钢结构在住宅设计中的应用优点及分析

【摘 要】随着我国经济的不断发展以及进步，住宅的设计也更加人性化、舒适化与科学化，其中钢结构在现代化住宅中发挥着重要的作用，这主要是因为钢结构较其他的住宅结构来讲具备较多的优点，比如材料的韧性和塑性比较好、强度比较高，材质比较均匀，制造比较简便，施工的周期比较短以及重量比较轻等，利用这种结构可以为我国住宅的发展提供一个全新的模式，在设计与施工的过程中必须要强化对结构的认识，使其更好地为我国的现代化建设服务。

【关键词】钢结构；住宅设计；应用优点；分析

在我国大力倡导可持续发展的今天，住宅建设作为能耗量较大的产业，必须要积极新型的建筑材料，这样才能够满足我国可持续发展的基本要求。钢结构作为一种新型的建筑模式由于其各种优点在国内外住宅建筑中得到了较为广泛的应用，同时钢结构的在住宅设计中的运用也未国家政策的落实提供了必要的技术保证，其具备较好的发展前景。但是，相关工作人员还必须要加大研究力度，不断拓展钢结构的应用范围。

一、钢结构在住宅设计中的主要特点

（一）钢结构在住宅设计中的优点

1、钢结构自重较轻

虽然钢材的密度较混凝土等各种建筑材料的大，可是钢结构较钢筋混凝土结构的重量要轻，这主要是因为钢材的强度和其密度的比要远大于混凝土强度与密度的比，用同样的跨度来承受相同的荷载，那么钢结构的重量仅为钢筋混凝土结构重量的四分之一至三分之一，而冷弯薄壁型的钢结构是钢筋混凝土结构的十分之一左右这样吊装工作就更加方便。对于部分需要进行远距离输送的结构，比如说建造在边远地区或者山区的工程，结构的重量也是一个很大的影响因素。在住宅设计中，运用钢结构会使住宅的总质量比较小，具备较好的延展性，并且地震力的效应也较小，有较好的抗震性能。

2、钢结构的制作比较简便，并且施工的周期也比较短

钢结构是由比较单纯并且成材的材料制作而成，加工起来比较简单、方便，同时还可以使用机械实施操作，所以，如果生产的钢结构较多通常会选择专业化程度较高的金属结构厂来制作构件，这样就会使其精确度大大提高。在工地拼装各种构件时可采用安装比较 简便的高强度螺丝以及普通螺栓的方法，必要时还可在地面上焊接与拼装体积较大的单元，然后再实施吊装，这样就可以使施工的周期大大缩短。除此之外，对于已经建成的钢结构在实施改造与加固时也比较容易，部分用螺栓进行连接的钢结构还能够按照具体的需要实施必要的拆迁。同时在施工时通过干式作业还可以使其污染程度大大降低，使作业的成本不断减少。

3、钢结构的材质比较均匀，较符合力学计算的相关假定

钢材的内部组织和各同向性与匀质比较接近，并且在盈利幅度许可的范围之内其可以保持良好的弹性。所以，钢结构在实际运用中的受力情况比较符合工程力学计算的相关结果。并且钢材在冶炼以及轧制的过程中其质量能够得到比较严格的控制，这样材质的波动范围就会大大减小。

4、材料的韧性以及塑性较好，强度也比较高

钢材与混凝土、木材以及砖石等建筑材料相比，其强度要更高。所以，钢结构尤其适用在一些符合比较大或者跨度比较大的结构和构件中。除此之外，钢材的韧性以及塑性也比较好。其韧性好主要表现在其对动力荷载具有较强的适应能力，同时钢材良好的延性以及吸能能力还能够使钢结构的抗震性能大大增强。其塑性好主要体现在钢结构在普通的条件之下，不会因为超载出现突然断裂现象。同时，由于钢材具备较高的强度，因此其做成的各种构件壁比较薄，并且截面也比较小，在受压时可以很好地满足稳定性要求，但是某些情况下，钢材的强度不能够得到较好的发挥。

5、可以提高层间的净高

在住宅设计中运用钢结构可以在梁腹板的位置开孔来走管道，而不必要如混凝土结构一般从梁底穿过，这样在楼层高度一致的情况之下，运用钢结构能够使层间的净高有效提高。

（二）钢结构的不足之处

虽然钢结构运用于住宅设计中具有较多的优点，但由于钢结构自身的原因其也存在着一定的不足，比如说刚才的耐火性以及耐腐蚀性比较差，在对钢结构实施防护的过程中所需要的成本要大于钢筋混凝土住宅结构的防护成本。但是如果住宅中不含有侵蚀性的介质，那么在构件上涂上油漆之后，其锈蚀问题也会得到一定的解决。随着科技的不断发展，钢材的性能也在不断提高，部分钢材耐大气腐蚀的能力较强，解决钢材耐火性差的问题必须要做好隔热保护工作。

二、在住宅设计中运用钢结构的具体分析

（一）钢结构住宅的主要构成

钢结构住宅通常由楼梯、门窗、屋顶、楼层板、装饰外墙、轻质墙体、维护骨架以及支持骨架系统等几个部分构成。钢结构的形成的方式有多种，可是用在住宅设计中的主要包括巨型机构的加子机构、错层桁架以及钢支撑框架等，其中钢结构主要通过耐火钢、防火喷漆以及防火板外包等方式进行防火。而钢结构住宅的结构通常运用的墙板主要有夹心板、太空板、轻混凝土板以及水泥刨花板等，其内墙通常会采用稻草板、石膏板、轻砼板以及水泥刨花板等。

（二）结构的选型和布置

住宅钢结构设计的过程中必须要重视概念设计，其在结构的选型和布置阶段尤为重要，对于部分难以实施规范规定以及精确性的状况可以按照整体结构与分结构体系之间存在的力学关系、工程经验、试验现象、震害以及破坏机理等方面来取得设计的思想，站在全局的立场来确定钢结构的细部措施以及布置。钢结构的形式主要有塔桅、轻钢、索膜、网架、框架以及平面架等，并且其技术与理论均逐渐成熟，但是仍存在着一些问题，或者是没有选用一些适用简单的形式、结构以及设计方法，因此在设计的过程中必须要充分考虑房屋建设的实际情况来选用合适的钢结构。

（三）钢结构材料的要求

要充分发挥出钢结构的各种优越性能必须要具备比较适合的结构体系的立面处理以及设计方案。同时还要选用比较合适的楼面、内墙以及外墙材料，这样才能够保证钢结构的耐用以及经济性能。，此外，在选用钢结构材料时还要具备可以为开发商所接受的性价比，在保证材料质量的基础上不断降低材料的成本。

（四）可以满足可持续发展以及住宅产业化的基本要求

钢结构的工业化程度比较高，适合在工厂进行大规模的生产，同时还能够把隔热、防水以及节能等先进的成品充分结合在一起来成套使用，并把设计、施工以及生产融于一体，使住宅产业化水平大大提升。在住宅设计中利用钢结构可以满足新型住宅的要求，进而满足人们不同的使用要求以及审美要求，在钢结构的设计过程中可以通过空间、尺度以及造型的转变设计出不同的房型，同时生产厂家也可以高速度、高质量以及高精度的完成，为住宅的设计提供良好的条件。

三、结语

随着我国经济的快速发展以及进步，人们的物质生活水平也得到了较大的提升，人们对衣食住行等基础生活的要求也在逐渐提高，人们对住宅舒适度以及美观度的要求也在不断提高，而钢结构可以随着人们的审美观的变化以及不同的功能要求，来设计造型、空间以及尺度各异的住宅，并且生产厂家可以高速度、高精度以及高质量的完成，这样就可以为人们提供经济又美观的住宅，使人们的生活质量不断提升。

参考文献：

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