淺議鋼結構住宅結構設計若干問題

白虎林

摘要：隨著我國鋼鐵制造業(yè)和建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼結構在住宅建筑中應用的范圍越來越廣，在住宅建筑中使用鋼結構有利于提高建筑的整體質量，并且隨著建筑住宅結構設計難度的不斷提高，鋼結構在住宅結構的設計中同樣遇到了一些難題。通過對鋼結構住宅結構設計問題的研究，介紹了鋼結構的基本情況，分析了鋼結構住宅結構設計存在的問題，以期提高鋼結構在住宅結構設計中應用水平與建筑物的整體質量。

關鍵詞：鋼結構；住宅結構；設計問題

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-109-02

前言

鋼結構越來越多的應用在住宅結構的設計中，而且鋼結構相對于其他建筑材料相比，具有一定的優(yōu)勢，既符合住宅結構設計的美觀要求，同時鋼結構具有便于回收、質量較輕、便于施工等優(yōu)點，能夠重回收和利用?，F階段，鋼結構正逐步應用在住宅結構的設計中，已經初步取得了一定的成果，但由于鋼結構的應用正處于探索階段，在住宅結構設計中仍然存在一些問題亟需解決。

1.鋼結構住宅結構設計概況

1.1鋼結構住宅結構體系

鋼結構住宅結構體系主要分為三類，分別是低層鋼結構住宅、小高層和多層鋼結構住宅、高層和超高層鋼結構住宅。

（1）低層鋼結構住宅。別墅式低層鋼結構住宅大部分是應用輕鋼龍骨結構體系，其可以分為兩種類型，分別是冷彎薄壁型鋼龍骨結構體系和小型熱軋型鋼龍骨結構體系。冷彎薄壁型鋼龍骨結構是由0.5至3.5毫米厚度的普通鋼板或者是鍍鋅鋼板進行冷壓和冷彎形成的，主要的形狀有c、A、L形和方形，而且卷邊也是具有多種形狀的，可以拼接成I形和T形，主要目的是提高鋼結構截面剛度和承載力。熱軋型鋼龍骨結構是由間距在1.2至2米的軋制矩形鋼管或者利用一定數量支撐的H型鋼柱與柱鉸接的H型鋼梁構成的框架，其與冷彎c形結構相似。

（2）小高層和多層鋼結構住宅。這種類型的鋼結構住宅進行承重的體系大部分是純框架結構體系，這種體系是在鋼結構垂直平面上不設置斜桿傳導的路徑，住宅建筑平面布置明確，制作靈活簡便，而且鋼結構各個部分的剛度均勻，結構簡單，但是其抗側移剛度低。

（3）高層和超高層鋼結構住宅。高層和超高層鋼結構住宅主要分為以下四種鋼結構住宅體系：一是鋼框架剪力墻結構體系。主要是在鋼結構框架內使用具有豎縫的鋼筋混凝土抗震墻板和預埋鋼支撐的預制鋼筋混凝土墻板，會與室內橫隔墻相結合形成抗側力構件；二是鋼框架支撐結構體系。這種類型的體系主要是沿著房屋進深方向進行鋼支撐的布置，或者是沿著房屋的進深進行縱向布置，適用于抵抗小震和中震的抗側移剛度；三是鋼筋混凝土組合結構體系。這一結構主要是使用鋼管、圓鋼管和方形管；四是空間錯列桁架結構體系，這種鋼結構體系的高度與樓層一致，跨度與房屋寬度一致的桁架，其支撐在房屋外側的縱列柱上，錯列布置的方式進行設置，在桁架的上弦和下弦上分別設置樓板。

1.2鋼結構構件種類

鋼結構住宅結構構件的截面主要分為冷彎焊接方管截面、熱軋型鋼截面、鋼骨混凝土截面、焊接箱形截面等形式，就鋼結構住宅柱子的形式來看，主要有圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土、方鋼管和熱軋型鋼管。

2.鋼結構住宅結構設計若干問題

2.1鋼結構住宅結構的節(jié)點設計

在鋼結構住宅結構的結構體系當中，節(jié)點設計與鋼結構構件設計是同等重要的，所以必須充分認識到節(jié)點設計的重要性，在節(jié)點設計時給予充分的重視。鋼結構住宅結構設計的節(jié)點設計主要包括以下幾個部分：柱梁節(jié)點設計、柱腳節(jié)點設計、柱帽節(jié)點設計、柱與柱之間的節(jié)點設計等，在進行節(jié)點設計時，需要保證設計的安全可靠，而且使用簡單便捷、安全穩(wěn)定的施工工藝，避免出現施工現場進行焊縫連接施工。鋼結構的節(jié)點形式可以根據傳力特點分為絞節(jié)點、剛性節(jié)點和半剛性節(jié)點三種，目前剛性節(jié)點和絞節(jié)點的受力性能和施工工藝比較成熟，所以廣泛應用于住宅結構設計之中。應用的柱梁節(jié)點設計連接，可以分析住宅結構與鋼結構的布置情況，根據建筑工程施工的實際情況進行設計，在住宅設計時，多層房屋的鋼結構使用焊接工字形和箱形的截面，并且因為工字形截面焊接的模板較薄，所以大多情況下使用鉸接的形式。鉸節(jié)點的形式較為簡單，施工簡便，但是鉸節(jié)點易加大梁跨的彎矩，導致鋼用量增加。剛性節(jié)點的構造較為復雜，但是可以使跨中彎矩降低，節(jié)省鋼材的使用。半剛性節(jié)點由于受力情況較為復雜，因而應用相對較少。

2.2選擇墻體材料

通常情況來看鋼結構自身重量較輕，布置設計靈活簡便，易于更改，因而鋼結構在住宅結構設計中不宜使用傳統(tǒng)的建筑材料或者之中較大的材料，所以鋼結構住宅結構設計經常使用較為輕質的材料，例如空心混凝土砌塊、加氣混凝土、壓型鋼板加輕質保溫材料組成的復合墻體等。目前建筑行業(yè)鋼結構住宅結構設計使用較多的是蒸壓輕質加氣混凝土板，這種材質質地輕便，防水、防滲透和保溫性能良好，材料的強度較高，施工簡便和可靠。在實施鋼結構住宅結構的墻體設計時，需要明確規(guī)定鋼結構連接件的強度、尺寸以及材質等，選擇連接方式時需要考慮墻體與主體結構的特點，盡量使用簡易便捷的施工方法，從而提高鋼結構的施工效率。

2.3衛(wèi)生間、廚房的設計問題

鋼結構住宅結構設計過程中，衛(wèi)生間和廚房的設計是比較重要的內容之一和工作環(huán)節(jié)。由于鋼結構自身的防腐能力較差，但是衛(wèi)生間和廚房是住宅中使用水最多的位置，所以需要做好衛(wèi)生間和廚房的防水工作。在住宅中普遍使用的防水方式是結構防水和材料防水，相對于鋼結構來說結構防水的效果更好一些。根據上文來看，把衛(wèi)生間和廚房放置在框架核心筒結構體系的核心筒內部，以便保證良好的防水效果，但是其它住宅結構體系的防水設計需要依據工程的實際情況進行確定，例如框架和支撐體系通常使用壓型鋼板混凝土組合時，會在墻角的位置把混凝土向上翻100至150毫米。但是由于目前鋼結構住宅仍處于推廣階段，防水問題尚且有待進一步研究。

2.4樓梯問題

其他鋼結構體系的建筑，樓梯大部分是使用鋼樓梯，但是住宅結構設計時，幾乎不會使用鋼樓梯，主要是因為鋼材料自身的傳音能力強，所以鋼結構住宅結構設計的樓梯主要運用混凝土樓梯和壓型鋼板混凝土組合樓梯。在具體的鋼結構住宅結構樓梯設計時，特別注意樓梯梁的位置設計，可以使用6毫米的鋼折板作為踏板，澆筑混凝土，在踏板兩端使用L50x6角鋼，同時利用M12螺栓與樓梯梁進行連接，表面會出現強烈的音傳導，而且可以解決樓梯梁能否順利承重的問題，避免出現局部失穩(wěn)的狀況。

2.5樓蓋體系

多層房屋住宅結構的鋼結構樓板需要具備較強的承載力、整體性和剛度，目前來看經常使用的方法是在鋼梁上鋪設壓型鋼板，之后進行鋼筋混凝土板的澆筑，繼而形成壓型鋼板組合樓板。樓蓋通常使用簡支等高的連接方式，但是偶爾也不需要做成等高連接，例如為了壓型鋼板鋪設便利，就需要在主次梁頂面相差壓型鋼板厚度，也可以提供住宅建筑的層高。此外在設計時，需要考慮鋼梁和樓板的組合情況，從而提高鋼梁的承載力和穩(wěn)定性，有利于降低鋼梁的剛度，節(jié)約鋼材，由此使工程成本降低。在進行壓型鋼板組合混凝土樓板的設計時，不僅需要計算鋼梁上焊接的栓釘，而且還要進行有效連接，連接方式可以根據壓型鋼板的縱向波槽的壓痕，亦或是根據小洞、未閉合孔眼，或者是壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋。

3.結語

綜上所述，城鎮(zhèn)化水平和人口數量的增多促進了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，就目前來看鋼結構在住宅結構的設計中應用日趨廣泛，鋼結構住宅結構的設計水平也隨之不斷提高。通過對鋼結構住宅結構設計若干問題的研究，有利于進一步完善鋼結構在住宅建筑的設計，同時可以擴大鋼結構的應用范圍。鋼結構住宅結構設計水平的提高，有利于解決鋼結構住宅結構的設計問題，由此提高我國住宅結構的設計水平和整體質量。