钢结构住宅建筑设计探讨

刘清钰

（赣州市建筑设计研究院）

钢结构住宅建筑设计探讨

刘清钰

（赣州市建筑设计研究院）

钢结构住宅除了要将钢结构建筑的特点体现出来之外，还要使人们对多样化住宅功能的需求得到满足，因此设计人员应该着力解决钢结构结构体系和住宅房型功能需求之间存在的冲突，同时还应与住宅建筑设计相结合，采用标准化、模数化的方式对连接部件和结构构件进行设计。基于此，本文对钢结构住宅建筑设计进行了分析和介绍，供相关人士参考。

钢结构住宅；住宅建筑设计；研究

1　前言

在我国住宅建筑工程高速发展的今天，有越来越多的住宅工程开始采用钢结构体系，在住宅工程设计中钢结构住宅建筑设计具有十分重要的地位，由于整个住宅建筑工程的质量在很大程度上受到了设计质量的影响，因此住宅建筑设计人员必须重视钢结构的设计工作，从而全面的提升住宅建筑工程的整体质量。

2　钢结构住宅建筑的优势

2.1具有较短的设计制造周期

通过对专业化结构分析软件和计算机的运用，钢结构住宅建筑设计中能够极大地缩短设计周期，而且还可以很方便地进行设计修改和调整。由于可以实现工厂预制和现场安装，因此设计人员在工作室完成钢结构住宅的设计工作之后，工厂的生产线就可以将后续的产品制作完成，因此其可以有效的缩短项目建设周期[1]。

钢结构住宅本身具有较强的钢材强度，因此在布置的时候可以采用大开间柱的方式，灵活地分割建筑平面，通过其非承重墙体可以对室内空间进行灵活分割，从而实现开放式住宅。同时，由于钢结构具有连接简单的优势，因此可以将跃层或错层结构更好地应用在垂直平面内。比如图1中，在结构布置条件相同的情况下，通过改造可以根据需要改成2室2厅2卫或者2室2厅1卫两种形式。

图1　某钢结构住宅户型示意图

2.3具有较高的抗震性能和承载强度

2.2便于功能区间的合理布置

在荷载相同的情况下，采用钢结构具有最小的截面；在截面相同的情况下，采用钢结构具有最大的承载力。因为钢结构本身具有较轻的重量，4层砖混结构的重量相当于6层轻钢住宅的重量，所以地震对钢结构的影响作用比较小。

3　钢结构住宅建筑的具体设计

3.1钢结构住宅的平面设计

（1）采用满足规则性要求的柱网布置形式

钢结构住宅通常选择框架结构体系作为自身的结构，因此不应该采用容易出现较大扭转、具有较大形心和质心距离、轴线错开较多的住宅平面，应选择满足规则性要求的柱网布置形式，应该尽可能的选择套型和住宅单元等作为其模块化的实现单位，通过模块的凹凸接、对称接、错接、平接等一系列的拼接方式能够与总平面布置的变化相适应[2]。

（2）依据经济要求确定柱距

如果柱距过小，就会增加柱子的数量，并且进一步地增加结构用钢量；而采用的柱距过大，就要相应的设计较大的梁截面高度，这样除了会使设备管道的通行受到影响之外，还会相应的增加建筑高度，进一步的加大建筑的整体造价和维护费用。在一般框架结构中6～12m属于较为合适的柱网尺寸。

（3）依据模数规定布置住宅平面

由于现代住宅都具有多样性的功能要求，房间需要具有较大变化的面宽和开间，因此在结构构件方面结构构件中的断面大小、尺寸、梁、柱的用料等都会出现一定的差异。由于钢构件不能够与传统砌体结构建筑一样在现场任意增加长短，进行自由加工，再加上其钢节点的连接件具有比较多样的尺寸变化和用料变化，因此工厂加工制作的难度相应加大。为此在钢结构住宅设计中除了要对建筑房屋功能方面的需求进行充分的考虑，同时还要对钢结构的加工、施工等相关要求予以兼顾，实现体系化、模数化的钢结构住宅设计。明确的规定房间跨度的模数，不仅对于钢结构的计算非常有利，而且还可以使连接节点实现标准化、结构构件实现模数化[3]。

（4）灵活的进行平面布置

钢结构本身具有较高的强度，具有高净空、大开间的特点，所以在钢结构住宅设计中可以改造传统砖混结构中的承重墙，使其变成轻质隔墙。由于钢结构住宅隔墙实现了可拆改化和轻质化，因此可以灵活地布置居住空间的大小，使住户对住宅功能的需求得到最大限度的满足。除了确定好的卫浴、厨房、楼梯间等部分功能之外，可以采用轻质隔墙针对住宅中的其他部分进行分区，这样在保持有限的不变体的前提下能够将无限的自由户型设计出来，从而充分的满足人们多样化的住宅功能需求。相对于传统的钢筋混凝土框架结构和砖混结构住宅，钢结构住宅在平面设计上具有十分显著的灵活性的特点，包括在后续的使用、拆除或改造中都具有较大优越性。

（5）卫生间、厨房的合理设计

在开放性住宅设计中卫生间厨房的设计属于一个关键问题。①应该在靠近混凝土剪力墙或混凝土核心筒的位置设计卫生间或厨房，从而将钢结构承重构件避开，更好地实现钢构件的防腐和防火处理。②为了实现同层检修的目标，可以先让卫生间或厨房的整体地面下沉，随后再回填轻质材料。如果采用卫生盒子间、整体厨房的形式，其中已经涵盖了卫生间、厨房的六个面，那么原有的地面也需要进行下沉处理[4]。卫生间、厨房的地面整体下沉不光是钢结构住宅设计的一种特殊要求，而卫生间和厨房在其他结构形式中的设计也需要采用这种方式进行处理，从而使上下楼层渗水的问题得以解决。③应采用整体化的方式对卫生间和厨房进行设计，并按照模数协调原则设计厨卫设备；可采用工厂预制成品、现场组装的方式，从而确保实现一次装修到位。

3.2钢结构住宅的立体设计

（1）钢结构住宅的体型设计

受到结构跨度需要的影响，大多数的钢结构住宅体型都比较简单，造成钢结构住宅的整体体型较为呆板，然而其比较符合节能建筑的设计技术。科学地设置窗户的位置，不仅有利于室内的通风，而且能够使夜晚的凉爽气流进入洞口，并对室内平面进行覆盖，能够高范围的通过人体。墙面平整并适当的增加向南的敞开度，能够使住宅的日照面积加大。钢结构住宅的体型设计重点在于檐口、雨篷、门窗和屋顶的形式变化方面，体现与其他结构建筑的区别，详见图2～3。

图2　小高层标准段立面

图3　多层标准段立面

（2）钢结构住宅的立面设计

在钢结构住宅的立面设计中，墙体的个性色彩和不同材料质感的外围护结构的配合，能够使钢结构住宅具有更加富有个性的立面设计。也可以以建筑造型的需要为依据，将结构钢架加设在楼梯间的顶部、雨篷、阳台和建筑入口处，并用相应的装饰材料进行配合，从而获得令人满意的造型效果[5]。

（3）对钢结构住宅的平面开间和外墙板的关系进行协调

钢结构住宅的外墙不仅应该对各项技术要求进行满足，其模数体系也应该与住宅平面相协调，为建筑外立面的窗洞和门洞设置提供便利。要根据建筑设计的要求来设置外墙墙板和采光窗之间的模数关系，并保障立面造型、通风和采光达到相应的要求。钢构件与外墙板之间、外墙板之间都应该具有方便的构造和安全的连接，便于对构件进行吊装、运输和制作。

4　结论

相对于传统的砌筑式住宅而言，钢结构住宅具有施工速度快、抗震性能高、强度高、重量轻等一系列的优势，同时，钢构件本身的主要生产形式就是工厂加工，因此其很容易实现系列化、模数化和标准化。随着对钢结构住宅设计研究的进一步深化，目前钢结构住宅设计中的各种问题会逐一得到解决，未来钢结构住宅必然会得到更广泛地普及和应用。

[1]邢文娟.某多层钢结构全过程施工技术探讨[J].江西建材，2014（01）.

[2]侯和涛，孙燕飞，刘玮龙.轻钢装配式住宅示范工程的设计与应用[J].建筑钢结构进展，2013（05）.

[3]李耀学.多层钢结构住宅体系及性能探析[J].现代商贸工业，2011（23）.

[4]张军.钢结构与钢筋混凝土结构体系多层住宅的经济效益对比[J].泰州职业技术学院学报，2011（04）.

[5]白益砜.基于价值工程的钢结构住宅性能分析[J].承德石油高等专科学校学报，2011（01）.

TU391

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2015-11-25