浅议钢结构住宅结构设计中应注意的问题及对策

2015-04-07苏彦文

四川水泥 2015年1期

关键词：楼板墙体钢结构

苏彦文

（普帝龙哆咪集成房屋营销（重庆）有限公司重庆 400015）

浅议钢结构住宅结构设计中应注意的问题及对策

苏彦文

（普帝龙哆咪集成房屋营销（重庆）有限公司重庆 400015）

住宅质量直接关系到人们的财产安全和生命安全，本文重点分析了钢结构优于其它结构优势，探讨出在实际钢结构钢住宅设计中存在的问题并根据存在的问题提出了有效的措施。

住宅质量钢结构住宅设计措施

自上个世纪九十年代至现代我国钢铁产量在不断地上升，钢材也广泛应用于住宅建设，钢结构住宅与其它结构住宅相比有着独特的优势，但目前我国钢结构住宅设计尚不成熟，本文就钢结构住宅优势的基础上对钢结构住宅设计过程中存在的主要问题进行了探讨并作出了相应的对策。

1.钢结构住宅的发展前景

随着经济的发展，住宅产业化必将成为我国的一个新的经济增长点，也是我国住宅业发展的必由之路。根据当前分析来看，钢结构住宅体系作为我国建筑业的重要组成部分，市场广阔有良好的发展前景。第一，钢结构住宅可以工业化生产和标准化制作，可以提高生产效率和施工效率，同时，钢结构住宅属于绿色环保型建筑，钢材可以再生重复利用，符合我国可持续发展战略，钢结构住宅的快速发展直接影响到我国住宅产业的发展水平和前途。第二，目前我国建筑行业的生产效率较低，大部分施工都是靠人为操作，属于劳动密集型产业，而钢结构建筑技术是一种高效率的产业，可以实现工业化批量生产，不仅提高了建筑行业的建筑效率，而且还带动建材、冶金特别是钢铁行业的发展。

2.钢结构住宅的特点及其优势

（1）钢材本身具有高硬度、高强度、自身质量轻的特点，在和混凝土结合下产生了之前不具有的功能，不仅可以扩大建造的横向、纵向空间，而且还可以减轻建筑物的质量，有益于城市高层建设。不仅如此，在地震时钢结构可以延缓墙壁的倒塌，具有一定的抗震功能。

（2）可以扩大建筑空间，充分利用土地资源。钢材具有高强度、高硬度的特点，与混泥土的结合可以减少墙壁和梁柱的厚度，能够充分分隔有效空间。而传统的砖块混凝土结构受材料的限制，造成了墙厚、梁柱厚，既减小了空间又影响了房屋整体美观。

（3）造价低且施工方便。随着我国钢产量的不断提升，钢材的价格也在下滑，再加上钢材自身独特的优势，减少了施工整体材料的使用量，这就直接降低了成本。其次，钢结构材料机械化程度高，大大提高了施工的效率缩短工期，也间接降低了施工成本。

（4）钢材可以回收重复利用，符合可持续发展的方针。在拆迁建筑物时，钢材可以进行回收回炉冶炼，再生产加工投入市场。

（5）钢结构住宅可工业化生产。钢结构构件可以预先在工厂实行工业化生产，生产方便且速度快，而且便于施工现场的安装，使在施工现场作业量减小。同时，由于施工机械化程度高，提高了施工效率。

3.钢结构住宅设计中应注意的问题

3.1 钢结构住宅设计过程中结构体系的选择

首先，要根据楼层的高度来选择适合的建筑体系，一般6层以下采用框架-支撑体系，6层以上采用框架-混凝土剪力墙体系，高层建筑大多采用双重体系。其次，要根据建筑物所处位置选择墙体，在钢结构体系中墙体分为剪力墙和钢支撑两种，剪力墙的延性低，在抗震方面，钢支撑比剪力墙效果要好，因此，在地震易发区应该采用钢支撑结构。

3.2 钢结构住宅设计楼板的要求

楼板是衔接每层楼的重要部位，它不仅要承受竖向荷载将其传给框架，而且还要将水平的力传到梁柱上，因此楼板的整体受力情况十分重要，同时楼板还需要良好的隔音效果。现代采用较多的是压型钢板组合楼板，这种钢板整体性很好，承载的负荷量较大，而且有良好的隔音功能。同时，在地震易发地区，梁柱周边要设置钢筋和箍筋，起到对其保护作用，防止柱子在水平力下把楼板压坏。

3.3 钢结构住宅设计中节点设计原则

节点设计是钢结构住宅设计尤为重要的一部分，它包括梁与梁之间的节点设计、梁与柱之间节点设计、柱与柱之间节点设计、柱帽间节点设计和柱脚间节点设计。[1]在节点设计中，首先要考虑到设计的安全性；其次要考虑到设计的合理性和节省性原则，争取采用方便可靠经济适用的施工方法，尽量减少或避免施工现场的焊缝连接，保证节点设计安全和有效的对材料的利用。钢节点按照受力程度和力量传导的特点可以分为铰节点、刚性节点和半刚性节点，在现代建筑技术中，刚性节点和铰节点研究的比较透彻应用范围较广。但在实际的施工过程中，并不是所有节点连接的都采用刚性节点和铰节点技术，而是要根据实际情况进行具体问题具体分析，使安全性和利益性实现最大化。例如在梁和柱之间的连接时，往往在弱轴方向和梁连接采用铰节点技术，强轴方向和梁的连接采用刚性节点结束。这样的施工方法并不是凭空想象的，而是有合理的根据的。因为铰节点技术简单但增加了梁跨的弯矩增加用钢量，使成本上升；刚性节点技术虽然复杂但是可以减少梁跨弯矩减少用钢量，使成本降低。综上所述，节点技术如何应用还是要根据实际情况而定的，要综合考虑安全、经济、实用等因素。

3.4 钢结构住宅设计中墙体材料的选择

墙体材料是对钢构框架墙面进行填充的，由于钢构自身具有自重轻、灵活性好的特性，一般不采用自重较大的材料。大部分采用的密度比较小轻质的材料。在选取墙体材料时应注意选取材料的自重、硬度、保温性能、防水性能、隔音效果等。现代建筑中采用最多墙体材料就是蒸压轻质加气混凝土板，它材质轻盈且硬度高而且具有良好的防水、保温、隔音等性能，不管是室外墙体还是室内墙体都可以采用。在墙体与钢构连接过程中，要分析墙体和钢构的实际情况探索出最有效的方法，提高施工效率。[2]

3.5 钢结构住宅设计中厨、卫防水设计

钢材优点甚多但也存在着无法消除的缺点，钢材遇水会造成严重的腐蚀，而厨房和卫生间是住宅用水最多的地方，因此厨房和卫生间的设计要重视其防水设计。目前在实际建筑施工中，经常采用的是结构防水和材料防水，两种方法各有优缺点。具体采取哪种防水方法还是根据实际情况进行具体问题具体分析。[3]为了更好的实现厨房卫生间防水可以将结构防水和材料防水相结合并做好排水措施。

3.6 钢结构住宅设计中的楼梯设计

楼梯是连接上下楼层的必要通道，现代建筑中应用最为广泛的是压型钢板混凝土组合楼梯，压型钢板和混凝土的结合既增加了楼梯承受强度又克服钢楼梯噪音的缺陷。[4]在设计时，要根据整体布局合理安置楼梯位置，同时也要减少楼梯梁与梁之间的连接，这种连接会使负荷集中起来不利于楼梯的稳定。最后，楼梯的设计还要综合考虑施工的简便性和实用性。

4.钢结构住宅设计中解决问题的方法

在钢结构住宅设计中，既要考虑到钢结构材料的优势和缺陷，又要充分考虑钢结构的整体性和稳定性，对于实际设计中的具体问题要根据各个环节的特点进行分析，找出问题并解决问题。[5]

第一，钢结构住宅设计中，设计者要充分到重视节点连接构造的重要性。设计中要根据实际情况和各种节点连接特点综合分析采取相应的连接方法，既要保证结构的稳定性安全性又要尽量实现其经济效益。

第二，钢结构住宅设计中，要充分考虑钢结构部分设计对整体影响和建筑材料的选取。要根据楼层的高度来选择合适的建筑体系，对于选取材料方面也要根据每个设计环节的特点进行选择。例如，在厨卫选材时就要根据厨卫多水的特点选取防水的材料和防水的建筑结构。设计者始终要明白设计过程中的每个部分在整体结构中所起到的作用。[6]

第三，在钢构住宅设计中，要对屋面荷载进行合理取值。楼板设计是钢结构设计重要组成部分，楼板除了可以将楼板水平面压力和隔音效果传给框架外，还可以将水平的力传导到梁柱上，因此在设计楼板的过程中，要尽量使用组合梁，提高楼板的整体性使梁柱整体受力。

第四，在钢结构住宅设计中，设计人员要实事求是灵活运用知识合理设计。对于设计人员来说，钢结构住宅设计是要充分考虑实际情况进行精密计算的，但在实际情况中，会出现很多突发性问题，此时设计人员就应该具体问题具体分析了。只有设计者把设计工作渗透到日常的钢结构设计中，才能提高设计能力从而有效的提高工程质量。