合已有的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計規(guī)程，結(jié)合實際情況，盡快編制出符合鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計的規(guī)范規(guī)程來指導(dǎo)設(shè)計。

3.加強設(shè)計質(zhì)量的監(jiān)督和管理

設(shè)計質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。在設(shè)計過程中，設(shè)計師應(yīng)及時主動

反饋設(shè)計中存在的問題；項目負責(zé)人應(yīng)本著負責(zé)任的態(tài)度時時跟蹤項目設(shè)計的進展，把握設(shè)計進度，加強各方面的溝通；設(shè)計單位應(yīng)嚴格把控設(shè)計、校對、審圖三道關(guān)口；審查單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范規(guī)程，認真細致的審查圖紙，防止設(shè)計單位設(shè)計的圖紙出現(xiàn)不符合規(guī)范規(guī)程的情況。

4.做好鋼結(jié)構(gòu)防腐、防火措施

鋼材易腐蝕，在潮濕的環(huán)境和有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中極易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象；鋼材也不耐高溫，隨著溫度的升高，強度將降低；對于鋼結(jié)構(gòu)的不足，有必要提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火等級和采取防腐措施，通?？梢栽阡摌?gòu)件外表面刷防火涂料或采用混凝土將鋼構(gòu)件包裹起來以達到防火目的；在鋼構(gòu)件表面刷防腐涂料或?qū)︿摌?gòu)件鍍鋅來進行防腐；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計師在設(shè)計時，一定要在圖紙上明確說明對鋼構(gòu)件防腐防火的處理措施；鋼構(gòu)件制作和施工時，要嚴格執(zhí)行設(shè)計要求。

結(jié)語：

社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，帶動了各行各業(yè)的發(fā)展，建筑行業(yè)也在加快發(fā)展步伐。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為保障整個建筑工程質(zhì)量的基礎(chǔ)，其設(shè)計水平與整個工程質(zhì)量有直接的關(guān)系；因此，加強對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討非常有必要，文中以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計的應(yīng)用情況進行分析，探討鋼結(jié)構(gòu)住宅存在的一些問題，提出針對性的幾點建議；此外，建筑行業(yè)還要充分注重對新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，推動我國建筑設(shè)計水平的提升，更好的滿足現(xiàn)代建筑工程的要求，實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標。