关于多层轻型钢结构住宅设计的分析

蒋宝锋

摘要 随着建筑行业的不断发展，住宅设计也在不断发生变化，传统的住宅结构不断被新的住宅设计所取代，其中轻型钢结构就是新型的住宅结构设计，这种房屋结构具有建造周期短、成本低、结构合理等优点，在国际上得到了快速发展。本文主要对我国多层轻型钢结构的住宅设计进行了分析，对其设计特点和基础施工进行了讨论，以期能够不断促进轻型钢结构在我国的发展。

关键词 钢结构；轻型钢；住宅设计；分析研究

中图分类号TH2

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）155-0070-01

虽然轻型钢结构住宅在国外得到了较快发展，但这类房屋设计在我国的发展受到各种因素影响，导致其发展较为缓慢，但随着建筑技术和钢材价格的不断变化，市场上对轻型钢结构住宅的需求也是越来越大，因而有必要加强对轻型钢结构住宅设计的研究，以满足未来的建筑工程市场。

1 轻型钢结构住宅概述

轻型钢结构主要是以钢柱、钢梁为房屋主要骨架，以轻体保温材料为同护的一种建筑结构，这种建筑结构与传统房屋结构相比具有突出优势，具体表现在以下几点上：一是其结构材料所用的钢柱、钢梁是工厂大批制造，能够在短时间内提供较大量的钢柱作为骨架材料，有效缩短建造的时间；二是能够对建筑空间进行灵活分割，不受传统房屋结构限制，能够较为自由地划分住宅空间，满足住宅设计师的不同需求；三是施工比较方便，施工技术比较简单，容易掌握，能够有效提高住宅建造的效率，并且安全可靠。基于这些优点使得轻型钢结构建筑在市场上也具有较大的发展潜力，且随着钢材事业的不断发展，在房屋结构用钢种类选择上也有了很大的空间，钢材在不断向着高强度低合金方面发展，这样既能够满足房屋构造的强度需求，又能够有效降低钢材造价，从而能够有效降低住宅建造的成本，提升建筑工程的经济利润，因而国内对这类住宅设计的市场需求较大。但当前我国钢结构房屋的发展却比较缓慢，一是受制于原来传统住宅设计思路的限制，很多设计师还停留在钢筋混凝土结构或是砖混结构阶段，对于轻型钢结构房屋设计的接受程度不高；二是国内与钢结构相匹配的墙体材料技术发展比较缓慢，没有达到相应保温、高强度的标准，使得钢结构房屋发展受限。另外，也与一些施工队伍在施工技术和设备上跟不上也是有很大关系的。

2 轻型钢结构住宅设计要点

对于多层轻型钢结构住宅设计来说，设计师要从多方面进行考虑，保证设计的科学合理，具体来说多层轻型钢结构住宅在设计上主要有以下几个要点。

2.1 住宅结构设计方案

对于多层轻型钢结构住宅来说，由于将钢柱作为住宅骨架，其结构本身就是住宅的框架结构，为了满足多层和居住需求，建筑设计师在进行设计时可以选择悬挂式的结构体系，这种结构中楼面荷载是通过吊杆传递到水平桁架上，然后在传递到井筒和住宅基础上，因而在房梁的选择上可以采用热轧H型钢，或是直接用组合截面来进行支撑，有的住宅设计为了提供更大空间，部分主梁也会用析架来代替。而在房柱的设计上则多采用焊接箱型截面设计或是方形钢管截面设计。

2.2 支持体系设计

设计师在对轻型钢结构住宅进行设计过程中还要考虑住宅侧向刚度问题，用以抵抗地震作用和水平荷载对楼房带来的影响，如果侧向刚度不够则有可能出现侧面裂缝的问题，因而在对轻型钢结构住宅进行设计时可以为其增加支撑体系来增强楼房的侧向刚度。在设计时可以用普通型钢在墒体平面内进行垂直布置，可以将其设计为纵横向的单项设计，也可以将其布置为双向设计，让框架和支撑体系之问连接在一起，同时要注意布置上的均匀性，以保证支撑体系荷载受力均匀，保证支撑体系的良好强度。而在设计支撑体系过程中，设计师还要考虑到住宅门窗的设计，支撑体系在经过门窗位置是可采用倒人字型、人字型、X型等形式以满足门窗设计需要。

2.3 楼盖体系设计

在将钢结构住宅的房屋框架结构确定之后，为了能够有效增强整个结构的抗侧刚度，有必要对住宅楼盖进行特别设计，以使楼盖能够获得足够的刚度和承载力。在设计上，设计师可以选择钢筋混凝土组合楼板作为轻钢结构住宅的楼盖，在搭好的钢梁上铺设钢板，然后浇注厚混凝土，并用栓钉将钢梁和压型板固定上，以完成楼盖的搭建。对于主梁与住宅次梁之间的连接，设计师可以选择简支登高方法来进行连接，将楼板荷载均匀传递到次梁上。在采用这种楼板铺设方式时，设计师一定要注意主次梁顶面与压型钢板厚度之间应该相差一定高度，这样不仅能够方便压型钢板铺设，而且还能够增加建筑本身的高度，满足钢结构住宅楼盖构造设计要求，但在隔热保温方面的表现却并不理想。而在楼盖体系设计上还有另一种方式，是采用坡顶屋盖方式，这种设计不仅能够增强屋顶在保温隔热方面的性能，而且还能够增加使用面积和美观高层建筑屋顶，但在结构抗侧刚度方面的表现不如组合楼板形式，因而对于轻钢结构住宅楼盖设计还有待设计师进一步进行探讨，以设计出抗侧刚度和使用性能均能够满足的楼顶设计。

2.4 围护结构设计

轻钢结构住宅设计上围护结构和钢梁骨架是相互匹配的，对于轻钢结构住宅米说围护结构一般是采用轻型填充材料进行制作，以减轻同护结构给钢梁骨架带来的荷载，同时对围护结构材料本身也具有一定保温隔热要求，因而在材料上可以采用轻质保温层和压型钢板组合形式，既能够满足材料本身轻质的要求，又能够满足保温隔热的要求，部分建筑也有采用玻璃幕墒的结构，玻璃的质量较轻，加上透光性非常好，因而能够利用天然太阳能来进行保温，玻璃的框架可采用铝合金材质，这种材质质量较轻，可以减轻围护结构对住宅的受力影响。轻钢结构住宅对外墙和屋面材料的质量要求都比较高，因而在屋面材料选择上一般会采用卷材米进行放水，而选择轻质保温材料来铺设屋面，这样能够在放水的同时实现保温隔热功能，满足轻钢结构住宅设计要求。

2.5 基础形式设计

在对轻钢结构住宅基础形式进行设计时，要根据施工需求和施工现场情况来选择相应的形式，同时为了满足轻钢结构住宅的受力和荷载要求，轻钢结构住宅的基础常采用条形基础、柱下独立基础或是十字基础，这几种形式能够将从井筒传递过来的荷载均匀分配到自身，然后传递到地面上，因而在设计和施工过程中应该注意基础部位的沉降情况，如果沉降不均匀，那么传递过来的荷载分担也将不均匀，从而直接影响住宅上部结构稳定。

2.6 轻型钢结构住宅造价管理

轻型钢结构与混凝土结构相比，有着施工速度快施工污染小以及造价更加合理的巨大优势。但是，轻型钢结构最主要的材料便是钢材钢材成本与混凝土相比价格更高，尤其是在人工成本以及机械成本方面，成本更为高些。因此，在实际的轻型钢结构设计与施工过程中，应该撕弃混凝土结构成本管控方面的不足，加大对于轻型钢结构的成本管控，对于产品功能进行优化，在设计变更、材料选择以及人工应用方面加大管控，实现轻型钢结构成本管理的科学与合理。

3结论

综上所述，轻型钢结构住宅与传统的住宅设计相比具有多种优点，且在小高层的建造上比较具有经济优势，因而市场上对轻型钢结构住宅的需求也是比较大的，因而住宅设计人员应该加强对轻型钢结构方面的研究，根据设计特点和要求对进行规范设计，以不断推广轻型钢结构住宅，促进钢结构住宅在我国的不断发展。

参考文献

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