关于住宅钢结构设计中几个问题的探讨

刘强

摘要：文章重点讨论了钢结构住宅结构设计过程中若干值得注意的问题并探讨相应对策。包括钢结构住宅结构体系的布置、构件的截面选择、不同节点形式的比较和选取，墙体材料ALC板的特点，卫生间、厨房的防水设计和在平面中位置的选择，为了克服钢楼梯传音效果好的缺点，提出了一种施工简捷、值得推广的楼梯做法以及压型钢板混凝土组合楼盖体系的构造要求等。

关键字：结构设计；钢结构；住宅

2001 年经国家经贸委批准，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为我国建筑业用钢的突破点，正式列入国家级重点技术创新项目，钢结构住宅引起社会各界广泛关注。现在，建设部科技司组织的36 项钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题，正在深入开展攻克关键技术、总结试点工程经验进一步推广阶段。目前在北京、天津、山东莱芜、安徽马鞍山、南京、上海、广州和深圳等地开展低层、多层、高层钢结构住宅试点工程，已建成100 多万平米。在钢结构住宅试点示范工程实施中，各有关设计、供应商、房地产公司等克服了各种困难，做了大量工作，取得了显著的成绩。

一、住宅钢结构体系的组成

住宅钢结构体系主要有支撑骨架系统、维护骨架系统、轻质墙体、装饰外墙、楼层板、屋顶、门窗及楼梯等几大部分组成。主要承内阁墙体系以及楼板体系，其具体内容可分为：

钢结构体系钢结构形成有多种，但就用于住宅的主要分为钢框架体系，钢支撑框架混凝土剪力墙体系，错层桁架体系，巨型结构加子结构体系等。从构件的截面形式上可分为：冷轧H 型截面，焊接H 型截面，焊接箱型截面，冷弯薄壁方钢管内灌砼，冷弯C 型截面，圆钢管内灌砼等，各种形式的优缺点见表1。钢结构的防火措施主要有：防火喷漆，防火板外包，耐火钢。

（二）维护结构体系

外维护结构主要采用的墙板有轻混凝土板，太空板，水泥刨花板，夹心板等，内墙采用轻砼板，石膏板，水泥刨花板，稻草板等。

（三）楼板结构体系

楼板主要有压型钢板预先浇砼组合楼板以及预制轻砼板等。

在设计过程中选用何种体系。应该综合考虑多方面的因素，例如突出钢结构优势的大柱网因素和适应现代人生活需要的大开间、易改变的布置因素。为了使结构经济合理，多层钢结构住宅对结构布置有些要求。当然，这些要求不是绝对的。而是在可能条件下这样做会更经济，更合理。主要是：采用矩形平面或内矩形平面单元组成的建筑平面；框架柱在房屋横向宜成列布置；将支撑或桁架腹杆设在无孔口的分户墙中：采用问隔桁架体系时，房屋纵向走廊宜在横向精了架的中部。

二、钢结构住宅设计中若干值得注意的问题讨论

在选择了合适的结构体系、柱网布置以后，在设计过程中还要有以下几个值得注意的问题：

（一）节点设计

钢结构体系当中，节点的设计和构件的设计具有同等的蘑要性，因此必须给予充分的重视。钢结构的节点设计包括粱一柱节点、梁一梁节点、柱一柱节点、柱脚节点、柱帽节点等。设计时应确保节点的安全可靠，并尽量采用简捷、稳定、可靠的施工工艺，减少或避免现场的焊缝连接。钢节点的形式按传力特性大体可以分为三类：铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究得比较成熟，因此在工程中取得了广泛的应用。

采用的几种粱一柱节点连接形式。由结构布置分析，考虑工程实际情况，在设计时，多层房屋钢结构柱多采用焊接工字形或箱形截面，由于焊接工字形截面腹板比较薄，故在此弱轴方向与粱的连接多采用铰接，而强轴方向则采用刚接形式。

（二）墙体材料的选取

一般来说，为了突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅不宜采用传统的黏土砖或其它自莺较大的材料。通常采用轻质材料，比如：空心混凝土砌块、加气混凝土、压型钢板加轻质保温材料组成的复合墙体、OSB板、CS板等。目前使用的比较多的是蒸压轻质加气混凝土板（Autoclaved Lightweight Concrete）简称ALC板（块）。这种材料质地较轻，具有较好的防水，防渗透能力，保温性能好.隔声效果与一般混凝土空心砌块相当，自身的强度高，施工方便、快捷。无论傲外墙还是内隔墙效果都比较理想。

（三）卫生间、厨房设计

卫生间和厨房的设计是钢结构设计过程中比较重要的环节。因为钢结构材料的防腐能力相对较弱，而卫生间和厨房是住宅中用水最多的地方，所以这两处的防水处理十分重要。在其它建筑体系中，防水有两种方法：结构防水和材料防水。在钢结构中，结构防水的效果比较好。正如前文指出，框架一核心筒结构体系把卫生问和厨房放在核心筒内，具有良好的防水性能。对于其它结构体系要根据工程实际情况而定，比如对于框架一支撵体系采用压型钢板混凝土组合楼板时，通常在墙角处将混凝土上翻100——150mm。由于目前钢结构住宅的工程实例不是很多，故这方面还有待进一步研究、开发。

（四）楼梯

对其它类型钢结构建筑的楼梯大都采用钢楼梯，而住宅体系中则基本不用，原因是钢楼梯的传音效果较好。故钢结构住宅中常常采用混凝土楼梯或者压型钢板混凝土组合楼梯。在设计时要注意楼梯梁的放置位置和处理，因为通常情况下，这里会出现梁一梁连接，这种连接会使得被连接梁承受集中荷载，这样该梁比较容易发生局部失稳。

（五）楼盖体系

多层钢结构住宅房屋的楼板不仅起着传递竖向荷载的作用；在水平荷载作用下，还起着

保证抗侧力构件空间协调的作用。因此，楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性。目前，

钢结构住宅中较多地采用压型钢板混凝土组合楼板。由于组合楼板担负着传递水平力的作

用，故而钢梁与压型钢板连接处应设置必要的栓钉，压型钢板组合楼板有蝶型压型钢板楼板、

劲扣式压型钢板楼板等，对钢结构住宅可采用劲扣式压型钢板，其内口封闭，平整的板底外

观不需要再做吊顶。

（六）防火防腐做法

从施工等角度考虑，多层住宅中可根据钢结构的部位不同分别采用厚型或薄型防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆来防火。钢结构的防腐一般采用工厂制作时涂刷防锈漆解决，除这种必须采取的防锈措施外，尚应注意构造防腐，即设计中尽量避免出现难于检查、清刷和油漆之处，避免出现能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽。这些构造措施可为减缓钢结构的锈蚀速度创造一个良好的环境，对钢结构防腐起着积极的作用。

三、结束语

本文介绍了钢结构住宅结构设计过程中应该注意的几点问题和相应的解决方法。钢结构住宅结构体系在我国正处于一个起步阶段，国家政策的导向，国民生活的提高对住宅提出的要求等为钢结构住宅结构体系的发展和应用提供了非常广阔的前景，全国各种钢结构住宅设计、开发施工公司有如雨后春笋。我国钢结构住宅正得到大力地发展，但从建筑、结构设计到制作安装，各个环节我们都与国外先进水平有很大的差距。作为设计人员，应在工作中应该脚踏实地的积极创新；专业研究人员则应对钢结构设计理论和设计方法进行深入系统的研究。

参考文献：

[1]蔡玉春；钢结构住宅产业化的现状与进展[J]；钢结构，2005，01.

[2]姜学诗，钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J]；建筑结构，2003，06.