輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)探討

唐曉丹

重慶市全城建筑設(shè)計(jì)有限公司

輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)探討

唐曉丹

重慶市全城建筑設(shè)計(jì)有限公司

在當(dāng)前的房屋住宅建筑設(shè)計(jì)中，對于結(jié)構(gòu)材料的選取非常重要，尤其是輕鋼結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢表現(xiàn)在，施工所需時(shí)間較短、抗震性能良好，因此在住宅建筑中應(yīng)用較廣。本文重點(diǎn)對輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)展開深入探討，以期為今后住宅建筑設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

輕鋼結(jié)構(gòu)；住宅建筑；設(shè)計(jì)

1 引言

在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的推動系，公眾對住宅建筑結(jié)構(gòu)的要求漸漸提升，這就使得所建筑的結(jié)構(gòu)需在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還應(yīng)具備較強(qiáng)的應(yīng)用功能。目前，輕鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的應(yīng)用越來越廣泛，對提升住在結(jié)構(gòu)輕度、耐久性等方面起到重要作用。

2 輕鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢

第一，輕鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的有效應(yīng)用，可充分滿足且適用住宅建筑的生產(chǎn)需求，其結(jié)構(gòu)主要包括：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)等，與以往的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)等進(jìn)行對比，輕鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在精確、輕便、成行方便、快速等方面，正是因?yàn)檩p鋼結(jié)構(gòu)的以上優(yōu)勢，才可在住宅建筑中較好地滿足建設(shè)需求，而且在整個(gè)住宅建設(shè)的建設(shè)期間，如結(jié)構(gòu)材料運(yùn)輸、現(xiàn)場施工、輕鋼材料安裝等過程，均較簡便。而且輕鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑設(shè)計(jì)的施工工期非常短、施工造價(jià)成本非常低，外界天氣對施工過程的影響較好[1]。

第二，輕鋼結(jié)構(gòu)施工所需時(shí)間很短。這主要表現(xiàn)在，輕鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各種構(gòu)建，均能經(jīng)過工廠進(jìn)行現(xiàn)場制作而成為成品，之后將其輸送至住宅建筑的施工現(xiàn)場，施工人員直接做拼接施工處理，該特點(diǎn)和鋼筋混的凝土結(jié)構(gòu)比較，可大大縮減住宅建筑建設(shè)工期。由于將建設(shè)工期縮短，就可提前應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)，能夠帶來很多的投資收益，并且輕鋼結(jié)構(gòu)夾心主要應(yīng)用聚苯乙烯泡沫，同時(shí)在單板上做相應(yīng)的保溫被措施，可起到較好的隔熱、保溫及隔音等效果。

第三，輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用后的抗震性能非常好。由于輕鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)柔軟性非常好，與鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)相比較，輕鋼結(jié)構(gòu)自重非常輕，且柔韌性也較好，可較好地緩解地震所產(chǎn)生的影響，其抗震效果較好，在一些地震高發(fā)地區(qū)比較適用。但正是因?yàn)檩p鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)原因，結(jié)構(gòu)防火性能較差，一旦發(fā)生任何火災(zāi)，會很容易受到破壞，對此，在進(jìn)行輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)多加重視消防等級的設(shè)計(jì)。

3 關(guān)于輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)分析

輕鋼結(jié)構(gòu)主要包括：冷彎薄壁型鋼、輕型焊接型鋼、熱軋輕型的H型鋼等，在所裝配的輕型鋼結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)用較廣泛，在住宅建筑中應(yīng)用較廣。且在住宅建筑設(shè)計(jì)過程中，輕鋼結(jié)果包括：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、剛架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)等形式。其中，排架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通常被應(yīng)用在一些跨度較大、高空間的住宅建筑設(shè)計(jì)過程中，針對單跨于9m-36m之間的住宅建筑，一般選取單跨或是多跨門式的剛架結(jié)構(gòu)。而且門式剛架的結(jié)構(gòu)間距通常保持在6-12m間[2]。剛架包括鋼梁鋼柱構(gòu)成的梁柱，可連接剛接柱和地面，從而形成剛接。建筑橫向的作用力主要經(jīng)剛架來承受縱向的作用力，而后由縱向支撐所承擔(dān)，每相隔一段距離，可在兩側(cè)剛架結(jié)構(gòu)縱向設(shè)置一個(gè)固定的構(gòu)件。具體的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：

3.1 住宅建筑的廚房、衛(wèi)生間設(shè)計(jì)

在住宅建筑設(shè)計(jì)中，廚房與衛(wèi)生間設(shè)計(jì)屬于整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為核心的一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。由于鋼結(jié)構(gòu)材料防腐能力很弱，但是整個(gè)住宅建筑中，廚房、衛(wèi)生間內(nèi)用水量很大，因此，應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行住宅建筑設(shè)計(jì)時(shí)，做好這兩處防水處理非常關(guān)鍵。而且在其它的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，防水處理方法主要包括：材料防水、結(jié)構(gòu)防水等兩個(gè)方面，在鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，結(jié)構(gòu)防水效果比材料防水效果更明顯。

3.2 住宅建筑的檁條、屋面板設(shè)計(jì)

住宅建筑中的檁條、屋面板屬于非常重要的組成部分，其輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵。在以往的住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，輕鋼結(jié)構(gòu)檁條主要以等間距的方式進(jìn)行布置，且在等間距布局狀況下，住宅結(jié)構(gòu)屋面板、檁條之間會形成一個(gè)等跨支座，可大大簡化整個(gè)計(jì)算過程。然而此種結(jié)構(gòu)局部，在承載力方面并不太合理，在做等間距布置住宅檁條的過程中，通常屋面板都是根據(jù)5跨度的等跨連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)方法的屋面板端跨跨中彎矩，和中跨跨中彎矩相比，會有很大的跨度。因此，設(shè)計(jì)人員在選擇住宅建筑的屋面板尺寸以及厚度的過程中，若僅僅依靠端跨的跨中彎矩來進(jìn)行計(jì)算，則所計(jì)算出的結(jié)果尺寸會偏大，且端跨的屋面板可較好地滿足整個(gè)荷載的要求，其中跨的屋面板應(yīng)進(jìn)行超值計(jì)算，這就會浪費(fèi)相應(yīng)的資源。若僅僅根據(jù)中跨的跨中彎矩進(jìn)行計(jì)算，則所計(jì)算出的結(jié)果與荷載要求并不是很滿足，且應(yīng)用起來安全性較低[3]。

經(jīng)過以上分析，輕鋼結(jié)構(gòu)檁條的布局并不合適用在等跨布置設(shè)計(jì)中，需要按照荷載以及彎矩大小，選用不等跨進(jìn)行布置。但在布置不等跨檁條過程中，需遵循相應(yīng)的原則。通過此種輕鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑設(shè)計(jì)，會大大縮減整個(gè)住宅建筑在建設(shè)過程中所應(yīng)用的鋼量，從而降低住宅建筑的工程造價(jià)。通常情況下，輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑物屋面的系統(tǒng)用鋼量，常常占據(jù)整個(gè)建筑用鋼量應(yīng)用比例，因此，縮減住宅建筑屋面系統(tǒng)用鋼量，可大大縮減工程建設(shè)用鋼量，且應(yīng)用效果也較為顯著。

3.3 住宅建筑的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及材料選取

輕鋼結(jié)構(gòu)的體系中，住宅建筑節(jié)點(diǎn)與構(gòu)件等結(jié)構(gòu)部位的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)引起重視。輕鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)主要包含：柱與柱節(jié)點(diǎn)、梁與柱節(jié)點(diǎn)、梁與梁節(jié)點(diǎn)、柱帽節(jié)點(diǎn)、柱腳節(jié)點(diǎn)等方面[4]。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可靠、安全，且盡可能地選用穩(wěn)定、簡便、安全的施工工藝，這樣可大大縮減現(xiàn)場焊縫的連接。而輕鋼節(jié)點(diǎn)形式根據(jù)傳力的特性分成半剛性節(jié)點(diǎn)、剛性節(jié)點(diǎn)、鉸節(jié)點(diǎn)等三部分，其中，鉸接節(jié)點(diǎn)、剛性節(jié)點(diǎn)受力性能加好，且施工工藝相對成熟，在住宅建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣。

4 結(jié)語

綜上，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高了國產(chǎn)的鋼材性能及產(chǎn)量，為鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了一定的條件。

[1]鐘云.輕鋼結(jié)構(gòu)建筑施工管理質(zhì)量控制要點(diǎn)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,15(16):231.

[2]王華勇.探討建筑工程中輕鋼結(jié)構(gòu)的防腐及防火技術(shù)[J].江西建材,2015,31(5):84.

[3]葛軍,宋麗芳.現(xiàn)代化輕鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用[J].大科技,2016,14(11):330～331.

[4]王江魚,陳劍峰,潘海鋒,等.輕鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震能力的設(shè)計(jì)思路及其特點(diǎn)[J].城市建筑,2015,26(32):56.

唐曉丹（1982-），女，重慶市沙坪壩人，本科，工程師，長期從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向工作