探討鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用日趨廣泛，這就要求設(shè)計人員必須掌握與此相關(guān)的各種知識。我國目前鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展已具備了較好的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，同時在鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展方面的一些技術(shù)問題還有待于解決。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)住宅 設(shè)計

Abstract: With the economic development, steel structure has been widely applied in civil engineering, which requires the designer must master a variety of related knowledge. At present, there has a favorable technical foundation for the development of steel structure, while, some technical problems need to be solved.

Key words: residential building of steel structure; design

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一、鋼結(jié)構(gòu)的特點分析：

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：

1.1.1 抗震性能好

由于鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)、自重輕，因而能有效地降低地震響應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗震。我國是一個多地震區(qū)國家，在地震區(qū)建筑中應(yīng)多多推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災(zāi)害和人員傷亡。在抗震設(shè)防區(qū),鋼結(jié)構(gòu)重量輕,6 層輕鋼住宅的重量僅相當于4層磚混結(jié)構(gòu)的重量。因此,本身所受的地震作用小。鋼結(jié)構(gòu)因為強度高、重量輕、延性和韌性好,所以綜合抗震性能好。

1.1.2 強度高

鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強度要高得多。鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度相對較高,構(gòu)件截面小,可增加使用面積。 因此，特別適用于跨度大或荷載很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。鋼材還具有塑性和韌性好的特點。塑性好，結(jié)構(gòu)在一般條件下不會因超載而突然斷裂；韌性好，結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性強。良好的吸能能力和延性還使鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的抗震性能。另一方面，由于鋼材的強度高， 做成的構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時需要滿足穩(wěn)定的要求，強度有時不能充分發(fā)揮。

1.1.3 節(jié)能環(huán)保

鋼結(jié)構(gòu)建筑服務(wù)期滿需拆除時,鋼材可全部回收利用,大大減少灰色建筑垃圾。墻體采用輕型節(jié)能標準化預(yù)制墻板代替粘土磚。隨著技術(shù)的發(fā)展,輕質(zhì)材料的應(yīng)用,設(shè)計方法的改進,鋼結(jié)構(gòu)的造價會逐漸降低。鋼結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)場作業(yè)量小、無噪聲、不污染周圍環(huán)境。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)、標準化制作,

可以采用節(jié)能、環(huán)保的新型墻體材料與之配套,因而健康、環(huán)保、抗震的鋼結(jié)構(gòu)住宅,符合我國住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求,是我國現(xiàn)代化住宅建筑發(fā)展的必然趨勢。

1.1.4 施工簡便

鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純而且是成品鋼材，加工比較簡便，并能使用機械操作，因此，大量的鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)廠做成構(gòu)件，由于工廠化加工制造，精度高，易于保證質(zhì)量，與混凝土相比，更符合結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。同時施工速度快，工期縮短40%以上，可使建筑物更早的投入使用，提早產(chǎn)生效益。另外，構(gòu)件在工地拼裝，可以采用連接簡便的普通螺栓和高強度螺栓，有時還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。 此外，對已建成的鋼結(jié)構(gòu)也比較容易進行改建和加固，用螺栓連接的結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)需要進行拆遷，達到綠色環(huán)保作用。

1.1.5 可變性：在有限的住宅空間創(chuàng)造出靈活多變的使用空間, 是住宅設(shè)計中需要給予充分重視的一個重要方面。住宅具有可變性和可改造性是客觀的需要, 也是符合可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。而選擇什么樣的結(jié)構(gòu)形式才能更好地體現(xiàn)住宅的這種可變性, 鋼結(jié)構(gòu)就是一種不錯的選擇, 它不受原有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制, 具有較強的靈活性和可變性。除了廚房、衛(wèi)生間固定, 住戶可根據(jù)自己的生活需求及使用要求,結(jié)合實際, 自己設(shè)計自己的戶型, 可以滿足不同時期的住戶需求, 而且日后的戶型改造、空間的轉(zhuǎn)化也很便利。 但是傳統(tǒng)的住宅建造方式, 如磚混結(jié)構(gòu), 不容許有局部的變化。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)缺點：

鋼材的耐腐蝕性和耐火性較差，在對結(jié)構(gòu)進行防護時費用比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高。不過在沒有侵蝕性介質(zhì)的一般廠房中，構(gòu)件經(jīng)過正規(guī)生產(chǎn)廠家制造，經(jīng)過成熟的施工工藝，銹蝕問題也已得到了有效的解決。近年來出現(xiàn)的耐大氣腐蝕的鋼材具有較好的抗銹性能，已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用，并取得了良好的效果。鋼材長期經(jīng)受100℃輻射熱時，強度沒有多大變化，具有一定的耐熱性能，但溫度達150℃以上時，就須用隔熱層加以保護。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須涂刷防火涂料，必須經(jīng)過當?shù)叵�防部門驗收合格后方可使用。

二、鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計的原則

針對鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定問題，在實際設(shè)計中，必須遵循以下幾個原則：

2.1 結(jié)構(gòu)整體布局必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的，如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，亦即設(shè)計必要的支撐構(gòu)件。這就是說，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計算必須和結(jié)構(gòu)布局相一致。

2.2 結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，整個結(jié)構(gòu)安全可靠；結(jié)構(gòu)應(yīng)符

合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結(jié)構(gòu)方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量；盡可能縮短制造、 安裝時間，節(jié)約勞動工日；結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)便于運輸、便于維護；在可能條件下，盡量注意美觀， 特別是外露結(jié)構(gòu)，有一定建筑美學要求。

2.3 結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征, 荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮.一般的說要剛度均勻.力學模型清晰.盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍, 使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ). 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻.其形心要盡量靠近側(cè)向力(風、震)的作用線.否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn). 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線. 比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨承受1/4的總水平力。

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展中存在的問題

3.1 政府的政策推動力度不夠。對于鋼結(jié)構(gòu)住宅的試點工程、科研項目和產(chǎn)業(yè)化項目， 政府應(yīng)在稅收、資金、項目審批等方面，給予必要的扶持和傾斜。用政策引導市場，用市場拉動鋼結(jié)構(gòu)住宅和相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。我國在這方面做得還有欠缺。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的配套設(shè)施和圍護結(jié)構(gòu)的材料不完善。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系是一個綜合的、 復(fù)雜的技術(shù)體系，它涉及墻體材料、屋面材料、廚衛(wèi)系統(tǒng)、管線系統(tǒng)等一系列配套體系。這方面最突出的問題是外墻結(jié)構(gòu)體系�，F(xiàn)有墻體材料性能和安裝方法很難滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅在防熱、保溫、通氣、防滲以及耐久性等方面的要求。連接的配件及方法，也不很完善，使用不方便。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)住宅要求應(yīng)用大量的新技術(shù), 我國現(xiàn)在還缺乏這方面的人才。鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)雖已成熟,但在鋼結(jié)構(gòu)住宅開發(fā)方面,國內(nèi)尚沒有成規(guī)模的項目， 我國建筑類專業(yè)的工程技術(shù)人員對這一體系知之甚少,缺乏熟練技術(shù)工人。

3.4 全國沒有統(tǒng)http:///
一、系統(tǒng)的推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅的方式方法,各單位的研究工作均是從頭開始,經(jīng)驗不能很好地借鑒、傳承,經(jīng)驗推廣工作做得不夠理想。對于鋼結(jié)構(gòu)住宅的總的發(fā)展規(guī)范還不夠,因此,發(fā)展比較亂。有關(guān)部門在總結(jié)以前的經(jīng)驗,指出未來的發(fā)展方向上做得還不夠。

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用前景分析

住宅產(chǎn)業(yè)化是我國住宅業(yè)發(fā)展的必由之路,這將成為推動我國經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),標準化制作,而與之相配套的墻體材料可以采用節(jié)能、 環(huán)保的新型材料,它屬綠色環(huán)保性建筑,可再生重復(fù)利用,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。若是在城市中采用鋼結(jié)構(gòu)住宅,因為其工廠化程度高、施工周期短的優(yōu)勢,將能很好地解決城市市區(qū),尤其是中心市區(qū)人口稠密交通繁忙、施工生產(chǎn)不便的問題。因此鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)該是城市住宅設(shè)計的主要方案之一,同時鋼結(jié)構(gòu)體系住宅成套技術(shù)的研究成果必將大大促進住宅產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展,直接影響我國住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和前途。我國在加人 WTO 之后,房地產(chǎn)也面臨著與國際接軌。目前,國內(nèi)的建筑業(yè)生產(chǎn)效率較低,尚屬勞動密集型產(chǎn)業(yè)。而鋼結(jié)

構(gòu)住宅屬于高技術(shù)、 高效率的產(chǎn)業(yè),加快對鋼結(jié)構(gòu)住宅的研究,將促進建筑業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,并將帶動建材、冶金、信息機械尤其是鋼鐵企業(yè)的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展將帶動住宅施工行業(yè)的革新。 盡管鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國還處在剛剛起步階段,但該體系集眾多優(yōu)點于一身,一旦相關(guān)的配套技術(shù)及市場問題進一步解決之后, 鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展將有著非常光明、廣闊的前景。

五、結(jié)語

總之，鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)、 混凝土結(jié)構(gòu)相比,在使用功能、 設(shè)計、 施工以及綜合經(jīng)濟方面都具有優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入，建筑科技也在日新月異的發(fā)展，在眾多的建筑工程學科中，鋼結(jié)構(gòu)一直以其顯著的優(yōu)點，應(yīng)用于國家建設(shè)的各個領(lǐng)域，發(fā)揮著重要作用。由于鋼結(jié)構(gòu)具有強度高，制造簡便，工期短等諸多優(yōu)點，而且隨著近年來防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點，使得它在工業(yè)廠房以及民用設(shè)施中獲得了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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