钢结构设计在住宅建筑设计中的应用探讨

邹外辉

【摘要】近年来，随着城镇化进程及新农村建设的加快，我国住宅建设工程的数量和规模越来越大，并呈现出多样化、工业化、产业化、绿色环保节能的特点，为了节约能源、保护环境，国家正大力推广绿色环保节能材料在住宅建筑产业化中的应用。本文将从钢结构设计在住宅建筑领域内的应用入手，阐述当前钢结构设计在住宅建筑设计领域中存在的问题，并提出了笔者的几点建议，以供参考。

【关键词】钢结构；钢结构设计；工业化；绿色环保节能

从发展趋势来看，钢结构是一种特别适合住宅建筑的结构：钢结构具备建设速度快，与传统混凝土住宅体系相比，不需要支模，构件工厂加工制作，受气候影响小；钢构件可拆卸和回收，现场基本没有湿作业，不会产生粉尘、污水，绿色环保；钢结构强度高、延性好，耗能能力强，抗震和抵抗水平荷载的能力强；钢构件可工厂流水线加工，工业化程度和产业化程度高等一系列优点。将钢结构应用于住宅建筑中，对保证建筑质量、节约建设成本起着基础性和关键性作用；因此，探究、分析钢结构设计在住宅建筑设计中的应用相当有必要；只有重视钢结构设计在住宅建筑设计中存在的问题，并积极寻找解决问题的方法，才能发挥钢结构优于传统结构的特性；

一、钢结构在住宅建筑中应用的现状

随着建筑行业的蓬勃发展，钢结构已普遍在公共建筑中得到了长足的应用，但在住宅建筑中，钢结构的应用还普遍较少，仅为国内少数几家工业化住宅集成商在各自领域内探索实践。

高层住宅方面，武汉世纪家园项目是国内第一个真正意义上的完全钢结构高层住宅建筑项目；正在建设中的钱江世纪城人才专项用房项目和包头万郡·大都城三期项目也是完全钢结构住宅建筑的一个体现，这两个项目采用了杭萧钢构研发的“钢管束组合剪力墙结构体系”。青岛艾菲尔花园项目是莱钢公司在山东建设的第一座多层钢结构住宅工程，北京大兴区亦庄青年公寓也是一个多层钢结构住宅项目；地处绍兴的“宝业百年低碳工业化住宅项目”是由宝业大和公司自己研发的装配式低层钢结构住宅体系。

二、钢结构在住宅建筑中应用的优越性

基于钢结构的性能，钢结构在住宅建筑中的使用对于节约建设成本、提升建筑面积的利用、储备国家战略钢材等方面有着非常重要的作用。

（1）节约建设成本：钢结构自重比传统建筑结构轻，可节省地基处理与基础建造费用；钢结构可工业流水线生产，能大量较少现场施工量及人工成本，可以加快现场施工进度，有利于建设方的资金周转，减少贷款的利息支付；（2）提升建筑面积利用率：钢结构的强度高、韧性好，当建筑中荷载相同时，与传统的结构相比，钢结构的跨度可以做的更大、构件截面可以做的更小，因而能减少承重构件所占面积，增加建筑使用面积；（3）化解产能、藏钢于民：现如今，发达国家建筑用钢量占钢产量的10%～30%，我国每年建筑用钢量仅2000多万吨，所占比例微不足道；从“国家战略储备”角度来看，藏钢于建筑、藏钢于民，建造钢结构住宅是贮备战时钢材的最好路径；同时，住宅建筑用钢结构也能化解当前钢铁产业产能过剩的问题；

三、钢结构设计在住宅建筑设计领域存在的问题

随着国家加大在住宅建筑中用钢结构作为主要承重结构的重视和推广，越来越多的住宅建筑正朝着用钢结构的方向发展，而钢结构设计作为钢结构住宅建筑的设计质量保证、作为控制建筑结构经济的考量，在整个住宅建筑中起到至关重要的作用，但是当前钢结构设计还存在诸多的问题：

1.设计人员对钢结构住宅建筑缺少认识

近些年，住宅建筑的发展大部分采用传统结构，而采用钢结构的方案较少，导致很大部分从事住宅建筑设计方面的人员，缺乏对钢结构住宅建筑的了解，缺少对钢结构住宅配套做法的掌握；

2.结构设计师水平不足

结构设计关乎到钢结构住宅建筑的设计质量和建设的经济成本， 因此结构设计师的水平尤为重要；但钢结构住宅发展起步晚还处在发展阶段，结构专业的设计人员还不足，同时设计师也缺乏钢结构住宅设计经验，设计时有可能对一些结构构造处理存在纰漏，无法将工程设计到优质地步。

3.钢结构住宅规范、规程还需要完善

对于设计师而言，规范、规程是指导设计的前提和依据；钢结构住宅建筑实际工程应用较少，处于探索阶段，相应的规范、规程不健全，有些还处于制定、论证中，有些仅是地方性的规范，都还需要进一步的完善形成国家规范或行业标准；比如，杭萧钢构自己研发的“钢管束组合剪力墙结构体系”还处于专家论证阶段；陈志华先生编写的《钢结构住宅设计规程》也仅是天津市的地方规范；《钢结构住宅设计规范》（CECS 261：2009）规定的是常用钢构件或混合构件用在住宅中的情况，已不能涵盖当前新技术发展趋势；

4.针对性的结构分析软件不足

如今，结构分析软件是做好结构设计的必备工具；一个好的分析软件能帮助设计师更快捷、更高效的完成设计工作；而目前市面上，缺少针对钢结构住宅设计的专门软件，结构设计师在做钢结构住宅设计时，需要通过等代、换算的方法将构件模拟成传统结构的构件进行计算，虽然计算的结果也能符合当前的规范，但结果比较粗糙，与实际情况是否存在误差还有待考证；

四、钢结构设计在住宅建筑设计领域内应用的建议

针对上述钢结构设计在住宅建筑中存在的问题，笔者认为可以从以下几个方面进行改进，提升钢结构设计在住宅建筑设计领域内的应用：

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.加快完善设计软件、完善钢结构住宅规范规程

钢结构住宅集成商可以和软件开发商进行合作交流：软件开发商可以根据钢结构集成商对钢结构住宅领域内前瞻性的想法、思路并结合钢结构成熟的加工工艺，利用软件设计人员强大的编程能力，加快进行软件设计研发；规范规程编制部门应根据当前发展的趋势，整合已有的钢结构住宅设计规程，结合实际情况，尽快编制出符合钢结构住宅设计的规范规程来指导设计。

3.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；項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。

4.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。

结语：

社会经济的高速发展，带动了各行各业的发展，建筑行业也在加快发展步伐。建筑结构设计作为保障整个建筑工程质量的基础，其设计水平与整个工程质量有直接的关系；因此，加强对建筑结构设计的探讨非常有必要，文中以钢结构设计在住宅建筑设计的应用情况进行分析，探讨钢结构住宅存在的一些问题，提出针对性的几点建议；此外，建筑行业还要充分注重对新技术的研发和应用，推动我国建筑设计水平的提升，更好的满足现代建筑工程的要求，实现建筑行业的可持续发展战略目标。