鋼結(jié)構(gòu)住宅的平面、立面、剖面及節(jié)能設(shè)計(jì),建筑設(shè)計(jì)論文

鋼結(jié)構(gòu)住宅的平面、立面、剖面及節(jié)能設(shè)計(jì),建筑設(shè)計(jì)論文前言.變革傳統(tǒng)的建筑理念,使建筑具備環(huán)保、節(jié)能、工業(yè)化即綠色建筑的特征,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展和建筑科技進(jìn)步的必然趨勢(shì),也是人類的共同理想.與傳統(tǒng)的住宅建筑構(gòu)造形式相比,鋼構(gòu)造是一種最符合綠色建筑特征的構(gòu)造形式.它最容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)的工廠化、施工的裝配化和機(jī)械化、產(chǎn)品供給的社會(huì)化和市場(chǎng)消費(fèi)的系列化.能夠預(yù)期,隨著高效建筑鋼材的開發(fā)和鋼構(gòu)造應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,21世紀(jì)將會(huì)是鋼構(gòu)造住宅建筑興起的世紀(jì).作為鋼構(gòu)造住宅的設(shè)計(jì)者,學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(鋼構(gòu)造住宅)的輔導(dǎo)者在設(shè)計(jì)實(shí)踐中體會(huì)到了其存在和發(fā)展的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了鋼構(gòu)造住宅在今后推廣和應(yīng)用中所亟待解決的問題.鋼構(gòu)造住宅的建筑設(shè)計(jì)是鋼構(gòu)造住宅設(shè)計(jì)的重要組成部分,現(xiàn)以多層鋼構(gòu)造住宅設(shè)計(jì)為例,介紹設(shè)計(jì)鋼構(gòu)造住宅在建筑方面值得注意的幾個(gè)重點(diǎn)問題及其相應(yīng)對(duì)策.1平面設(shè)計(jì)住宅的平面功能是住宅建筑設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)與歸宿點(diǎn).從社會(huì)學(xué)的角度看,住宅平面組織應(yīng)該是居民生活方式的反映.鋼構(gòu)造住宅建筑設(shè)計(jì)約束因素除應(yīng)遵守國(guó)家建筑法規(guī)和技術(shù)規(guī)范外,還應(yīng)注意下面方面.1.1柱網(wǎng)布置應(yīng)知足規(guī)則性要求多層鋼構(gòu)造住宅的構(gòu)造大多采用框架構(gòu)造體系,不適宜軸線錯(cuò)開較多,形心和質(zhì)心距離較大和易于產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)的住宅平面,柱網(wǎng)布置應(yīng)知足規(guī)則性要求,宜以住宅單元或套型為單位實(shí)現(xiàn)模塊化,以模塊的平接、錯(cuò)接、對(duì)稱接、凹凸接等多種拼接適應(yīng)總平面布置的變化.1.2柱距確實(shí)定與經(jīng)濟(jì)要求有關(guān)過小的柱距將導(dǎo)致柱子數(shù)量增加,致使構(gòu)造用鋼量增加;而過大的柱距,將導(dǎo)致需采用較大的梁截面高度,除可能影響設(shè)備管道的通行外,尤其會(huì)增加建筑的層高,進(jìn)而使建筑的造價(jià)及使用維護(hù)費(fèi)用的增加.一般框架構(gòu)造較合適的柱網(wǎng)尺寸為6m~12m[1].1.3住宅平面應(yīng)按模數(shù)規(guī)定布置住宅功能的多樣性要求房間的開間、面寬均有較大的變化,反映到構(gòu)造構(gòu)件上,會(huì)帶來構(gòu)造構(gòu)件如梁、柱的用料、斷面尺寸、大小等的不同.與傳統(tǒng)砌體構(gòu)造建筑不同,鋼構(gòu)件不能在現(xiàn)場(chǎng)自由加工、任意增加其長(zhǎng)短,同時(shí)鋼節(jié)點(diǎn)所用的連接件的用料、尺寸變化也比擬多樣,這增加了工廠加工制作的難度,而且提高了制作成本,同時(shí)也給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來困難,不利于施工速度的提高.因而,在鋼構(gòu)造住宅的設(shè)計(jì)中既要考慮到房屋功能方面的要求,又要考慮到鋼構(gòu)造的施工、加工方面的要求,使鋼構(gòu)造住宅設(shè)計(jì)向模數(shù)化、體系化的方向發(fā)展.對(duì)房間跨度進(jìn)行模數(shù)規(guī)定,有利于鋼構(gòu)造計(jì)算,同時(shí)有利于構(gòu)造構(gòu)件的模數(shù)化以及連接節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化,因此最終有利于鋼構(gòu)造住宅的生產(chǎn)與施工.1.4平面布置的靈敏性由于鋼構(gòu)造具有強(qiáng)度高、能夠?qū)崿F(xiàn)大開間、高凈空的特點(diǎn),因此在住宅設(shè)計(jì)時(shí)能夠?qū)鹘y(tǒng)磚混構(gòu)造住宅的很多承重墻改為輕質(zhì)隔墻.由于隔墻的輕質(zhì)化和可拆改化,寓居空間的大小能夠靈敏布置,能夠最大限度地知足住戶對(duì)住宅的功能和設(shè)備的高檔次的需求.除了樓梯間、廚房、衛(wèi)浴等部分的功能確定之外,住宅中的其他部分均可由輕質(zhì)隔墻來完成分區(qū),在有限的不變體限定下,能夠創(chuàng)造出無限的自由戶型,知足了人們對(duì)住宅多樣化功能的需要.一般來講,磚混構(gòu)造住宅的靈敏性設(shè)計(jì)只能到達(dá)一級(jí),一般粱柱體系的鋼筋混凝土空間構(gòu)造體系的住宅的平面靈敏性能夠到達(dá)二級(jí),而鋼構(gòu)造住宅的靈敏性則能夠到達(dá)五級(jí)[2].從上述靈敏性的分析中,我們不但了解到鋼構(gòu)造住宅比磚混構(gòu)造住宅和鋼筋混凝土框架構(gòu)造住宅在平面設(shè)計(jì)上,有著無法比較的靈敏性的優(yōu)點(diǎn),同樣在日后的使用、改造和拆除方面都有著明顯的優(yōu)越性.1.5廚房、衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)研究開放住宅(或研究住宅的靈敏性),一個(gè)關(guān)鍵的問題就是廚房衛(wèi)生間的設(shè)計(jì).第一,廚房、衛(wèi)生間的位置應(yīng)靠近混凝土核心筒或混凝土剪力墻,避開鋼構(gòu)造承重構(gòu)件,以利于鋼構(gòu)件的防火、防腐處理.第二,為了到達(dá)同層檢修的目的,讓廚房、衛(wèi)生間地面整體下沉,再用輕質(zhì)材料回填.假如是整體廚房、衛(wèi)生間盒子間,已包括了廚房、衛(wèi)生間的6個(gè)面,原有的地面也應(yīng)該下沉.廚房、衛(wèi)生間地面整體下沉的做法,并不僅僅是鋼構(gòu)造住宅的特殊要求,其他構(gòu)造形式的住宅的廚房、衛(wèi)生間設(shè)計(jì)也應(yīng)該朝這個(gè)方向發(fā)展,它能夠解決上下樓層之間滲水的矛盾.第三、廚房、衛(wèi)生間應(yīng)采取整體化設(shè)計(jì),廚衛(wèi)設(shè)備應(yīng)符合模數(shù)協(xié)調(diào)原則;實(shí)行工廠預(yù)制成品、現(xiàn)場(chǎng)組裝并為一次裝修到位創(chuàng)造條件.2立面設(shè)計(jì)2.1體型設(shè)計(jì)當(dāng)前我們國(guó)家大多數(shù)的鋼構(gòu)造住宅由于構(gòu)造跨度的需要,多采用一些簡(jiǎn)單體型,往往使整個(gè)體型比擬呆板.但這一特點(diǎn)恰恰符合節(jié)能建筑設(shè)計(jì)技術(shù),平整的墻面能夠增加南向敞開度,加大日照面積;窗戶的設(shè)置有利于組織良好的室內(nèi)通風(fēng),并保證夜晚室外涼快清爽的氣流進(jìn)入洞口后能覆蓋室內(nèi)平面,在人體高度范圍內(nèi)通過.因而,應(yīng)將鋼構(gòu)造住宅建筑體型塑造的重點(diǎn)放在屋頂、門窗、雨篷、檐口等的形式上,用以追求變化.這是區(qū)別于其他建筑構(gòu)造的.2.2立面設(shè)計(jì)鋼構(gòu)造住宅在建筑立面沒計(jì)中,能夠利用外圍護(hù)構(gòu)造本身材料質(zhì)感的不同并配合個(gè)性墻體色彩,將鋼構(gòu)造住宅處理得更豐富;可以以根據(jù)建筑造型的需要,在建筑入口、陽(yáng)臺(tái)、雨篷及樓梯間頂部架設(shè)構(gòu)造鋼架,再配以符合建筑個(gè)性的裝飾材料,精心設(shè)計(jì)能夠獲得較為理想的造型效果.2.3協(xié)調(diào)鋼構(gòu)造住宅的外墻板與住宅平面開間關(guān)系鋼構(gòu)造住宅外墻除需知足各項(xiàng)技術(shù)要求外,還應(yīng)采用與住宅平面相協(xié)調(diào)的模數(shù)體系,以有利于建筑外立面的洞口設(shè)置(包括門洞及窗洞).設(shè)計(jì)經(jīng)過中需要考慮采光窗與外墻墻板的模數(shù)關(guān)系,采光、通風(fēng)及立面造型方面能夠到達(dá)建筑設(shè)計(jì)要求,同時(shí)使外墻板之間、外墻板與鋼構(gòu)件之間的連接安全合理、構(gòu)造方便,并為構(gòu)件制作、運(yùn)輸、吊裝創(chuàng)造條件.3剖面設(shè)計(jì).由于鋼材的材料特性,使得同樣跨度時(shí)的鋼梁、柱斷面尺寸都比混凝土梁、柱小,這樣有利于建筑室內(nèi)空間的設(shè)計(jì).但鋼構(gòu)造梁、柱與樓板的連接方式與混凝土梁、板的連接有所不同,住宅根據(jù)2.8m的層高,除去鋼梁截面高度0.5m(以跨度最大鋼梁截面高度計(jì)),在減去樓板厚度,室內(nèi)凈高小于2.2m,根據(jù)原有的住宅層高標(biāo)準(zhǔn)不能很好地知足寓居要求,因而建議住宅方案的層高定為3.0m.4節(jié)能設(shè)計(jì)固然鋼構(gòu)造住宅相較于傳統(tǒng)建筑材料住宅而言有著非常多的優(yōu)勢(shì),但是鋼材的熱導(dǎo)率卻是混凝土的30多倍[3].所以鋼構(gòu)造住宅在保溫節(jié)能上需要進(jìn)行更為細(xì)致的設(shè)計(jì)與建設(shè).當(dāng)下鋼構(gòu)造節(jié)能構(gòu)造基本都是從下面幾個(gè)方面出發(fā):4.1住宅建筑的朝向住宅建筑的朝向選擇很重要,以南北向或接近南北向?yàn)楹?冬季應(yīng)有適量的陽(yáng)光射入室內(nèi),并盡量避免冷風(fēng)直接吹襲;夏季則盡量減少太陽(yáng)直射室內(nèi)及外墻面.主要房間宜設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽(yáng)的部位,減小圍護(hù)構(gòu)造的散熱量.4.2提高圍護(hù)構(gòu)造的熱工性能建筑空間內(nèi)熱環(huán)境的優(yōu)劣,取決于室外自然環(huán)境和圍護(hù)構(gòu)造的熱工性能.據(jù)統(tǒng)計(jì),建筑物通過圍護(hù)構(gòu)造散失的熱量大約占整個(gè)熱量損失的70%左右.因而,建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)通過控制窗墻比和改善外墻、屋面、樓地面、門窗、樓梯間等建筑圍護(hù)構(gòu)造的熱工性能,來實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%的目的[4].4.3建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)上盡量減少熱橋的出現(xiàn)熱橋是鋼構(gòu)造住宅中應(yīng)該著重注意的地方.所謂熱橋就是在建筑中由于多種構(gòu)造因素,使得建筑圍護(hù)構(gòu)造的局部位置導(dǎo)熱率增大,與建筑總體導(dǎo)熱率不匹配,進(jìn)而出現(xiàn)熱量大量流失的部位.通常情況下,熱橋在建筑的構(gòu)造當(dāng)中很難完全回避,譬如T型拐角處、建筑樓板層處.但是鋼構(gòu)造住宅又具有非常靈敏多變的設(shè)計(jì),所以這對(duì)于熱橋的控制提供了很大的幫助.4.4鋼構(gòu)造住宅內(nèi)部設(shè)置熱阻斷部分在住宅的關(guān)鍵部位進(jìn)行鋼材的開孔處理,這樣既不會(huì)對(duì)建筑的力學(xué)性能造成影響,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)很好的建筑節(jié)能效果.5結(jié)語設(shè)計(jì)鋼構(gòu)造住宅應(yīng)尊重住宅使用的根本要求,鋼構(gòu)造僅僅僅是建筑中承重體系和服務(wù)部分,它不是建筑使用中的主要成分.鋼構(gòu)造住宅設(shè)計(jì)首先要遵循住宅建筑設(shè)計(jì)中的一般原則,然后才是發(fā)揮鋼構(gòu)造的優(yōu)勢(shì),單純突出鋼構(gòu)造而不考慮生活的舒適性、不能知足人文要求的鋼構(gòu)造住宅項(xiàng)目是沒有市場(chǎng)的.鋼構(gòu)造住宅建筑設(shè)計(jì)中需要解決的問題還有很多如建筑方案、建筑設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的問題、建筑構(gòu)造、建筑節(jié)能、裝修等方面存在的問題,這都需要從事鋼構(gòu)造住宅設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)人員在今后的實(shí)踐中研究解決.以下為參考文獻(xiàn):