淺談鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用

國玉強(qiáng) 賈存華 邵秀紅

摘 要：與其他材料相比，鋼結(jié)構(gòu)在功能、施工以及綜合效益等方面都具有一定優(yōu)勢，是可以重復(fù)利用的綠色環(huán)保材料，適合作為目前住宅發(fā)展大力推廣的新形式。在工程實踐中，受到客觀建筑施工條件的影響，鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量問題比較普遍，其影響因素多種多樣，需要具體問題具體分析?；诖?，文章主要對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；住宅建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)模式是一種應(yīng)用范圍廣泛的結(jié)構(gòu)技術(shù)。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程比較復(fù)雜，其需要經(jīng)過一系列的焊接工作，進(jìn)而形成穩(wěn)固的建筑結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)建筑施工中，其建筑結(jié)構(gòu)往往由混凝土結(jié)構(gòu)及磚瓦結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其工程造價水平比較低，建筑性能較差，對施工環(huán)境的負(fù)面影響性較大。鋼結(jié)構(gòu)的推廣，解決了施工建設(shè)問題，其應(yīng)用空間比較廣泛，但鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用并非是萬能的，其動力負(fù)載水平有限，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到諸多實際條件的限制。

一、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點

1.鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點。一是鋼結(jié)構(gòu)住宅跨度大，空間布置靈活，由于鋼材的強(qiáng)度大，所以可以使建筑平面進(jìn)行分隔時更加的靈活，住戶可以根據(jù)自身的需求自行改變結(jié)構(gòu)，不會存在傳統(tǒng)住宅居民為了裝修擅自改變墻體造成安全隱患的情況。另外采用鋼結(jié)構(gòu)的住宅墻體厚度小，在同等情況下可以增大建筑的使用面積。二是承載強(qiáng)度高，在相同截面面積的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的承載能力更好，而且鋼結(jié)構(gòu)具有較好的延性，可以防止建筑出現(xiàn)脆性破壞，抗震性能也更好。三是工業(yè)化程度高，更符合可持續(xù)發(fā)展的理念，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)制性強(qiáng)，很多構(gòu)件都可以在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，這樣既可以減少施工對周邊環(huán)境的影響，還可以提高施工的機(jī)械化水平，另外施工也不再受時間因素的影響，對施工速度有一個較大的提升。

2.鋼結(jié)構(gòu)住宅的缺點。一是鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火能力差，這是由鋼材的物理性質(zhì)造成的，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，由于溫度過高，鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能就會大幅下降甚至失去承載能力。二是鋼結(jié)構(gòu)住宅的抗腐能力差，這也是鋼材的物力性質(zhì)造成的，雖然現(xiàn)在有很多防腐涂料，但是只要涂層出現(xiàn)微小的裂紋，就能讓氣體和水進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部，讓鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生銹蝕，而且這種銹蝕的速度很快。三是在保溫、隔熱、隔聲和隔水上還存在一些不足，而這些因素都影響著人們居住的舒適度，另外鋼結(jié)構(gòu)住宅在裝配過程中會產(chǎn)生大量的節(jié)點，這些節(jié)點也會影響住宅的舒適度和耐久性。

二、鋼結(jié)構(gòu)住宅系統(tǒng)的設(shè)計策略

1.住宅立體設(shè)計。第一，體型策劃。目前，相較于簡便的體型產(chǎn)生在大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)住宅之中，出現(xiàn)這種情況最關(guān)鍵的原因是為了滿足結(jié)構(gòu)跨度的要求。正是因為這樣，呆板是鋼結(jié)構(gòu)住宅體型的顯著特征，雖然該類型設(shè)計可以提高工程節(jié)能方法的利用率。對門窗部位進(jìn)行合理的設(shè)定，提高空間通風(fēng)水平，而且有助于洞口被晚上涼風(fēng)侵入，使得用戶體驗自然通風(fēng)的效果能夠提高。墻面設(shè)計階段，較大程度上提高了其向南的打開角度，且保持很強(qiáng)的憑證性，有利于日照范圍在住宅之中有效擴(kuò)大。屋頂、雨棚、門窗等屬于關(guān)鍵的設(shè)計內(nèi)容，同時還是其他工程結(jié)構(gòu)中不具備的特征。第二，較好協(xié)調(diào)外墻板和平面開間之間的關(guān)系。外墻在鋼構(gòu)件住宅之中，不但要求符合不同技術(shù)的需要，而且還應(yīng)該具有較為協(xié)調(diào)的住宅平面與模數(shù)系統(tǒng)關(guān)系，唯有如此，才可以促使便捷性在配備門窗孔洞的時候全面展現(xiàn)出來。在對采光窗與外墻墻面之間的模數(shù)關(guān)系展開設(shè)計的時候，一定要展示防護(hù)安全性與構(gòu)造便利性，進(jìn)而為生產(chǎn)、運輸和吊裝部件的過程帶來方便。

2.住宅平面設(shè)計。第一，對柱網(wǎng)設(shè)置類型進(jìn)行全面的運用。該類型要滿足規(guī)則性需要，柱網(wǎng)在鋼結(jié)構(gòu)住宅中的展示一般以框架結(jié)構(gòu)為主，所以，在確定住宅平面的時候，嚴(yán)禁其具有很多的軸線錯開情況與形心、質(zhì)心距離很大等情況，在運用柱網(wǎng)設(shè)置形式的時候，規(guī)?；M(jìn)行單元的選擇需要以住宅單位與套型系統(tǒng)為主，在確保符合總平面布局變化度的同時，應(yīng)該對平接、錯接和凹凸等方式實現(xiàn)運用。第二，科學(xué)設(shè)計廚房與衛(wèi)生間。衛(wèi)生間和廚房的策劃在開放式的總體策劃中的地位不可忽略。在具體設(shè)計階段，要從如下設(shè)計方式著手：首先，衛(wèi)生間和廚房的部位需要被設(shè)計在混凝土核心筒或是靠近混凝土剪力墻的位置，唯有如此，才可以較好躲避鋼結(jié)構(gòu)承重部件，使得防火和防腐作用在鋼結(jié)構(gòu)部件中得到提高；其次，在保證同層檢驗的目標(biāo)得以完成的環(huán)節(jié)，能夠首先把下沉處理使用在兩者的整個地面之中，然后再對輕質(zhì)材料實施回填。若在設(shè)計中對整個廚房與衛(wèi)生間實現(xiàn)運用，則二者中的6個面已經(jīng)被涵蓋，這時也一定要把下沉處理方法使用在原有地面之中。該處理手段，不但可以滿足該類型設(shè)計的獨特需要，在其他結(jié)構(gòu)類型之中應(yīng)該把這種處理方法使用在廚房和衛(wèi)生間之中，唯有如此才可以很好預(yù)防滲水情況在上下樓層之中出現(xiàn)；最后，在策劃廚房與衛(wèi)生間的時候，要對整體化模式進(jìn)行運用，對廚房設(shè)施進(jìn)行策劃，要嚴(yán)格堅持模數(shù)協(xié)調(diào)機(jī)理；對工廠預(yù)制設(shè)備進(jìn)行運用，并確保具體組裝工作能夠在現(xiàn)場完成，如此一來，在裝修階段就可以達(dá)到一次到位。

三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用建議

1.加大鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的宣傳力度、進(jìn)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(rèn)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(jìn)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.加強(qiáng)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(fù)責(zé)人應(yīng)本著負(fù)責(zé)任的態(tài)度，時時跟蹤項目設(shè)計的進(jìn)展，把握設(shè)計進(jìn)度，加強(qiáng)各方面的溝通；設(shè)計單位應(yīng)嚴(yán)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(rèn)真細(xì)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。

3.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(qiáng)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(dá)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(jìn)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(yán)格執(zhí)行設(shè)計要求。

四、結(jié)語

當(dāng)前我國高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的技術(shù)體系尚不完備，特別是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的做法還需進(jìn)一步改進(jìn)完善；鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)做到精裝修交房，避免業(yè)主自行裝修中，損害鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防腐、防火等構(gòu)造做法；鋼結(jié)構(gòu)住宅相對于混凝土結(jié)構(gòu)住宅，空間分割靈活，使用效率高，但土建成本稍高，在較高標(biāo)準(zhǔn)的商品住宅中更有發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉占宗.鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計問題和解決策略[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2015，（7）：61-63.

[2]董經(jīng)民.關(guān)于多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)與工程應(yīng)用研究[J].居業(yè)，2016（24）：28-29.

[3]董曉琳.關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題及對策分析[J].門窗，2015（09）：125.