鋼結(jié)構(gòu)中高層房屋的結(jié)構(gòu)體系研究

姜寧

【摘 要】研究以中高層鋼結(jié)構(gòu)房屋為研究對(duì)象，收集相關(guān)資料對(duì)鋼中高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的建筑進(jìn)行問題分析，并提出解決方案。研究主要成果為：經(jīng)對(duì)資料的研讀，總結(jié)了中層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系，以及其優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)合已完成施工項(xiàng)目的中高層房屋建筑做出了分析考證與實(shí)地調(diào)查，對(duì)建筑過程中需注意的問題做出了深入分析。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);中高層房屋;結(jié)構(gòu)體系;方案設(shè)計(jì)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2000年我國(guó)因“燒磚”而損毀的耕地面積達(dá)到了40萬畝以上。在鋼筋混凝土的應(yīng)用中，我國(guó)每年的水泥用量達(dá)到了15億噸，而生產(chǎn)水泥需要不斷地開山、破石，這就對(duì)自然環(huán)境造成了不可逆的傷害。且鋼筋混凝土和磚混材料不可循環(huán)使用，若涉及拆遷與爆破，均需要當(dāng)建筑垃圾處理?？紤]當(dāng)前的種種現(xiàn)實(shí)問題，以及我國(guó)人民對(duì)于房屋的需求，利用鋼結(jié)構(gòu)對(duì)房屋進(jìn)行施工不僅能提升我國(guó)的工業(yè)化水平發(fā)展和進(jìn)步，還能代替鋼筋混凝土和磚混結(jié)構(gòu)對(duì)自然造成的危害，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)房屋的理想建筑模式。

1.建筑設(shè)計(jì)

1.1平面設(shè)計(jì)

首先是開間的進(jìn)深選擇：開間進(jìn)深決定房屋空間尺度，確定房屋結(jié)構(gòu)跨度與構(gòu)件尺寸。一般情況下，開間的基本尺度需要控制在5.4m左右，且在考慮房屋的經(jīng)濟(jì)使用性上，進(jìn)深一般不超過16m。當(dāng)前我國(guó)多數(shù)房屋開間都是按照300mm的模數(shù)來設(shè)計(jì)的。由此可以確定，開間為6600mm，每單元三套，每套為兩個(gè)房間，其組合方式有：3300+3300;3600+3000;3900+2700。進(jìn)深為5100mm+6300mm，房間分隔為南北兩個(gè)。該方法的應(yīng)用可以讓每套房屋都享有一個(gè)大開間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了“全房屋大開間”的用戶需求。且房屋內(nèi)部沒有鋼柱，同時(shí)為用戶提供了較大的可改性，以實(shí)現(xiàn)中高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的應(yīng)用靈活性。如圖1所示。

其次是套型設(shè)計(jì)與組合：姐妹每單元三套房屋，為實(shí)現(xiàn)“一戶一開間”，并符合房屋入住需求，可通過一梯三戶的方法對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系，傳統(tǒng)的一梯三戶格局無法滿足“一戶一開間”的需求，在此，需要將一個(gè)單元分配成一個(gè)起居兼臥室的房間，以及兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)兩居室房間。通過該方法，可以有效滿足“一戶一開間”的要求。如圖2所示。

1.2立面設(shè)計(jì)

假設(shè)該中高層房屋建筑樓層為11層，層高為2.9m，且有1層地下車庫，層高為3.1m，房屋內(nèi)外高度差為0.3m，該中高層建筑整體高度為32.2m。其立面設(shè)計(jì)的主要特征為：整體建筑給人以簡(jiǎn)單大方的體現(xiàn)，且能夠在不破壞房屋空間應(yīng)用的基礎(chǔ)上提高房屋的安全性能和居住體驗(yàn)。而且有效的降低了房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的約束性，提升了整體施工建筑的效率與質(zhì)量，使得造價(jià)更加低廉，且應(yīng)用效果更加強(qiáng)大。在該中高層房屋建筑設(shè)計(jì)中，正面是通過樓梯間的垂直線對(duì)整個(gè)外觀進(jìn)行了縱向線條的布局，體現(xiàn)了整個(gè)建筑的韻律，弱化了建筑的巨大體積。而在背面，主要通過陽臺(tái)以及各種凹凸面對(duì)其進(jìn)行水平線的應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了與正面協(xié)調(diào)的效果，突出了陰影面的錯(cuò)落特征。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1結(jié)構(gòu)體系選擇

此次工程為：地上樓層為11層，地標(biāo)高度為32.2m，抗震為8度，基本地震加速度值0.02g。在建筑施工中，如果利用純鋼框架對(duì)其進(jìn)行工程的開展，就需要考慮結(jié)構(gòu)的受力安全性與合理性，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致鋼梁截面過大，截面增大必然會(huì)為后續(xù)的建筑工作開展帶來麻煩，而且用鋼量比鋼框架——支撐體系提高大約30%。如果從建筑的用鋼量分析，純鋼框架更適合多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的建筑。而通過鋼框架——混凝土剪力墻這一體系對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，能夠保證較好的受力性。但是，這一結(jié)構(gòu)體系無法反應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑的裝配特點(diǎn)，且作業(yè)途中濕作業(yè)較多，如果對(duì)于工期有著極其嚴(yán)格的要求，那么很容易無法在工期內(nèi)完成工程建筑。綜上，此次工程設(shè)計(jì)最終選擇了鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)體系。該方法的應(yīng)用相對(duì)于純鋼框架的受力能力更強(qiáng)，而且用鋼量相對(duì)來說較少，且在建筑過程中可以能夠降低建筑難度，提升建筑效率。而相對(duì)于鋼框架——混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)而言，該方法的應(yīng)用是通過鋼支撐結(jié)構(gòu)取代了混凝土墻結(jié)構(gòu)，即便如此，用鋼量依然不會(huì)有太多的增加。

2.2圍護(hù)體系選擇

在對(duì)墻體進(jìn)行維護(hù)選擇的時(shí)候，需要考慮溝結(jié)構(gòu)的自重特點(diǎn)，并且要對(duì)墻體材料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確認(rèn)，以此確保應(yīng)用的是輕質(zhì)材料。如，在外墻的圍護(hù)體系選擇中，可以結(jié)合鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行全新輕質(zhì)墻板的應(yīng)用，該材料的安裝較為方便，而且能夠解決板和板之間的縫隙問題。在對(duì)分戶墻的圍護(hù)進(jìn)行選擇的時(shí)候，可以結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)房屋的特征對(duì)其進(jìn)行隔音處理。

2.3結(jié)構(gòu)布置方案

基于鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)，建筑戶型決定了該建筑支撐僅能橫向布置。但是，為確?？v向的剛度，建筑框架柱采用了矩形柱，長(zhǎng)邊按照縱向方式進(jìn)行布置，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)柱體的隱藏。另外，還會(huì)布置橫向支撐于單元第一跨度兩端。為保確?？v向剛度，促進(jìn)建筑使用效果，還布置縱向支撐于單元電梯間。且負(fù)一層不需要設(shè)計(jì)窗口，所以通過連續(xù)縱向支撐對(duì)其進(jìn)行布置。通過該方法的應(yīng)用，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)板式樓體的洞口連續(xù)設(shè)計(jì)，且實(shí)現(xiàn)了縱、橫方向的剛度平衡性。

3.結(jié)論與展望

通過研究，得出結(jié)論為：首先，高層鋼結(jié)構(gòu)房屋工程項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)展成熟，且得到了較為廣泛的應(yīng)用，并在長(zhǎng)期的發(fā)展中總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與施工技巧。其次，我國(guó)中高層鋼結(jié)構(gòu)房屋發(fā)展相對(duì)較快，且在建筑戶型的設(shè)計(jì)方面，以及結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用方面有著獨(dú)到的見解，能夠根據(jù)不同的環(huán)境選取不同的方法，進(jìn)而有效體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，使其更加符合人們的居住需求以及市場(chǎng)環(huán)境的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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