谈钢结构住宅建筑设计研究

吴永辉 刘金浩

【摘要】近年来，钢结构住宅建筑设计的研究随着钢结构建筑的日益增多也变得越来越兴盛。钢结构住宅建筑设计作为住宅建筑的一个重要组成部分，对于住在建筑的整体质量和美观度具有重要的影响。因此本文笔者根据自己多年的钢结构住宅的建筑设计经验和相关的研究，对于钢结构住宅的建筑设计的总体原则，钢结构建筑设计的意义以及具体的钢结构住宅的建筑设计进行探讨，希望对相关领域的研究具有一定的作用。

【关键字】钢结构，住宅，建筑设计，研究

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

一．前言

对钢结构住宅建筑设计进行系统的研究就是将钢结构住宅的建筑设计内涵看成一个整体，然后从分类、分层以及相互联系的角度来研究钢结构住宅的建筑设计的内容。我们不仅要从整体的角度来研究该系统内部的相互关系，同时还要站在更高的角度来研究系统与系统之间的关系，这样系统的研究就可以找出钢结构建筑住宅设计中存在的问题，并为我们更好的进行钢结构住宅的建筑设计研究提供支持。

钢结构住宅的建筑设计包括很多部分，例如概念设计、竖向剖面设计、平面功能设计、构造节点设计、立面造型设计等，同时还包括其他一些设计。这些设计部分之间不是独立的，二是相互依存、相辅相成的，它们构成了钢结构住宅建筑设计的整个体系。所以，我们说，钢结构住宅的建筑设计不是一个简单的工程，而是一个系统的工程。因此，对钢结构住宅的建筑设计进行系统的研究，就是要将系统内的各个部分整合成为一个有机的整体，只有这样才能使钢结构住宅的建筑设计得到更大的提高。

二．钢结构住宅建筑系统化设计的一般原则

1．促使平面设计趋向网格化原则

钢结构住宅建筑的框架结构决定了钢结构住宅建筑平面设计趋向网格化。建立在建筑模数制基础上的网格足联系结构和建筑的纽带。网格有多种。可以是均匀的，也可以是不均匀的。

2．促使钢结构住宅功能设计更加开放化原则

现代的社会需要使钢结构住宅建筑的功能设计趋向开放化，同时钢结构住宅的结构特性也为建筑功能设计的开放化创造了条件。现代社会生活的多元化发展，使人们的个性得到了进一步的张扬，人们越来越要求住宅这个特殊的商品在具有灵活的功能设计上，以适应他们的这种要求．平面功能的开放设计正是满足这种要求的有效方法之一。

3．更加专业的剖面设计原则

钢结构住宅的建筑剖面设计的专业化始终归因于钢结构建筑设计的复杂性。钢结构住宅底层是否架空、剖面层高的最终确定、顶层层高和屋面形式的确定、结构是否错层等等，都要求对剖面设计进行专门研究，需要进行详细的特殊的剖面设计。

4．保证住宅建筑设计整体化原则

（一）一般的建筑设计师对于钢结构建筑的结构体系不是很了解，因此，一般的建筑设计师在进行钢结构建筑设计时，经常会无从下手，被钢结构建筑的结构所困。

（二）而较好的钢结构住宅设计师也经常从钢结构建筑的结构体系出发，力求在设计上有所突破。所以说，钢结构住宅建筑设计应该追求建筑设计和结构设计的整体化。

三．钢结构住宅建筑体系的设计分析

钢结构住宅体系与一般的住宅体系不同，钢结构住宅体系主要指主体钢结构承重体系、围护系统的结构体系以及楼板结构体系。

1．关于钢结构承重体系的分类

钢结构承重体系的分类有很多种类，但是应用于住宅体系结构的形式主要有纯框架结构体系、钢框架—支撑结构体系、空间错列桁架结构体系等钢结构体系。其中纯钢架结构体系是指纵横方向的主要是有框架作为抵抗水平抗侧力和承重的构件组成的结构体系，这种结构形式的特点主要是可以形成较大的使用空间、平面布置灵活以及钢结构各部分的刚度均匀，构件简单，施工容易等特点。

钢框架支撑结构的体系主要是在框架体系中的部分框架柱之间设立竖向的支撑形成的支撑框架，在住宅建筑的设计中采用这种形式的建筑特点是支撑结构有剪力墙的作用，并且可以承载很大的水平力，抗震性能好等优点，这种结构形式使用于30到40层的高层住宅的建筑。

空间错列列桁架结构体系主要是由房屋的跨度和外侧的柱子等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度和建筑楼层的层高相等，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板的一端放在桁架的上弦，另一端放在相邻桁架的下弦。这种钢结构的特点主要是实用性能好，并且经济。这种钢结构形式一般使用与15到20层的中高层住宅的建筑。

2．关于围护结构与主体结构设计的一体化

在国外的住宅建筑中，常见的住宅体系的设计是维护结构与主体结构设计的一体化，在住宅建筑中采用这种结构形式的特点是具有良好的防水性和防腐蚀性，并且屋面的保温隔热效果比较好，而且还可以使建筑的外形丰厚，但是我国的住宅体系，通常把维护结构的设计和主体结构的设计分开进行设计，这样不仅效果不好，而且还会增加工期。

3．楼板结构体系的设计分析

楼面的结构主要有楼面板和钢梁组合而成的，钢结构住宅在设计的过程中，必须应该保证楼板有足够的强度和刚度以及整体稳定性，并且还应该具有防火、隔音以及防水、防腐蚀性能等。在现在的钢结构的楼板结构体系中，主要有以下几种形式：

（一）预制预应力混凝土叠合楼板，这种结构形式主要是指将钢梁与预制预应力混凝土的薄板进行连接，然后在上面浇混凝土薄板形成的叠合装配整体结构。这种结构形式的特点主要是机械化程度高、运输吊装方便，可以采用高强度钢材和预应力技术。

（二）压型钢板混凝土组合楼板，这种结构形式，主要采用蝶形压型的钢板楼板的总厚度应该达到130到150mm，并且由于组合楼板需要承受传递平衡力的作用，因此应该在钢梁与压型钢板的结合处设置栓钉，并且在设计的过程中，应该综合考虑楼板以及钢梁的组合作用，这样可以提高梁的稳定性和承载能力。

四．钢结构住宅建筑体系的具体设计分析

1．钢结构建筑平面设计分析

平面设计采用9格法，根据空问布局和功能组合规律，结合建筑模数制的要求，考虑到钢结构技术的大跨度优势。初步拟定以1200mm为基本模数。假定柱网尺寸为9600mm×9600mm．平面功能的划分其实在确定柱网的同时己经形成，套型平面功能的划分主要分为两大块：起居生活空间、厨卫服务性空间。

2．钢结构建筑剖面设计分析

底层架空，层高为2500mm，主要作为停车用，局部作为人口门厅和管理窜。考虑到主粱粱高为400mm，室内梁底净高设为2600ram(基本同一般钢筋混凝±框架结构住宅)，上部标准层层高设为3000ram。最上面一层为阁楼层，屋顶为钢结构弧形屋顶，檐口高为2500mm。

3．钢结构建筑立面造型设计分析

如今的钢结构住宅，在住宅的形体和造型上，仍然是继承了以前的砖混住宅形式。在对住宅进行造型设计时，大部分还是从设计方法上进行考虑，而很少在纯工艺技术方面进行考虑。希望通过周到的设计使得钢结构住宅的钢构件不会显得很扎眼，而相反，希望通过设计将钢构件显得整洁、清爽。因为钢结构住宅是力求实现大跨度、大空间，这样就会使得开窗所受到的限制变得很小。

在钢结构住宅的南北立面设计中尽可能的采用大窗，同时还考虑到厨卫空间开窗较少的问题，这样在设计上就可以采用虚实对比的构图设计方式。在材料的选择上，采用规则水平线条的实墙与晶莹光洁的玻璃形成对比，同时考虑采用新型外墙保温材料，满足建筑节能减排的要求：色彩上，大胆采用纯度尚的色彩进行对比，给人以活跃的现代气息。

五．结束语

钢结构住宅建筑设计研究是一个系统的工程，需要设计人员在设计时要综合考虑，合理分工，这样才能使钢结构住宅的建筑设计符合要求，实现最佳效果。

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