多层轻型房屋钢结构的设计及应用

杜春华

（青岛三联金属结构有限公司，山东 胶州 266300）

多层轻型房屋钢结构的设计及应用

杜春华

（青岛三联金属结构有限公司，山东 胶州 266300）

在建筑行业的蓬勃发展背景下，人们对房屋建筑也有着多样化的要求，建筑的结构设计不仅要满足实际的功能需求，还在结构的优化上比较重视。对于多层轻型房屋钢结构的设计，是当前房屋建筑结构设计的一个重要发展方向，受到人们的广泛欢迎，之所以得到了广泛应用，正是因其自身有着多方面优势。通过对多层轻型房屋钢结构的发展现状和优势特征分析，以及多层轻型房屋钢结构设计中的问题和具体的设计方案应用探究，就能为实际的钢结构设计起到促进作用。

多层轻型；钢结构设计；应用

轻型钢结构在多种工业以及民用建筑当中应用比较广泛，多层轻型房屋钢结构的设计过程中，涉及到诸多的内容，而在钢结构的设计方法上充分掌握，对钢结构设计的质量提高有着积极意义。在当前的建筑行业发展环境下，加强多层轻型房屋钢结构的设计应用，也是促进建筑行业向着新方向发展的重要动力，加强对多层轻型房屋钢结构的设计研究就比较重要。

1 发展现状和优势特征

1.1 多层轻型房屋钢结构的发展现状分析

轻型钢结构在我国的发展已经有二十多年的发展历史，虽然我国的轻型钢结构的发展起步相对比较晚，但是在发展的速度上是比较快的，轻型钢结构房屋的占比也在进一步加大。在随着全面改革的进一步深化实施，我国在轻型钢结构的房屋建设方面给予了很大支持，轻型钢结构住宅技术的应用也逐渐成熟，在基础力量上逐渐地加强。钢结构的设计工作是保障轻型房屋钢结构整体质量保障的基础，这对设计人员来说也是一次很大地挑战，只有充分重视多层轻型房屋钢结构技术的灵活运用，提高技术应用水平，才能促进我国的房屋建筑结构设计的多元化发展。

1.2 多层轻型房屋钢结构的优势特征

多层轻型房屋钢结构在自重上比较轻，有着良好的抗震功能。多层轻型房屋钢结构在材料的应用上，是采用高效以及轻型和薄质的材料，构件的截面性能相对比较好，有着很强的承载能力和抗震能力。由于是选取的轻型材质的钢结构，能够节省材料和降低安装成本。钢结构的设计应用在造型上比较简洁，能增大净使用面积，可提供更大的柱网布置。在多层轻型的房屋钢结构的应用下，对房屋结构的开放性能增加，能为设计人员提供比较大的设计空间，同时有效提供更多分隔室内空间的可能。而在对钢结构的安装过程中就相对比较方便，安装施工的工期也相对比较短，能够从整体上提高施工的质量。

2 设计问题的分析与方案应用

2.1 多层轻型房屋钢结构设计问题分析

多层轻型房屋钢结构的具体设计过程中，受到诸多因素的影响，还存在相应的问题有待解决。这些问题主要体现在，没有健全钢结构规范要求，这就使得在具体的设计施工等方面缺少有效依据。当前对建筑标准规范还是采用比较老的，已经和当前多层轻型房屋钢结构的设计需求不相契合，一些设计指标和现有的规范要求得不到满足，相关的条文当中规定不使用2mm及以下的钢材制作承重结构，而对国外使用的壁厚为0．8～1．6mm的轻型钢材，在我国却并没有此结构体系的受力情况、安全性等理论依据，也比较缺少相应的实际实验数据信息，这样就必然会影响实际钢结构的设计和施工工作的顺利开展。

多层轻型房屋钢结构的保温以及节能效率低的问题较为突出。由于钢材料的传热系数比较大，在热量的传导和散热方面比较快，这样较容易出现冷桥现象，对钢结构的保温节能问题的解决就显得比较重要。和传统混凝土建筑结构的保温方法相似，也要通过内外保温的方式进行实施，在具体的钢结构设计上，就要能对这些基础层面加以重视，要能满足实际的设计需求。而在具体设计工作的开展中，如果设计人员没有对此加强重视，就会造成钢结构房屋的保温节能效率比较低。

未注重设计中的防火以及隔音的考虑。多层轻型房屋钢结构的设计中，虽然钢结构有着诸多的应用优势，但也存在一些不足，主要体现在防火性能比较薄弱，隔音效果不佳，而在实际设计中就要对此类问题有充分的考虑，从而保障提高设计的整体质量。但是在具体的设计工作实施中，一些设计人员并未充分重视，致使钢结构的房屋存在诸多安全隐患。

多层轻型房屋钢结构的设计观念相对比较滞后，没有和时代发展要求相契合。轻型钢结构的材质性能有着不同，在设计的技术应用上也有着不同。而当前我国的房屋建筑结构设计人员，常常会将传统的房屋结构设计和钢结构设计等同看待，从而必然出现钢结构设计质量的问题，使得结构上对房屋建筑的风格得不到有效表现，对房屋建筑结构的质量上也有着很大影响。

2.2 多层轻型房屋钢结构设计方案应用

为保障多层轻型房屋钢结构的设计质量水平提高，就要从多方面充分重视，在设计的方案制定过程中体现出完善性。笔者结合实际，对多层轻型房屋钢结构的设计制定了相应方案，如下所述。

第一，多层轻型房屋钢结构设计要点。在对多层轻型房屋钢结构的设计中，在基本方案上要加强重视，其中的结构体系制定要注意，多层轻型房屋钢结构的结构形式，要结合实际房屋的需要来确定，有的是需要悬挂的结构，有的则是通过框架结构来达到相应的要求，这就要求设计者根据实际的需要来选择确定。在对框架结构的应用方面，主要的优势就是平面布置相对比较灵活，各部分结构刚度的均匀性能鲜明呈现，框架结构的构造比较简单化，施工也方便，但其侧向刚度小，可采用框架-抗剪桁架结构或框架-剪力墙结构来加以解决。而悬挂结构的应用面虽然相对较窄，但有着良好的抗震功能。在对梁柱的截面设计方面，主要是通过选择轧制和焊接工形截面的方式实现，有着良好稳定性。在构件的组合层面，主要是通过焊接构件，能保持其刚度。

第二，多层轻型房屋钢结构支撑体系设计。钢结构的支撑体系，主要就是起到强化刚度的作用，能有效抵抗水平风荷载以及地震的作用，材料方面以槽钢和角钢的应用比较多，在具体的设计过程中，就要求设计者能结合实际的设计要求，沿着纵横单向布置或者是双向布置。支撑和框架铰接然后依照着拉杆或者是压杆来实施设计，在支撑设计中对门窗的布置要能充分的考虑，采用X型以及单斜杆型或者倒人字型等加以应用，这样能够在强震的作用下有着吸能耗能的作用。设计过程中要能在不影响房屋建筑功能的基础上，在平面上支撑能均匀性的布置。

第三，多层轻型房屋钢结构梁柱节点设计。钢结构的设计过程中，对梁柱节点的设计是重要环节，梁柱的连接方式主要有几个重要方式，刚接以及铰接和半刚接。其中的铰接方式的构造相对比较简单化，在具体的制造以及安装上就比较的方便。采用刚接这一连接的方式的时候，就要进行设置支撑或者是剪力墙来承受水平荷载。而对于半刚性的连接方式应用，在接受力的性能上就比较突出。在当前的多层轻型房屋钢结构的设计中，对梁柱节点的连接方式应用比较广泛的就是铰接和刚接的形式，比较常用的刚接节点就是梁翼缘和柱通过对接焊缝连接，梁腹板和柱通过连接板使用高强度螺栓摩擦型进行连接的，这样能够保障连接的质量。

第四，多层轻型房屋钢结构围护结构的设计。围护结构的设计对钢结构的设计来说，有着很重要的作用，为能对多层轻型房屋钢结构自重有效减轻，设计人员在进行围护设计的时候，就要采取轻质的材料加以应用，多层房屋钢结构外墙墙体通过轻质填充材料来应用，常见的有压型钢板加上轻质保温层以及加气混凝土等组成的复合墙体。有的房屋外墙是通过玻璃幕墙结构的应用。轻型钢结构房屋内隔墙主要为减重使用空心砌块等材料。在围护结构的科学设计下，就能有助于优化多层轻型房屋钢结构的整体结构设计质量。多层轻型房屋钢结构的基础形式比较多，其中的条形基础以及独立基础都比较常用。例如在对柱下独立基础的时候，各基础的不均匀沉降对上部结构影响要充分重视，可采取相应的辅助措施加以应对。

多层轻型房屋钢结构的设计过程中，要充分注意相应的问题，在结构的计算过程中，对辅助设计充分重视，从立体角度对钢结构的设计详细分析，要既能减轻楼盖的重量，又不减小结构的刚度和稳定性、耐久性等等。对于这些基础层面的内容充分重视，才能真正保障多层轻型房屋钢结构设计质量的提高。

3 结语

多层轻型房屋钢结构的设计以及应用过程中，一定要紧密结合实际的设计要求。轻型钢结构的设计发展在我国的建筑行业中的应用，还处在发展阶段，在钢结构的设计中还存在着诸多问题有待解决。通过从理论上对钢结构的设计进行研究分析，就能为实际的设计工作顺利开展打下理论基础。也希望能通过此次的理论研究，对设计人员提供有益的设计思路。

[1]董淑芹．浅谈门式刚架轻型房屋钢结构设计[J]．哈尔滨铁道科技．2013(03)．

[2]徐良．门式轻型房屋钢结构设计的几个问题[J]．科技风．2015(06)．

[3]秦连,施飞．门式拱架轻型房屋钢结构及其应用[J]． 钢结构．2015(03)．

[4]邵卓民,蔡益燕,王学东,胡天兵．《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的风荷载规定[J]． 建筑结构．2014(08)．

[5]贾连光,梁玉君,周广师,王强．我国多层轻型房屋钢结构建筑的应用与展望[J]．沈阳建筑工程学院学报．2016(01)．

[6]王元清,石永久．多层轻型房屋钢结构的设计与应用研究[J]．建筑结构．2015(06)．

TU391

A

1671-0711（2017）08（下）-0181-02