關(guān)于住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個問題的探討

1、關(guān)于住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個問題的探討    摘要：我國鋼結(jié)構(gòu)住宅近幾年的發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)。這也是因?yàn)樗邆淦渌Y(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)給住宅產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)帶來了一場深層次的革命，在國際范圍內(nèi)代表了未來的住宅發(fā)展新模式。文章重點(diǎn)討論了鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中若干值得注意的問題并探討相應(yīng)對策。包括鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系的布置、構(gòu)件的截面選擇、不同節(jié)點(diǎn)形式的比較和選取，墻體材料ALC板的特點(diǎn)，衛(wèi)生間、廚房的防水設(shè)計(jì)和在平面中位置的選擇，為了克服鋼樓梯傳音效果好的缺點(diǎn)，提出了一種施工簡捷、值得推廣的樓梯做法以及壓型鋼板混凝土組合樓蓋體系的構(gòu)造要求等。 關(guān)鍵

2、字：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；鋼結(jié)構(gòu)；住宅 中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 引言 2001 年經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)，將“輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開發(fā)和應(yīng)用”作為我國建筑業(yè)用鋼的突破點(diǎn)，正式列入國家級重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)住宅引起社會各界廣泛關(guān)注?，F(xiàn)在，建設(shè)部科技司組織的36 項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系及關(guān)鍵技術(shù)研究課題，正在深入開展攻克關(guān)鍵技術(shù)、總結(jié)試點(diǎn)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步推廣階段。目前在北京、天津、山東萊蕪、安徽馬鞍山、南京、上海、廣州和深圳等地開展低層、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)工程，已建成100 多萬平米。在鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)示范工程實(shí)施中，各有關(guān)設(shè)計(jì)、供應(yīng)商、房地產(chǎn)公司等克服了各種困難，做了大量工

3、作，取得了顯著的成績。 一、住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的組成 住宅鋼結(jié)構(gòu)體系主要有支撐骨架系統(tǒng)、維護(hù)骨架系統(tǒng)、輕質(zhì)墻體、裝飾外墻、樓層板、屋頂、門窗及樓梯等幾大部分組成。主要承內(nèi)閣墻體系以及樓板體系，其具體內(nèi)容可分為： 鋼結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)形成有多種，但就用于住宅的主要分為鋼框架體系，鋼支撐框架混凝土剪力墻體系，錯層桁架體系，巨型結(jié)構(gòu)加子結(jié)構(gòu)體系等。從構(gòu)件的截面形式上可分為：冷軋H 型截面，焊接H 型截面，焊接箱型截面，冷彎薄壁方鋼管內(nèi)灌砼，冷彎C 型截面，圓鋼管內(nèi)灌砼等，各種形式的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。鋼結(jié)構(gòu)的防火措施主要有：防火噴漆，防火板外包，耐火鋼。 表1不同柱截面形式的性能比較 （二）維護(hù)結(jié)構(gòu)體系 外維護(hù)結(jié)

4、構(gòu)主要采用的墻板有輕混凝土板，太空板，水泥刨花板，夾心板等，內(nèi)墻采用輕砼板，石膏板，水泥刨花板，稻草板等。 （三）樓板結(jié)構(gòu)體系 樓板主要有壓型鋼板預(yù)先澆砼組合樓板以及預(yù)制輕砼板等。 在設(shè)計(jì)過程中選用何種體系。應(yīng)該綜合考慮多方面的因素，例如突出鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的大柱網(wǎng)因素和適應(yīng)現(xiàn)代人生活需要的大開間、易改變的布置因素。為了使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，多層鋼結(jié)構(gòu)住宅對結(jié)構(gòu)布置有些要求。當(dāng)然，這些要求不是絕對的。而是在可能條件下這樣做會更經(jīng)濟(jì)，更合理。主要是：采用矩形平面或內(nèi)矩形平面單元組成的建筑平面；框架柱在房屋橫向宜成列布置；將支撐或桁架腹桿設(shè)在無孔口的分戶墻中：采用問隔桁架體系時，房屋縱向走廊宜在橫向精了架的中

5、部。 二、鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中若干值得注意的問題討論 在選擇了合適的結(jié)構(gòu)體系、柱網(wǎng)布置以后，在設(shè)計(jì)過程中還要有以下幾個值得注意的問題： （一）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)具有同等的蘑要性，因此必須給予充分的重視。鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包括粱一柱節(jié)點(diǎn)、梁一梁節(jié)點(diǎn)、柱一柱節(jié)點(diǎn)、柱腳節(jié)點(diǎn)、柱帽節(jié)點(diǎn)等。設(shè)計(jì)時應(yīng)確保節(jié)點(diǎn)的安全可靠，并盡量采用簡捷、穩(wěn)定、可靠的施工工藝，減少或避免現(xiàn)場的焊縫連接。鋼節(jié)點(diǎn)的形式按傳力特性大體可以分為三類：鉸節(jié)點(diǎn)、半剛性節(jié)點(diǎn)、剛性節(jié)點(diǎn)。剛性、鉸接節(jié)點(diǎn)的受力性能、施工工藝研究得比較成熟，因此在工程中取得了廣泛的應(yīng)用。 采用的幾種粱一柱節(jié)點(diǎn)連接形式。由結(jié)構(gòu)布置分析，考慮

6、工程實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)時，多層房屋鋼結(jié)構(gòu)柱多采用焊接工字形或箱形截面，由于焊接工字形截面腹板比較薄，故在此弱軸方向與粱的連接多采用鉸接，而強(qiáng)軸方向則采用剛接形式。 （二）墻體材料的選取 一般來說，為了突出鋼結(jié)構(gòu)自重輕、布置靈活、可改性好的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)住宅不宜采用傳統(tǒng)的黏土磚或其它自鶯較大的材料。通常采用輕質(zhì)材料，比如：空心混凝土砌塊、加氣混凝土、壓型鋼板加輕質(zhì)保溫材料組成的復(fù)合墻體、OSB板、CS板等。目前使用的比較多的是蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板(Autoclaved Lightweight Concrete)簡稱ALC板(塊)。這種材料質(zhì)地較輕,具有較好的防水，防滲透能力，保溫性能好隔聲效果與一般

7、混凝土空心砌塊相當(dāng)，自身的強(qiáng)度高，施工方便、快捷。無論傲外墻還是內(nèi)隔墻效果都比較理想。 在進(jìn)行墻體的設(shè)計(jì)時。要求對連接件的強(qiáng)度、質(zhì)料和尺寸有準(zhǔn)確的規(guī)定。對連接方式充分考慮墻體和主體結(jié)構(gòu)的特性，盡可能采用簡捷、快速的連接方法，以便于施工，提高作業(yè)效率。 （三）衛(wèi)生間、廚房設(shè)計(jì) 衛(wèi)生間和廚房的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中比較重要的環(huán)節(jié)。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)材料的防腐能力相對較弱，而衛(wèi)生間和廚房是住宅中用水最多的地方，所以這兩處的防水處理十分重要。在其它建筑體系中，防水有兩種方法：結(jié)構(gòu)防水和材料防水。在鋼結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)防水的效果比較好。正如前文指出，框架一核心筒結(jié)構(gòu)體系把衛(wèi)生問和廚房放在核心筒內(nèi)，具有良好的防水性能。

8、對于其它結(jié)構(gòu)體系要根據(jù)工程實(shí)際情況而定，比如對于框架一支攆體系采用壓型鋼板混凝土組合樓板時，通常在墻角處將混凝土上翻100150mm。由于目前鋼結(jié)構(gòu)住宅的工程實(shí)例不是很多，故這方面還有待進(jìn)一步研究、開發(fā)。 （四）樓梯 對其它類型鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓梯大都采用鋼樓梯，而住宅體系中則基本不用，原因是鋼樓梯的傳音效果較好。故鋼結(jié)構(gòu)住宅中常常采用混凝土樓梯或者壓型鋼板混凝土組合樓梯。在設(shè)計(jì)時要注意樓梯梁的放置位置和處理，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，這里會出現(xiàn)梁一梁連接，這種連接會使得被連接梁承受集中荷載，這樣該梁比較容易發(fā)生局部失穩(wěn)。 該鋼樓梯采用6mm鋼折板做踏板，上面澆注混凝土，踏板兩端用L50x6角鋼與樓梯梁(槽

9、鋼)通過M12螺栓連接。這種做法利用40mm混凝土克服了一般鋼梯傳音效果好的弱點(diǎn)，同時槽鋼上翼緣可以焊接合金樓梯扶手，施工簡便，值得推廣。 （五）樓蓋體系 多層鋼結(jié)構(gòu)住宅房屋的樓板不僅起著傳遞豎向荷載的作用;在水平荷載作用下，還起著 保證抗側(cè)力構(gòu)件空間協(xié)調(diào)的作用。因此，樓板必須有足夠的承載力、剛度和整體性。目前， 鋼結(jié)構(gòu)住宅中較多地采用壓型鋼板混凝土組合樓板。由于組合樓板擔(dān)負(fù)著傳遞水平力的作 用，故而鋼梁與壓型鋼板連接處應(yīng)設(shè)置必要的栓釘，壓型鋼板組合樓板有蝶型壓型鋼板樓板、 勁扣式壓型鋼板樓板等，對鋼結(jié)構(gòu)住宅可采用勁扣式壓型鋼板，其內(nèi)口封閉，平整的板底外 觀不需要再做吊頂。 （六）防火防腐做法

10、 鋼材耐火性能差，溫度達(dá)到600時，鋼材基本喪失強(qiáng)度和剛度，鋼材容易銹蝕，銹蝕 后截面面積減小引起構(gòu)件承載力降低。鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火防腐是一個特別重要的問題。常用 的防火措施有防火涂料法、隔離法、實(shí)心包裹法、膨脹漆覆蓋法等。從施工等角度考慮，多 層住宅中可根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的部位不同分別采用厚型或薄型防火涂料，并在露明部位加涂裝飾漆 來防火。鋼結(jié)構(gòu)的防腐一般采用工廠制作時涂刷防銹漆解決，除這種必須采取的防銹措施外， 尚應(yīng)注意構(gòu)造防腐，即設(shè)計(jì)中盡量避免出現(xiàn)難于檢查、清刷和油漆之處，避免出現(xiàn)能積留濕 氣和大量灰塵的死角或凹槽。這些構(gòu)造措施可為減緩鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕速度創(chuàng)造一個良好的環(huán) 境，對鋼結(jié)構(gòu)防腐起著積極的作用。此外，選材上可以考慮采用耐火耐候鋼等防火防腐性能 優(yōu)良的鋼材，這樣可減少防火涂料的使用量，省去防銹漆，大大節(jié)約后期維護(hù)工本，不僅如 此，耐火耐候鋼還具有自愈性和永久性，即在鋼材使用中表面受擦撞或火災(zāi)后，其耐火耐候 性不變。 三、結(jié)束語 本文介紹了鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的幾點(diǎn)問題和相應(yīng)的解決方法。鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系在我國正處于一個起步階段，國家政策的導(dǎo)向，國民生活的提高對住宅提出的要求等為鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用提供了非常廣闊的前景，全國各種鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)、開發(fā)施工公司有如雨后春筍。我國鋼結(jié)構(gòu)住宅正得到大力地