多層輕型房屋鋼結構的設計及應用

杜春華

（青島三聯(lián)金屬結構有限公司，山東 膠州 266300）

多層輕型房屋鋼結構的設計及應用

杜春華

（青島三聯(lián)金屬結構有限公司，山東 膠州 266300）

在建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展背景下，人們對房屋建筑也有著多樣化的要求，建筑的結構設計不僅要滿足實際的功能需求，還在結構的優(yōu)化上比較重視。對于多層輕型房屋鋼結構的設計，是當前房屋建筑結構設計的一個重要發(fā)展方向，受到人們的廣泛歡迎，之所以得到了廣泛應用，正是因其自身有著多方面優(yōu)勢。通過對多層輕型房屋鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢特征分析，以及多層輕型房屋鋼結構設計中的問題和具體的設計方案應用探究，就能為實際的鋼結構設計起到促進作用。

多層輕型；鋼結構設計；應用

輕型鋼結構在多種工業(yè)以及民用建筑當中應用比較廣泛，多層輕型房屋鋼結構的設計過程中，涉及到諸多的內(nèi)容，而在鋼結構的設計方法上充分掌握，對鋼結構設計的質量提高有著積極意義。在當前的建筑行業(yè)發(fā)展環(huán)境下，加強多層輕型房屋鋼結構的設計應用，也是促進建筑行業(yè)向著新方向發(fā)展的重要動力，加強對多層輕型房屋鋼結構的設計研究就比較重要。

1 發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢特征

1.1 多層輕型房屋鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀分析

輕型鋼結構在我國的發(fā)展已經(jīng)有二十多年的發(fā)展歷史，雖然我國的輕型鋼結構的發(fā)展起步相對比較晚，但是在發(fā)展的速度上是比較快的，輕型鋼結構房屋的占比也在進一步加大。在隨著全面改革的進一步深化實施，我國在輕型鋼結構的房屋建設方面給予了很大支持，輕型鋼結構住宅技術的應用也逐漸成熟，在基礎力量上逐漸地加強。鋼結構的設計工作是保障輕型房屋鋼結構整體質量保障的基礎，這對設計人員來說也是一次很大地挑戰(zhàn)，只有充分重視多層輕型房屋鋼結構技術的靈活運用，提高技術應用水平，才能促進我國的房屋建筑結構設計的多元化發(fā)展。

1.2 多層輕型房屋鋼結構的優(yōu)勢特征

多層輕型房屋鋼結構在自重上比較輕，有著良好的抗震功能。多層輕型房屋鋼結構在材料的應用上，是采用高效以及輕型和薄質的材料，構件的截面性能相對比較好，有著很強的承載能力和抗震能力。由于是選取的輕型材質的鋼結構，能夠節(jié)省材料和降低安裝成本。鋼結構的設計應用在造型上比較簡潔，能增大凈使用面積，可提供更大的柱網(wǎng)布置。在多層輕型的房屋鋼結構的應用下，對房屋結構的開放性能增加，能為設計人員提供比較大的設計空間，同時有效提供更多分隔室內(nèi)空間的可能。而在對鋼結構的安裝過程中就相對比較方便，安裝施工的工期也相對比較短，能夠從整體上提高施工的質量。

2 設計問題的分析與方案應用

2.1 多層輕型房屋鋼結構設計問題分析

多層輕型房屋鋼結構的具體設計過程中，受到諸多因素的影響，還存在相應的問題有待解決。這些問題主要體現(xiàn)在，沒有健全鋼結構規(guī)范要求，這就使得在具體的設計施工等方面缺少有效依據(jù)。當前對建筑標準規(guī)范還是采用比較老的，已經(jīng)和當前多層輕型房屋鋼結構的設計需求不相契合，一些設計指標和現(xiàn)有的規(guī)范要求得不到滿足，相關的條文當中規(guī)定不使用2mm及以下的鋼材制作承重結構，而對國外使用的壁厚為0．8～1．6mm的輕型鋼材，在我國卻并沒有此結構體系的受力情況、安全性等理論依據(jù)，也比較缺少相應的實際實驗數(shù)據(jù)信息，這樣就必然會影響實際鋼結構的設計和施工工作的順利開展。

多層輕型房屋鋼結構的保溫以及節(jié)能效率低的問題較為突出。由于鋼材料的傳熱系數(shù)比較大，在熱量的傳導和散熱方面比較快，這樣較容易出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象，對鋼結構的保溫節(jié)能問題的解決就顯得比較重要。和傳統(tǒng)混凝土建筑結構的保溫方法相似，也要通過內(nèi)外保溫的方式進行實施，在具體的鋼結構設計上，就要能對這些基礎層面加以重視，要能滿足實際的設計需求。而在具體設計工作的開展中，如果設計人員沒有對此加強重視，就會造成鋼結構房屋的保溫節(jié)能效率比較低。

未注重設計中的防火以及隔音的考慮。多層輕型房屋鋼結構的設計中，雖然鋼結構有著諸多的應用優(yōu)勢，但也存在一些不足，主要體現(xiàn)在防火性能比較薄弱，隔音效果不佳，而在實際設計中就要對此類問題有充分的考慮，從而保障提高設計的整體質量。但是在具體的設計工作實施中，一些設計人員并未充分重視，致使鋼結構的房屋存在諸多安全隱患。

多層輕型房屋鋼結構的設計觀念相對比較滯后，沒有和時代發(fā)展要求相契合。輕型鋼結構的材質性能有著不同，在設計的技術應用上也有著不同。而當前我國的房屋建筑結構設計人員，常常會將傳統(tǒng)的房屋結構設計和鋼結構設計等同看待，從而必然出現(xiàn)鋼結構設計質量的問題，使得結構上對房屋建筑的風格得不到有效表現(xiàn)，對房屋建筑結構的質量上也有著很大影響。

2.2 多層輕型房屋鋼結構設計方案應用

為保障多層輕型房屋鋼結構的設計質量水平提高，就要從多方面充分重視，在設計的方案制定過程中體現(xiàn)出完善性。筆者結合實際，對多層輕型房屋鋼結構的設計制定了相應方案，如下所述。

第一，多層輕型房屋鋼結構設計要點。在對多層輕型房屋鋼結構的設計中，在基本方案上要加強重視，其中的結構體系制定要注意，多層輕型房屋鋼結構的結構形式，要結合實際房屋的需要來確定，有的是需要懸掛的結構，有的則是通過框架結構來達到相應的要求，這就要求設計者根據(jù)實際的需要來選擇確定。在對框架結構的應用方面，主要的優(yōu)勢就是平面布置相對比較靈活，各部分結構剛度的均勻性能鮮明呈現(xiàn)，框架結構的構造比較簡單化，施工也方便，但其側向剛度小，可采用框架-抗剪桁架結構或框架-剪力墻結構來加以解決。而懸掛結構的應用面雖然相對較窄，但有著良好的抗震功能。在對梁柱的截面設計方面，主要是通過選擇軋制和焊接工形截面的方式實現(xiàn)，有著良好穩(wěn)定性。在構件的組合層面，主要是通過焊接構件，能保持其剛度。

第二，多層輕型房屋鋼結構支撐體系設計。鋼結構的支撐體系，主要就是起到強化剛度的作用，能有效抵抗水平風荷載以及地震的作用，材料方面以槽鋼和角鋼的應用比較多，在具體的設計過程中，就要求設計者能結合實際的設計要求，沿著縱橫單向布置或者是雙向布置。支撐和框架鉸接然后依照著拉桿或者是壓桿來實施設計，在支撐設計中對門窗的布置要能充分的考慮，采用X型以及單斜桿型或者倒人字型等加以應用，這樣能夠在強震的作用下有著吸能耗能的作用。設計過程中要能在不影響房屋建筑功能的基礎上，在平面上支撐能均勻性的布置。

第三，多層輕型房屋鋼結構梁柱節(jié)點設計。鋼結構的設計過程中，對梁柱節(jié)點的設計是重要環(huán)節(jié)，梁柱的連接方式主要有幾個重要方式，剛接以及鉸接和半剛接。其中的鉸接方式的構造相對比較簡單化，在具體的制造以及安裝上就比較的方便。采用剛接這一連接的方式的時候，就要進行設置支撐或者是剪力墻來承受水平荷載。而對于半剛性的連接方式應用，在接受力的性能上就比較突出。在當前的多層輕型房屋鋼結構的設計中，對梁柱節(jié)點的連接方式應用比較廣泛的就是鉸接和剛接的形式，比較常用的剛接節(jié)點就是梁翼緣和柱通過對接焊縫連接，梁腹板和柱通過連接板使用高強度螺栓摩擦型進行連接的，這樣能夠保障連接的質量。

第四，多層輕型房屋鋼結構圍護結構的設計。圍護結構的設計對鋼結構的設計來說，有著很重要的作用，為能對多層輕型房屋鋼結構自重有效減輕，設計人員在進行圍護設計的時候，就要采取輕質的材料加以應用，多層房屋鋼結構外墻墻體通過輕質填充材料來應用，常見的有壓型鋼板加上輕質保溫層以及加氣混凝土等組成的復合墻體。有的房屋外墻是通過玻璃幕墻結構的應用。輕型鋼結構房屋內(nèi)隔墻主要為減重使用空心砌塊等材料。在圍護結構的科學設計下，就能有助于優(yōu)化多層輕型房屋鋼結構的整體結構設計質量。多層輕型房屋鋼結構的基礎形式比較多，其中的條形基礎以及獨立基礎都比較常用。例如在對柱下獨立基礎的時候，各基礎的不均勻沉降對上部結構影響要充分重視，可采取相應的輔助措施加以應對。

多層輕型房屋鋼結構的設計過程中，要充分注意相應的問題，在結構的計算過程中，對輔助設計充分重視，從立體角度對鋼結構的設計詳細分析，要既能減輕樓蓋的重量，又不減小結構的剛度和穩(wěn)定性、耐久性等等。對于這些基礎層面的內(nèi)容充分重視，才能真正保障多層輕型房屋鋼結構設計質量的提高。

3 結語

多層輕型房屋鋼結構的設計以及應用過程中，一定要緊密結合實際的設計要求。輕型鋼結構的設計發(fā)展在我國的建筑行業(yè)中的應用，還處在發(fā)展階段，在鋼結構的設計中還存在著諸多問題有待解決。通過從理論上對鋼結構的設計進行研究分析，就能為實際的設計工作順利開展打下理論基礎。也希望能通過此次的理論研究，對設計人員提供有益的設計思路。

[1]董淑芹．淺談門式剛架輕型房屋鋼結構設計[J]．哈爾濱鐵道科技．2013(03)．

[2]徐良．門式輕型房屋鋼結構設計的幾個問題[J]．科技風．2015(06)．

[3]秦連,施飛．門式拱架輕型房屋鋼結構及其應用[J]． 鋼結構．2015(03)．

[4]邵卓民,蔡益燕,王學東,胡天兵．《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》的風荷載規(guī)定[J]． 建筑結構．2014(08)．

[5]賈連光,梁玉君,周廣師,王強．我國多層輕型房屋鋼結構建筑的應用與展望[J]．沈陽建筑工程學院學報．2016(01)．

[6]王元清,石永久．多層輕型房屋鋼結構的設計與應用研究[J]．建筑結構．2015(06)．

TU391

A

1671-0711（2017）08（下）-0181-02