多层轻型房屋钢结构的设计与应用研究

郝 斌

北京建谊高能建筑设计研究院有限公司 北京 100037

正文：

1 多层轻型房屋钢结构的优势

随着生活水平的提高，人们对建筑结构的优化也提出了更高的要求。多层轻型房屋钢结构作为一种新型建筑结构，因其独特的优势逐渐取代传统的建筑结构成为社会各界关注的重点。首先，这种建筑结构不仅自重轻，而且抗震性能优异，施工进度快，施工过程也比较安全。其次，从建筑成本上来看，钢材产量逐年快速上升，致使其价格也随之下降，使用这种建筑结构有利于成本的合理控制，从而更具竞争力。最后，其结构设计造型简单，可灵活设计建筑格局，也能起到加大房屋使用面积的作用，满足人们对于房屋性能的需求。

2 多层轻型房屋钢结构建筑的设计分析

2.1 关于结构的设计

多层轻型房屋建筑的结构设计是施工的基础，只有科学、合理的进行房屋结构设计，才能保证其将来的使用性能。在结构设计中，如果没有特殊要求，其结构均采用框架式。而梁柱是该建筑结构的重要部位，通常选择热轧型H型钢（如图1所示），以保证其具备良好的支撑性。当然，也要根据实际操作中的具体情况进行分析，部分柱也会采用焊接箱型截面，或钢管混凝土的方形或者圆形截面。另外，当前阶段大多数人们更喜欢较大面积的居住空间，为满足其实际需求，在选择梁时可用组合截面，或以桁架代替。

2.2 关于楼盖体系的设计

承载力、刚度以及整体性都是衡量这种建筑结构中楼盖性能的重要指标，而这些指标是否能够达到标准，直接影响着结构的抗侧刚度。在这一部分的设计当中，一般使用钢筋混凝土组合楼板，具体操作为先将压型钢板铺镀于钢梁之上，然后进行混凝土的浇筑工作。此外，在楼板与钢梁这二者之间紧密相连的前提下，也可加入预应力薄板与混凝土现浇层这些工艺的应用。这种组合楼板的设计方式有利于降低粱高，保证其稳定性符合相关技术要求，最大限度的提高其承载力。

2.3 关于支持体系的设计

在多层轻型房屋钢结构设计过程中，为有效提高其抵抗水平荷载的能力以及相关抗震性能，就必须重视侧向刚度的加强。在实际操作中，应严格按照设计标准，进行墙内垂直支撑体系的合理布置工作。在布置时，布置方案可分为两种：一种为单向布置，一种为双向布置。但无论哪种布置方式都要按照纵向、横向有顺序的进行。垂直支撑体系的材料一般使用普通型钢或者薄壁型钢这两大类。而建筑门窗的设计则可按照实际居住需求，且保持建筑功能的基础上，均匀布置。

2.4 关于围护结构的设计

对于整体房屋建筑而言，维护结构也是其中一个重要的组成部分，其设计水平的高低不仅影响着将来人们居住的舒适度，也影响着房屋建筑外形的美观。在多层轻型房屋钢结构设计过程中，为了实现其自身重量的合理控制，可使用空心砖这种重量小的材料作为该结构的填充物。而随着人们审美标准的不断提高，建筑外观设计也越来越重要，各种新型设计方案逐渐被采用，所以玻璃幕墙和轻质复合墙体的应用也很普遍。在内墙的设计中，其墙体隔断可用材质也较多，如空心砖、加气混凝土等都可应用，不仅如此也可使用铝合金框玻璃作为内墙隔断。此外，为使房屋具备更好的防水，隔热性能，也可加入防水卷材以及轻质保温材料的使用，以提高房屋整体质量。

2.5 关于基础形式的设计

基础形式的设计对于多层轻型钢结构房屋建筑也十分关键，在设计中常常采用条形、十字型、柱下独立型作为这一结构房屋建筑的基础形式。如果在设计中使用柱下独立基础就要确保整体结构的稳定，不至于因为基础的起升和下降过程中力度不一致而导致结构偏移[1]。虽然钢筋混凝土结构在多数情况下是基础梁的主要选择，但有时也可根据施工要求选择钢基础梁，并解决其中的防腐问题。

2.6 关于节点构造的设计

在这种结构的房屋建筑中，对于钢结构柱的选择需引起设计人员的注意，通常情况下可选用焊接工形或者箱形截面。正是因为工形截面的特点在于腹板厚度较小，所以应根据其强轴与弱轴性能的不同而选择连接方式，前一种需选用刚接方式，而后一种则要选用铰接方式。同时，由于该结构房屋建筑在选材时以轻薄为主，所以在施工中不宜采用现场焊接方式。

2.7 关于防火、防腐的设计

目前，国内钢结构防水、防火处理大多采用喷涂相关涂料（如防水涂料、发泡防火漆）以及外挂防火板这些方法，而这些方法的科学应用可有效的解决钢结构防水、防火问题，这也是外露钢结构防水、防火的主要处理方式。而对于隐藏结构的处理则应采用喷涂珍珠岩和蛭石或使用防火板的方法，实现防火处理。

3 多层轻型房屋钢结构的应用

近年来，国内城市化进程不断加快，各种新型建筑层出不穷，也为多层轻型钢结构建筑的发展创造了机遇。传统的混凝土结构劳动强度大，工期延续时间长，安全系数也不高，已经不能满足人们对于房屋建筑的实际需求。而多层轻型房屋钢结构的应用，适应了时代发展的需求，具备现代房屋建筑所需的种种优点，发展前景十分广阔。如今，这种结构的发展越来越快，逐渐应用于住宅、休闲场所、办公大楼、学校、医院等建设以及这些建筑的扩建和改建施工中。为有效推广这种房屋结构的大范围应用，相关部门和建筑企业应各负其责，加大对该结构的研究，规范设计、施工标准，优化施工工艺，以提升该结构的整体质量。

4 结束语

综上所述，当前国内对于轻型钢结构的设计还处于起步阶段，各种设计技术以及思路还不成熟，以致于在设计中还存在着一些问题，影响了多层轻型房屋钢结构的实际应用效果。为了有效的提高这项工作的设计水平，加强其在房屋建设中的应用，就必须充分研究钢结构设计特点并与实际设计需求相结合，并在此基础上完成多层轻型房屋钢结构的设计工作，提高其实用性，为建筑行业的快速发展增加助力。