探讨钢结构住宅设计
探讨钢结构住宅设计
摘要：随着经济的发展，钢结构在土木工程中的应用日趋广泛，这就要求设计人员必须掌握与此相关的各种知识。我国目前钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础，同时在钢结构住宅发展方面的一些技术问题还有待于解决。
关键词：钢结构住宅 设计
Abstract: With the economic development, steel structure has been widely applied in civil engineering, which requires the designer must master a variety of related knowledge. At present, there has a favorable technical foundation for the development of steel structure, while, some technical problems need to be solved.
Key words: residential building of steel structure; design
http:///
一、钢结构的特点分析：
1.1 钢结构的优点：
1.1.1 抗震性能好
由于钢结构属于柔性结构、自重轻，因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度，极有利于抗震。我国是一个多地震区国家，在地震区建筑中应多多推广应用钢结构，必可大大减少地震灾害和人员伤亡。在抗震设防区,钢结构重量轻,6 层轻钢住宅的重量仅相当于4层砖混结构的重量。因此,本身所受的地震作用小。钢结构因为强度高、重量轻、延性和韧性好,所以综合抗震性能好。
1.1.2 强度高
钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对较高,构件截面小,可增加使用面积。 因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高， 做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
1.1.3 节能环保
钢结构建筑服务期满需拆除时,钢材可全部回收利用,大大减少灰色建筑垃圾。墙体采用轻型节能标准化预制墙板代替粘土砖。随着技术的发展,轻质材料的应用,设计方法的改进,钢结构的造价会逐渐降低。钢结构建筑现场作业量小、无噪声、不污染周围环境。由于钢结构住宅易于实现工业化生产、标准化制作,
可以采用节能、环保的新型墙体材料与之配套,因而健康、环保、抗震的钢结构住宅,符合我国住宅产业化和可持续发展的要求,是我国现代化住宅建筑发展的必然趋势。
1.1.4 施工简便
钢结构所用的材料单纯而且是成品钢材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，由于工厂化加工制造，精度高，易于保证质量，与混凝土相比，更符合结构设计要求。同时施工速度快，工期缩短40%以上，可使建筑物更早的投入使用，提早产生效益。另外，构件在工地拼装，可以采用连接简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。 此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁，达到绿色环保作用。
1.1.5 可变性：在有限的住宅空间创造出灵活多变的使用空间, 是住宅设计中需要给予充分重视的一个重要方面。住宅具有可变性和可改造性是客观的需要, 也是符合可持续发展的重要体现。而选择什么样的结构形式才能更好地体现住宅的这种可变性, 钢结构就是一种不错的选择, 它不受原有传统结构的限制, 具有较强的灵活性和可变性。除了厨房、卫生间固定, 住户可根据自己的生活需求及使用要求,结合实际, 自己设计自己的户型, 可以满足不同时期的住户需求, 而且日后的户型改造、空间的转化也很便利。 但是传统的住宅建造方式, 如砖混结构, 不容许有局部的变化。
1.2 钢结构缺点：
钢材的耐腐蚀性和耐火性较差，在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过正规生产厂家制造，经过成熟的施工工艺，锈蚀问题也已得到了有效的解决。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须涂刷防火涂料，必须经过当地消防部门验收合格后方可使用。
二、钢结构住宅设计的原则
针对钢结构建筑稳定问题，在实际设计中，必须遵循以下几个原则：
2.1 结构整体布局必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。为保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布局相一致。
2.2 结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符
合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、 安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观， 特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
2.3 结构的布置要根据体系特征, 荷载分布情况及性质等综合考虑.一般的说要刚度均匀.力学模型清晰.尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围, 使其以最直接的线路传递到基础. 柱间抗侧支撑的分布应均匀.其形心要尽量靠近侧向力(风、震)的作用线.否则应考虑结构的扭转. 结构的抗侧应有多道防线. 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。
三、钢结构住宅发展中存在的问题
3.1 政府的政策推动力度不够。对于钢结构住宅的试点工程、科研项目和产业化项目， 政府应在税收、资金、项目审批等方面，给予必要的扶持和倾斜。用政策引导市场，用市场拉动钢结构住宅和相关企业的发展。我国在这方面做得还有欠缺。
3.2 钢结构住宅的配套设施和围护结构的材料不完善。钢结构住宅体系是一个综合的、 复杂的技术体系，它涉及墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系。现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在防热、保温、通气、防渗以及耐久性等方面的要求。连接的配件及方法，也不很完善，使用不方便。
3.3 钢结构住宅要求应用大量的新技术, 我国现在还缺乏这方面的人才。钢结构施工技术虽已成熟,但在钢结构住宅开发方面,国内尚没有成规模的项目， 我国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少,缺乏熟练技术工人。
3.4 全国没有统http:///
一、系统的推广钢结构住宅的方式方法,各单位的研究工作均是从头开始,经验不能很好地借鉴、传承,经验推广工作做得不够理想。对于钢结构住宅的总的发展规范还不够,因此,发展比较乱。有关部门在总结以前的经验,指出未来的发展方向上做得还不够。
三、钢结构住宅的应用前景分析
住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路,这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产,标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、 环保的新型材料,它属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略。若是在城市中采用钢结构住宅,因为其工厂化程度高、施工周期短的优势,将能很好地解决城市市区,尤其是中心市区人口稠密交通繁忙、施工生产不便的问题。因此钢结构住宅应该是城市住宅设计的主要方案之一,同时钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展,直接影响我国住宅产业的发展水平和前途。我国在加人 WTO 之后,房地产也面临着与国际接轨。目前,国内的建筑业生产效率较低,尚属劳动密集型产业。而钢结
构住宅属于高技术、 高效率的产业,加快对钢结构住宅的研究,将促进建筑业向技术密集型产业转化,并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。钢结构住宅的发展将带动住宅施工行业的革新。 尽管钢结构住宅体系在我国还处在刚刚起步阶段,但该体系集众多优点于一身,一旦相关的配套技术及市场问题进一步解决之后, 钢结构住宅的发展将有着非常光明、广阔的前景。
五、结语
总之，钢结构与砖混结构、 混凝土结构相比,在使用功能、 设计、 施工以及综合经济方面都具有优势。随着现代化建设的不断深入，建筑科技也在日新月异的发展，在众多的建筑工程学科中，钢结构一直以其显著的优点，应用于国家建设的各个领域，发挥着重要作用。由于钢结构具有强度高，制造简便，工期短等诸多优点，而且随着近年来防火、防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点，使得它在工业厂房以及民用设施中获得了广泛的应用。
参考文献
[1]吕臻,郭巧悦,陈光.住宅钢结构的应用研究[J].山西建筑,2007,33
(28) :98--99.
[2]刘良胤.多高层钢结构住宅几种结构类型的研究[D].武汉理工大学,2006.
辽公网安备 21020302000024号工信部备案号: 辽ICP备15011726号-5
