浅谈钢结构设计在住宅建筑设计中的应用

国玉强 贾存华 邵秀红

摘 要：与其他材料相比，钢结构在功能、施工以及综合效益等方面都具有一定优势，是可以重复利用的绿色环保材料，适合作为目前住宅发展大力推广的新形式。在工程实践中，受到客观建筑施工条件的影响，钢结构工程质量问题比较普遍，其影响因素多种多样，需要具体问题具体分析。基于此，文章主要对钢结构设计在住宅建筑设计中的应用进行了相关探讨。

关键词：钢结构设计；住宅建筑；结构设计

钢结构模式是一种应用范围广泛的结构技术。钢结构的应用过程比较复杂，其需要经过一系列的焊接工作，进而形成稳固的建筑结构。在传统建筑施工中，其建筑结构往往由混凝土结构及砖瓦结构构成，其工程造价水平比较低，建筑性能较差，对施工环境的负面影响性较大。钢结构的推广，解决了施工建设问题，其应用空间比较广泛，但钢结构的应用并非是万能的，其动力负载水平有限，钢结构的应用受到诸多实际条件的限制。

一、钢结构住宅的特点

1.钢结构住宅的优点。一是钢结构住宅跨度大，空间布置灵活，由于钢材的强度大，所以可以使建筑平面进行分隔时更加的灵活，住户可以根据自身的需求自行改变结构，不会存在传统住宅居民为了装修擅自改变墙体造成安全隐患的情况。另外采用钢结构的住宅墙体厚度小，在同等情况下可以增大建筑的使用面积。二是承载强度高，在相同截面面积的情况下，钢结构的承载能力更好，而且钢结构具有较好的延性，可以防止建筑出现脆性破坏，抗震性能也更好。三是工业化程度高，更符合可持续发展的理念，由于钢结构建筑的预制性强，很多构件都可以在工厂进行标准化生产，这样既可以减少施工对周边环境的影响，还可以提高施工的机械化水平，另外施工也不再受时间因素的影响，对施工速度有一个较大的提升。

2.钢结构住宅的缺点。一是钢结构住宅的防火能力差，这是由钢材的物理性质造成的，当发生火灾时，由于温度过高，钢结构的力学性能就会大幅下降甚至失去承载能力。二是钢结构住宅的抗腐能力差，这也是钢材的物力性质造成的，虽然现在有很多防腐涂料，但是只要涂层出现微小的裂纹，就能让气体和水进入钢结构内部，让钢结构发生锈蚀，而且这种锈蚀的速度很快。三是在保温、隔热、隔声和隔水上还存在一些不足，而这些因素都影响着人们居住的舒适度，另外钢结构住宅在装配过程中会产生大量的节点，这些节点也会影响住宅的舒适度和耐久性。

二、钢结构住宅系统的设计策略

1.住宅立体设计。第一，体型策划。目前，相较于简便的体型产生在大多数钢结构住宅之中，出现这种情况最关键的原因是为了满足结构跨度的要求。正是因为这样，呆板是钢结构住宅体型的显著特征，虽然该类型设计可以提高工程节能方法的利用率。对门窗部位进行合理的设定，提高空间通风水平，而且有助于洞口被晚上凉风侵入，使得用户体验自然通风的效果能够提高。墙面设计阶段，较大程度上提高了其向南的打开角度，且保持很强的凭证性，有利于日照范围在住宅之中有效扩大。屋顶、雨棚、门窗等属于关键的设计内容，同时还是其他工程结构中不具备的特征。第二，较好协调外墙板和平面开间之间的关系。外墙在钢构件住宅之中，不但要求符合不同技术的需要，而且还应该具有较为协调的住宅平面与模数系统关系，唯有如此，才可以促使便捷性在配备门窗孔洞的时候全面展现出来。在对采光窗与外墙墙面之间的模数关系展开设计的时候，一定要展示防護安全性与构造便利性，进而为生产、运输和吊装部件的过程带来方便。

2.住宅平面设计。第一，对柱网设置类型进行全面的运用。该类型要满足规则性需要，柱网在钢结构住宅中的展示一般以框架结构为主，所以，在确定住宅平面的时候，严禁其具有很多的轴线错开情况与形心、质心距离很大等情况，在运用柱网设置形式的时候，规模化进行单元的选择需要以住宅单位与套型系统为主，在确保符合总平面布局变化度的同时，应该对平接、错接和凹凸等方式实现运用。第二，科学设计厨房与卫生间。卫生间和厨房的策划在开放式的总体策划中的地位不可忽略。在具体设计阶段，要从如下设计方式着手：首先，卫生间和厨房的部位需要被设计在混凝土核心筒或是靠近混凝土剪力墙的位置，唯有如此，才可以较好躲避钢结构承重部件，使得防火和防腐作用在钢结构部件中得到提高；其次，在保证同层检验的目标得以完成的环节，能够首先把下沉处理使用在两者的整个地面之中，然后再对轻质材料实施回填。若在设计中对整个厨房与卫生间实现运用，则二者中的6个面已经被涵盖，这时也一定要把下沉处理方法使用在原有地面之中。该处理手段，不但可以满足该类型设计的独特需要，在其他结构类型之中应该把这种处理方法使用在厨房和卫生间之中，唯有如此才可以很好预防渗水情况在上下楼层之中出现；最后，在策划厨房与卫生间的时候，要对整体化模式进行运用，对厨房设施进行策划，要严格坚持模数协调机理；对工厂预制设备进行运用，并确保具体组装工作能够在现场完成，如此一来，在装修阶段就可以达到一次到位。

三、钢结构设计在住宅建筑设计中的应用建议

1.加大钢结构住宅建筑的宣传力度、进一步出台优惠措施。钢结构作为住宅建筑的主体可以大大地减少施工过程中的灰尘，缓解当地雾霾的形成；国家和地方应加大力度宣传钢结构住宅给环境带来的好处，让更多的人认识钢结构住宅，接受钢结构住宅；同时，在钢结构住宅已有的优惠措施基础上，进一步加大扶持力度，使得钢结构住宅能形成一定的产业。

2.加强设计质量的监督和管理。设计质量的好坏直接影响到结构的施工质量。在设计过程中，设计师应及时主动反馈设计中存在的问题；项目负责人应本着负责任的态度，时时跟踪项目设计的进展，把握设计进度，加强各方面的沟通；设计单位应严格把控设计、校对、审图三道关口；审查单位应根据现有的规范规程，认真细致的审查图纸，防止设计单位设计的图纸出现不符合规范规程的情况。

3.做好钢结构防腐、防火措施。钢材易腐蚀，在潮湿的环境和有腐蚀介质的环境中极易出现锈蚀现象；钢材也不耐高温，随着温度的升高，强度将降低；对于钢结构的不足，有必要提高钢结构的耐火等级和采取防腐措施，通常可以在钢构件外表面刷防火涂料或采用混凝土将钢构件包裹起来以达到防火目的；在钢构件表面刷防腐涂料或对钢构件镀锌来进行防腐；钢结构设计师在设计时，一定要在图纸上明确说明对钢构件防腐防火的处理措施；钢构件制作和施工时，要严格执行设计要求。

四、结语

当前我国高层钢结构住宅的技术体系尚不完备，特别是外围护结构的做法还需进一步改进完善；钢结构住宅应做到精装修交房，避免业主自行装修中，损害钢结构构件的防腐、防火等构造做法；钢结构住宅相对于混凝土结构住宅，空间分割灵活，使用效率高，但土建成本稍高，在较高标准的商品住宅中更有发展空间。

参考文献：

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