钢结构住宅结构设计技术探讨

摘要：随着社会的发展，人们的观念与生活方式也将不断更新与变化，对住宅总体质量的要求也将不断提高。钢结构住宅的出现是建筑业发展的必然趋势，符合可持续性发展的战略、符合国家住宅产业化的目标，对保护耕地、提高城市建设水平有较大作用。本文阐述了钢结构住宅的特点，分析了钢结构住宅结构设计原则和技术要点。

关键词：钢结构住宅；结构设计；原则；要点

中图分类号：TU391 文献标识码：A

一、前言 钢结构住宅是以工厂化生产的钢柱、钢梁为骨架，加上轻质墙板等新型材料作为内隔墙、围护结构建造而成的，与其他结构相比优越性明显。钢结构住宅的出现是社会发展、城市化发展的必然要求，是未来建筑发展重要内容。一方面经济水平不断发展，人民生活水平不断提高，对住宅的要求更为多样化，应用钢材作为建筑的主体结构已经成为必然趋势，钢结构住宅的出现符合社会发展和人们需求；另一方面，钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构，在我国钢铁工业快速发展的背景下，钢材产量明显提高。钢材生产也向商品化、标准化社会化、专业化、通用化的方向发展，为钢结构住宅提供了材料基础、为钢结构设计提供了有利的条件。在钢结构住宅建造中要特别注意钢结构住宅设计方案的合理科学，才能保证钢结构住宅的实用性、安全性以及美观性的统一。

二、钢结构住宅的特点 1、钢结构住宅符合住宅产业化和可持续发展的要求 一方面钢结构住宅产业化水平高，钢结构将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起，适合工厂批量化大规模生产，工业化、商品化程度高。而且将设计、生产、施工、安装形成一体化效应，实现综合成套应用体系，有利于提高住宅的产业化水平；另一方面，随着城市化进程的不断推进，城市不断建设发展，城市改造工作非常重要。钢结构拆除施工技术比传统结构更为简单方便。而且钢材回收利用率高、污染较小，拆除成本低，符合可持续的科学发展观要求。

2、钢结构住宅设计建造优越性明显

一方面钢结构住宅设计建造周期短。钢结构具有工厂预制、现场安装的特点，借助于计算机和专业化结构分析软件，通过网络计算机和数控机床结合，将前期设计和现场的生产手段相结合，使得设计生产一体化，具有极高的效率和精确度，建设周期短。而且修改和调整非常方便，可以减少工程建设周期。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期，可缩短三分之一；另一方面钢结构住宅综合造价低。钢结构施工机械化水平高,减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。而且钢结构承载力高、构件截面小，与砼结构和砖混结构相比，本身中量比较小，上部结构重量轻可以降低基础造价，可以采用天然基础型式建造地基，从而减少整个工程的支出。

另外钢结构住宅在施工方面优势突出。钢结构的大部分构件在工厂生产，受季节条件限制小，可全天候作业。而且运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，施工现场作业量小,减少了施工临时用地。钢结构与传统建筑材料相比，利用率高、回收率高，环境污染小、机械化水平高，大大提升了施工速度和施工质量水平。3、钢结构住宅实用性大

一方面钢结构承载强度高，抗震性能优越 ，使用周期长。相同的荷载，钢结构截面最小；相同的截面，钢结构承载力最大。钢结构重量轻，本身所受的地震作用小。而且，钢材具有高延性和较好的耗能能力，抗震性能好，结构安全度高；另一方面，钢结构住宅能够合理布置功能区间。利用钢结构连接简单的特点，更好地应用错层、跃层结构。利用钢材强度高的特点，采用大开间柱网布置，使建筑平面分隔灵活，使室内布置呈多样化。利用非承重墙体灵活分隔室内空间，给用户提供了根据不同用途改变结构的可能，形成开放式住宅。而且由于钢结构住宅的构件截面尺寸小，可以增加使用面积，提高得房率。三、钢结构住宅设计应注意的问题1、钢结构设计要安全可靠

钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠，并为构件生产、运输、安装提供保障。 结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；钢结构设计生产尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；钢结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证整个结构安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构构件应便于运输、便于维护。而且还要注意钢结构使用价值和观赏价值兼备。

2、钢结构住宅设计要实用、安全 钢结构住宅设计要发挥钢结构的优势，住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称，而且避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板；注意设计深度，保证达到有关的规定要求；注意解决钢结构住宅建筑防腐蚀、防火、防震问题。做好钢结构防锈、防腐处理，使结构布置符合规则性要求，提高防震能力，保证钢结构住宅的实用安全性统一。 四、钢结构住宅的设计技术要点1、判断钢结构在住宅设计中的适用性

在进行钢结构住宅设计、选用结构设计方案之前，要充分考察住宅项目建设是否适合用钢结构 。钢结构通常用于大跨度、高层、荷载、体型复杂或有较大振动、密封性要求高、吊车起重量大、要求能便于安装拆卸的结构。为了避免不必要的经济损失，要认真考察钢结构在住宅设计中的适用性。2、确定结构选型与结构布置 “概念设计”这一理念应贯穿于在钢结构设计的整体过程中，运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，它在结构选型与布置阶段尤其重要。国内常见的钢结构类型主要有：框架、塔桅索膜、网架、平面架、轻钢等。在钢结构选型环节，要注意依据结构设计中主体系与分体系之间试验现象、破坏机理、工程经验、力学关系与震害等因素的综合深入分析，从而全面性整体性的选择最为科学、合理的结构，并且注意合理布置细节。 3、分析结构、预估截面

住宅设计在确定钢结构选型和布置后要注意对钢结构进行分析，以便钢结构于在实际设计中的合理应用，例如利用线弹性分析钢结构。另外还需对构件截面作初步估算，包括梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。这些也是钢结构住宅设计的重要环节。 4、其他设计要点

在节点设计中，连接节点的设计是钢结构设计重要内容之一。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。为了避免最终设计的节点与结构分析模型中使用的节点形式不符这种现象，在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定，以便于工程的整体统一；构件设计。构件的设计首先是材料的选择。通常主结构运用单一钢种，这样可以便于工程管理。如果出于经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面；防腐、防震、防火设计。钢材需要长时间暴露在室外环境中，生锈老化会导致钢结构承载力下降。要注意采用新型防腐与构造材料除锈。高层钢结构宜采用机械除锈，等级常用SA2 1/2 级。在抗震要求较高钢结构建筑的设计时，为了保证钢板承受沿板厚方向的较大拉力时板截面收缩率稳定，钢板的厚度应≥40mm。 钢结构耐火性差，温度升至500～700 时钢构件基本失去承载力，因此要作好防火处理。一般高层住宅钢结构耐火等级不低于二级。五、结语 随着社会的发展，人们的观念与生活方式也将不断更新与变化，对住宅总体质量的要求也将不断提高。国内钢结构住宅建筑的建设也在不断扩大，在其设计过程中必须保证对于各技术要点的严格把控。与传统的建筑结构设计相比，钢结构住宅设计的标准更为严格，而且要注重主体结构与细节部分之间的统筹协调，为现场施工作业提供完善的技术、工艺参数，从而有效提升钢结构住宅设计方案的可行性、经济性、科学性与合理性的统一，保证钢结构住宅建筑的整体建设品质。

参考文献： [1]姜学诗.钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J].建筑结构,2003.（06）. [2]张永生，钱礼平.浅谈多层钢框架工业厂房的设计[J].安徽建筑，2008.（06）.