多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

李超

摘 要：在房屋建筑中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響建筑的美觀性，還對(duì)建筑的承載能力與穩(wěn)固性有著決定性的影響。在多層輕型房屋建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮良好的作用，實(shí)際應(yīng)用效果很好。文章探究了多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：輕型房屋；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的建筑工程投入施工。對(duì)比普通混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)有自重較輕、鋼材的抗振（ 震） 性、抗沖擊性好、施工周期短等特點(diǎn)。與此同時(shí)，鋼產(chǎn)量也在不斷提高，在這樣的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景很好。

一、多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

輕型鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年的發(fā)展歷史，雖然我國(guó)的輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展起步相對(duì)比較晚，但是在發(fā)展的速度上是比較快的，輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的占比也在進(jìn)一步加大。在隨著全面改革的進(jìn)一步深化實(shí)施，我國(guó)在輕型鋼結(jié)構(gòu)的房屋建設(shè)方面給予了很大支持，輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成熟，在基礎(chǔ)力量上逐漸地加強(qiáng)。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作是保障輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量保障的基礎(chǔ)，這對(duì)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)技術(shù)的靈活運(yùn)用，提高技術(shù)應(yīng)用水平，才能促進(jìn)我國(guó)的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多元化發(fā)展。

二、多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析

多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)過程中，受到諸多因素的影響，還存在相應(yīng)的問題有待解決。這些問題主要體現(xiàn)在，沒有健全鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求，這就使得在具體的設(shè)計(jì)施工等方面缺少有效依據(jù)。當(dāng)前對(duì)建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還是采用比較老的，已經(jīng)和當(dāng)前多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求不相契合，一些設(shè)計(jì)指標(biāo)和現(xiàn)有的規(guī)范要求得不到滿足，相關(guān)的條文當(dāng)中規(guī)定不使用2mm及以下的鋼材制作承重結(jié)構(gòu)，而對(duì)國(guó)外使用的壁厚為0.8～1.6mm的輕型鋼材，在我國(guó)卻并沒有此結(jié)構(gòu)體系的受力情況、安全性等理論依據(jù)，也比較缺少相應(yīng)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，這樣就必然會(huì)影響實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工工作的順利開展。

（1）多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)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(dǎo)和散熱方面比較快，這樣較容易出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的保溫方法相似，也要通過內(nèi)外保溫的方式進(jìn)行實(shí)施，在具體的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，就要能對(duì)這些基礎(chǔ)層面加以重視，要能滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)需求。而在具體設(shè)計(jì)工作的開展中，如果設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)此加強(qiáng)重視，就會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)房屋的保溫節(jié)能效率比較低。

（2）未注重設(shè)計(jì)中的防火以及隔音的考慮。多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，雖然鋼結(jié)構(gòu)有著諸多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，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(shí)際設(shè)計(jì)中就要對(duì)此類問題有充分的考慮，從而保障提高設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。但是在具體的設(shè)計(jì)工作實(shí)施中，一些設(shè)計(jì)人員并未充分重視，致使鋼結(jié)構(gòu)的房屋存在諸多安全隱患。

（3）多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)觀念相對(duì)比較滯后，沒有和時(shí)代發(fā)展要求相契合。輕型鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)性能有著不同，在設(shè)計(jì)的技術(shù)應(yīng)用上也有著不同。而當(dāng)前我國(guó)的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，常常會(huì)將傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等同看待，從而必然出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的問題，使得結(jié)構(gòu)上對(duì)房屋建筑的風(fēng)格得不到有效表現(xiàn)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量上也有著很大影響。

三、多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)用

為保障多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量水平提高，就要從多方面充分重視，在設(shè)計(jì)的方案制定過程中體現(xiàn)出完善性。筆者結(jié)合實(shí)際，對(duì)多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制定了相應(yīng)方案，如下所述。

（1）多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在對(duì)多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，在基本方案上要加強(qiáng)重視，其中的結(jié)構(gòu)體系制定要注意，多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，要結(jié)合實(shí)際房屋的需要來確定，有的是需要懸掛的結(jié)構(gòu)，有的則是通過框架結(jié)構(gòu)來達(dá)到相應(yīng)的要求，這就要求設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際的需要來選擇確定。在對(duì)框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方面，主要的優(yōu)勢(shì)就是平面布置相對(duì)比較靈活，各部分結(jié)構(gòu)剛度的均勻性能鮮明呈現(xiàn)，框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單化，施工也方便，但其側(cè)向剛度小，可采用框架-抗剪桁架結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)來加以解決。而懸掛結(jié)構(gòu)的應(yīng)用面雖然相對(duì)較窄，但有著良好的抗震功能。在對(duì)梁柱的截面設(shè)計(jì)方面，主要是通過選擇軋制和焊接工形截面的方式實(shí)現(xiàn)，有著良好穩(wěn)定性。在構(gòu)件的組合層面，主要是通過焊接構(gòu)件，能保持其剛度。

（2）多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)支撐體系設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)的支撐體系，主要就是起到強(qiáng)化剛度的作用，能有效抵抗水平風(fēng)荷載以及地震的作用，材料方面以槽鋼和角鋼的應(yīng)用比較多，在具體的設(shè)計(jì)過程中，就要求設(shè)計(jì)者能結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)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(shí)施設(shè)計(jì)，在支撐設(shè)計(jì)中對(duì)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(yīng)用，這樣能夠在強(qiáng)震的作用下有著吸能耗能的作用。設(shè)計(jì)過程中要能在不影響房屋建筑功能的基礎(chǔ)上，在平面上支撐能均勻性的布置。

（3）多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié)，梁柱的連接方式主要有幾個(gè)重要方式，剛接以及鉸接和半剛接。其中的鉸接方式的構(gòu)造相對(duì)比較簡(jiǎn)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(shí)候，就要進(jìn)行設(shè)置支撐或者是剪力墻來承受水平荷載。而對(duì)于半剛性的連接方式應(yīng)用，在接受力的性能上就比較突出。在當(dāng)前的多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的連接方式應(yīng)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(diǎn)就是梁翼緣和柱通過對(duì)接焊縫連接，梁腹板和柱通過連接板使用高強(qiáng)度螺栓摩擦型進(jìn)行連接的，這樣能夠保障連接的質(zhì)量。

（4）多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來說，有著很重要的作用，為能對(duì)多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)自重有效減輕，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行圍護(hù)設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要采取輕質(zhì)的材料加以應(yīng)用，多層房屋鋼結(jié)構(gòu)外墻墻體通過輕質(zhì)填充材料來應(yīng)用，常見的有壓型鋼板加上輕質(zhì)保溫層以及加氣混凝土等組成的復(fù)合墻體。有的房屋外墻是通過玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋內(nèi)隔墻主要為減重使用空心砌塊等材料。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)下，就能有助于優(yōu)化多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式比較多，其中的條形基礎(chǔ)以及獨(dú)立基礎(chǔ)都比較常用。

綜上所述，住宅設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)方面的研究，根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和要求對(duì)進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)，以不斷推廣輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣寶鋒.關(guān)于多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的分析[J].科技傳播，2016，8（02）：70+74.

[2]榮炳春.多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（13）：174.