轻钢结构住宅建筑的设计探讨

2017-03-08唐晓丹

绿色环保建材 2017年2期

关键词：檩条屋面板轻钢

唐晓丹

重庆市全城建筑设计有限公司

轻钢结构住宅建筑的设计探讨

唐晓丹

重庆市全城建筑设计有限公司

在当前的房屋住宅建筑设计中，对于结构材料的选取非常重要，尤其是轻钢结构，此种结构最大的优势表现在，施工所需时间较短、抗震性能良好，因此在住宅建筑中应用较广。本文重点对轻钢结构住宅建筑的设计展开深入探讨，以期为今后住宅建筑设计提供相应的参考依据。

轻钢结构；住宅建筑；设计

1 引言

在社会经济飞速发展的推动系，公众对住宅建筑结构的要求渐渐提升，这就使得所建筑的结构需在确保质量的基础上，还应具备较强的应用功能。目前，轻钢结构在住宅建筑中的应用越来越广泛，对提升住在结构轻度、耐久性等方面起到重要作用。

2 轻钢结构在住宅建筑中的应用优势

第一，轻钢结构在住宅建筑中的有效应用，可充分满足且适用住宅建筑的生产需求，其结构主要包括：钢筋混凝土结构、框架结构、砖混结构等，与以往的钢筋混凝土结构、砖混结构等进行对比，轻钢结构优势主要表现在精确、轻便、成行方便、快速等方面，正是因为轻钢结构的以上优势，才可在住宅建筑中较好地满足建设需求，而且在整个住宅建设的建设期间，如结构材料运输、现场施工、轻钢材料安装等过程，均较简便。而且轻钢结构的住宅建筑设计的施工工期非常短、施工造价成本非常低，外界天气对施工过程的影响较好[1]。

第二，轻钢结构施工所需时间很短。这主要表现在，轻钢结构内部的各种构建，均能经过工厂进行现场制作而成为成品，之后将其输送至住宅建筑的施工现场，施工人员直接做拼接施工处理，该特点和钢筋混的凝土结构比较，可大大缩减住宅建筑建设工期。由于将建设工期缩短，就可提前应用轻钢结构，能够带来很多的投资收益，并且轻钢结构夹心主要应用聚苯乙烯泡沫，同时在单板上做相应的保温被措施，可起到较好的隔热、保温及隔音等效果。

第三，轻钢结构应用后的抗震性能非常好。由于轻钢结构的材质柔软性非常好，与钢筋混凝土的结构相比较，轻钢结构自重非常轻，且柔韧性也较好，可较好地缓解地震所产生的影响，其抗震效果较好，在一些地震高发地区比较适用。但正是因为轻钢结构材质原因，结构防火性能较差，一旦发生任何火灾，会很容易受到破坏，对此，在进行轻钢结构住宅建筑设计时，设计人员应多加重视消防等级的设计。

3 关于轻钢结构住宅建筑设计分析

轻钢结构主要包括：冷弯薄壁型钢、轻型焊接型钢、热轧轻型的H型钢等，在所装配的轻型钢结构体系中应用较广泛，在住宅建筑中应用较广。且在住宅建筑设计过程中，轻钢结果包括：网架结构、刚架结构、排架结构等形式。其中，排架结构、网架结构通常被应用在一些跨度较大、高空间的住宅建筑设计过程中，针对单跨于9m-36m之间的住宅建筑，一般选取单跨或是多跨门式的刚架结构。而且门式刚架的结构间距通常保持在6-12m间[2]。刚架包括钢梁钢柱构成的梁柱，可连接刚接柱和地面，从而形成刚接。建筑横向的作用力主要经刚架来承受纵向的作用力，而后由纵向支撑所承担，每相隔一段距离，可在两侧刚架结构纵向设置一个固定的构件。具体的轻钢结构住宅建筑设计包括以下几个方面：

3.1 住宅建筑的厨房、卫生间设计

在住宅建筑设计中，厨房与卫生间设计属于整个钢结构设计中较为核心的一个设计环节。由于钢结构材料防腐能力很弱，但是整个住宅建筑中，厨房、卫生间内用水量很大，因此，应用轻钢结构进行住宅建筑设计时，做好这两处防水处理非常关键。而且在其它的建筑结构设计中，防水处理方法主要包括：材料防水、结构防水等两个方面，在钢结构当中，结构防水效果比材料防水效果更明显。

3.2 住宅建筑的檩条、屋面板设计

住宅建筑中的檩条、屋面板属于非常重要的组成部分，其轻钢结构设计也非常关键。在以往的住宅建筑结构设计过程中，轻钢结构檩条主要以等间距的方式进行布置，且在等间距布局状况下，住宅结构屋面板、檩条之间会形成一个等跨支座，可大大简化整个计算过程。然而此种结构局部，在承载力方面并不太合理，在做等间距布置住宅檩条的过程中，通常屋面板都是根据5跨度的等跨连续梁进行设计，此种设计方法的屋面板端跨跨中弯矩，和中跨跨中弯矩相比，会有很大的跨度。因此，设计人员在选择住宅建筑的屋面板尺寸以及厚度的过程中，若仅仅依靠端跨的跨中弯矩来进行计算，则所计算出的结果尺寸会偏大，且端跨的屋面板可较好地满足整个荷载的要求，其中跨的屋面板应进行超值计算，这就会浪费相应的资源。若仅仅根据中跨的跨中弯矩进行计算，则所计算出的结果与荷载要求并不是很满足，且应用起来安全性较低[3]。

经过以上分析，轻钢结构檩条的布局并不合适用在等跨布置设计中，需要按照荷载以及弯矩大小，选用不等跨进行布置。但在布置不等跨檩条过程中，需遵循相应的原则。通过此种轻钢结构的住宅建筑设计，会大大缩减整个住宅建筑在建设过程中所应用的钢量，从而降低住宅建筑的工程造价。通常情况下，轻钢结构的建筑物屋面的系统用钢量，常常占据整个建筑用钢量应用比例，因此，缩减住宅建筑屋面系统用钢量，可大大缩减工程建设用钢量，且应用效果也较为显著。

3.3 住宅建筑的节点设计及材料选取

轻钢结构的体系中，住宅建筑节点与构件等结构部位的设计非常关键，设计人员应当引起重视。轻钢结构节点的设计主要包含：柱与柱节点、梁与柱节点、梁与梁节点、柱帽节点、柱脚节点等方面[4]。在整个设计过程中，应保证节点结构可靠、安全，且尽可能地选用稳定、简便、安全的施工工艺，这样可大大缩减现场焊缝的连接。而轻钢节点形式根据传力的特性分成半刚性节点、刚性节点、铰节点等三部分，其中，铰接节点、刚性节点受力性能加好，且施工工艺相对成熟，在住宅建筑设计中应用较广。