多高层轻型结构住宅设计方法探析

2018-03-28

四川水泥 2018年2期

（江西建设职业技术学院 330200）

自改革开放以来，越来越多的高楼大厦耸立在华夏大地，而这些多高层建筑普遍使用低合金特种钢材。同一时期，外国发达国家使用钢结构高层住宅，这些住宅结构具有空间合理、灵活、施工方便、污染小、成本低等优点。相比之下，我国的钢筋混凝土等传统建筑理念的诸多弊端逐渐显现，加之我国建筑施工队伍科技水平依旧落后，工程配套设施不齐全等客观因素，也使得多高层轻型结构住宅的推广存在诸多阻碍。

1 发展轻型钢结构住宅体系的必要性

首先，我们可以看到，轻型钢结构体系具有材料强度高、自重轻、安全、施工方便快捷、抗震性能好等特点。同时，钢材产业的产量增速快，价格逐渐下降，已经具备与传统建筑结构体系相竞争的实力。其次，对于民用住宅来讲，民用住宅通常喜欢大空间、房间灵活设计、分割便捷等特点。而轻型钢结构多为梁柱体系，可以实现大开间等用户的个性化布置，从而极大限度的适应市场需求。再次，对于房地产商来说，轻型钢结构住宅的建设具有周期短、见效快等特点，这极大的满足了其建设资金的流动性，尤其在旧城改造过程中的效果明显，减轻回迁费用。最后，轻型钢建筑采用新的施工工艺、新型购配件等现代化建设形式，有效提高住宅的经济效益和社会效益。

2 多高层轻型钢结构住宅的结构体系与设计

2.1 结构方案

框架结构是多高层轻型钢结构住宅最普遍应用的结构体系。一般情况下，梁与柱会选用热轧H型钢，而根据实际操作过程中，有些柱也会采用焊接箱型截面，又或者选择钢管混凝土的方形或者圆形截面。而为了满足广大客户居住大空间的个性化需求，对于梁的选择，除了可以采用组合截面外，还可以采用桁架代替。

2.2 楼盖体系

对于多高层轻型钢结构来说，楼盖必须要具有足够强大的承载力、刚度和整体性，以便于增强机构抗侧刚度。就目前而言，大部分采用钢筋混凝土组合楼板，就是将钢梁上铺镀铝压型钢板，并以混凝土进行浇筑。除此之外，在保证楼板与钢梁之间的紧密、可靠连接之时，还可以用预应力薄板加混凝土现浇层等浇灌工艺方式，在降低房梁高度之时，来显著提高多高层轻型结构住宅房梁的稳定性和最大可承载能力。

2.3 支持体系

对于多高层轻型钢结构住宅而言，侧向刚度对于抵抗水平荷载和地震作用十分重要。为了加强侧向刚度的抵抗水平，通常会在墙体内布置普通型钢或者薄壁型钢的垂直支撑体系。并根据设计要求，可以沿着纵横单向或者双向布置，支撑与框架铰接等。对于门窗的布置可以在不影响建物功能的前提下，均匀布置，例如可以采用X型、W型、人字形等形式。对于由支撑轴力所引起的附加弯矩，偏心支撑所具有的刚度，可以有效的缓解在严重超载时所产生的压力，已达到抗剪支撑的作用。

2.4 围护结构

维护结构是房屋建筑不可缺失的一部分，在多高层轻型钢结构住宅设计中，为了减轻其自重，通常情况下，围护结构会采用质地轻盈的材料进行填充，例如空心砖、加气混凝土砖等。在当代房屋设计中，有时为了房屋外观上的个行美观等因素，也会采用诸如压型钢板加轻质保温层组成的复合墙体，或者用轻质、美观的玻璃幕墙结构。对于内墙来说一般采用空心砖、加气混凝土或者轻钢龙骨石膏板，目前也有用铝合金框玻璃作为墙体隔断的。对于轻型钢结构房屋来说，为了保障屋内的防水、隔热等效果好，通常会采用卷材防水、轻质保温的材料，如JQN板、聚乙烯混凝土块等。

2.5 基础形式

对于多高层轻型钢结构住宅来说，其常用的基础形式主要有条形、十字型、柱下独立型等基础形式，在采用柱下独立基础时，要注意不匀称沉降对上部结构的影响。有时为了解决防腐问题，根据实际操作及要求，也会采用钢基础梁地面下部分外包混凝土的方式。

2.6 节点构造

多高层轻型钢结构柱的多采用焊接工形或者箱形截面形式，由于工型截面的腹板相比较而言比较薄，故在弱轴连接之处多会采用铰接形式，强轴连接之处多采用刚接形式。但由于刚性连接时的受力特性极为复杂，只有在试验之时才会取得相对而言的准确的设计数据。同时由于多高层房屋结构的构建相对较薄，在焊缝连接过程中应尽量避免工地现场连接。