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1鋼結構住宅結構設計的現狀

1.1鋼結構住宅的定義

鋼結構建筑體系的主體結構體現在一般分為鋼框架結構體系、鋼框架核心筒結構體系、鋼框架-支撐結構體系、鋼框架-剪力墻結構體系、交錯桁架結構體系和輕鋼結構住宅體系。

1.2鋼結構住宅的主要特點

一般情況下，在梁高相同的條件下，鋼結構的開間要比混凝土結構的開間大50%左右，所以鋼結構體系的建筑布置可以更加靈活，為住宅空間的搭配提供了很大的自由度。這種大自由度與高建材強度的結合基本就是鋼結構住宅的最大優勢。通過該比較可以看出，雖然鋼結構在具體應用中造價成本較高，但是造價比和建筑重量等因素都遠遠超出單純的混凝土結構。在經過詳細的論證之后，鋼結構的應用被通過，以下是該小區的鋼結構住宅的最終設計方案。

1.3鋼結構住宅在河北省具體可行性

目前，河北省的建筑行業發展還比較粗放，要達到節能減排、保護環境的要求，就必須進行住宅的統一產業化，鋼結構住宅所需鋼材一般都是產業化生產，符合建筑業產業集群和保護環境節能減排的要求，能成為住宅產業化發展的有力推動技術。鋼結構住宅的另一個優勢是施工工期較短和施工所需人員少，有效地節約了勞動成本和勞動力，為經濟發展轉型做出了較大貢獻。

2鋼結構住宅設計中遇到的具體問題以及解決策略

2.1鋼結構住宅的設計規范

根據2001年原國家建設部印發的《鋼結構住宅產業化技術導則》，鋼結構住宅在初期設計的過程中，應該遵守以下規范。1）總體設計方面：鋼結構住宅建筑應該滿足標準化、定型化、多樣化和通用化的原則，在鋼結構住宅的各部分設計中應該嚴格做到模數協調，在總體設計方面追求鋼結構建筑的建筑、結構、水電暖氣綜合設計的原則。2）平面設計方面：應該充分體現鋼結構設計的系列化原則，充分適應鋼結構構件的標準化設計和標準化應用，要做到標準化與多樣化組合的結合，實現多樣模塊化以應對多種建筑情況，考慮梁、柱、樓板等實際情況進行鋼結構設計中的模塊化設計，充分適應鋼結構住宅個性化、多樣化和可操作性的需要。3）豎向設計方面：樓板構造的選型應該充分考慮到受力、隔音和管線布置等要素來合理確定層高，在管線鋪設方面應該盡量使用空閑的空間來集中鋪設管線，易于管線的維修管理等。4）圍護結構方面：圍護結構應該對抗震性能和連結性有較高的要求，圍護結構的墻體應該采用輕質且高強的墻體，確保隔熱、保溫、隔音、防水、防火和防裂等各方面的綜合性能，對墻面涂料也要有較高的要求。

2.2鋼結構節點的設計

一般情況下，鉸接點的形式較為簡易，施工也較為方便，但是它會使梁跨中彎矩加大，從而增加建筑的鋼材用量，剛性節點形式復雜，但是對鋼材的利用有所節約，與之相比，半剛性節點由于其復雜的受力特性，應用較為罕見。根據實際情況調查，在選用鋼結構進行住宅建筑的企業中，半剛性節點的應用率僅為10%，說明它的技術還需要進一步提升。

2.3鋼結構建筑墻體材料的選用

鋼結構的特點是輕便、靈活，所以在墻體材料的選擇方面，要符合其特點，不適合采用黏土磚等質量較大的材料，而應該采用空心混凝土砌塊、加氣混凝土和壓型鋼板與輕質保溫材料組成的符合墻體或者CS板、OSB板等。這些輕質材料的防水和放滲透能力都比較好，保溫效果也很好，施工較為簡便，作為建筑墻體的強度也足夠。在墻體設計的過程中，要注重對連接件的詳細參數有所規定，以減少施工的復雜程度，從另一個方面來說，詳細的參數也有利于提高設計的精確性。

2.4鋼結構建筑中的廚衛設計

廚衛設計在鋼結構設計中占有很重要的地位，其重要的原因是因為廚衛設計比較考研鋼結構設計的鋼材防腐蝕和防水能力，鋼結構住宅設計中，結構防水比較實用，框架結構體系要把衛生間和廚房放到核心筒內，其他的結構體系則需要根據工程的實際情況來決定。

2.5鋼材的防火問題

鋼結構雖然有著各種優點，但作為一種常見的金屬，它必須要考慮防火、防水和防腐蝕的問題，鋼材的耐腐蝕性、耐熱性都比較差，一旦被熱源、腐蝕源或者水源靠近太長時間，就極易產生問題，對鋼材的承載能力產生一定的損傷。以一般的建筑用鋼材（Q235或a345）為例，在全負荷的狀態下，失去靜態平衡穩定性的溫度極值大約500℃，在300℃以上時就會產生一定危險，如果在發生火災的情況下，火場溫度大約800℃以上，鋼材結構遠遠達不到防火要求。鋼材防火措施中較為常用的是防火涂料或者在外面包裹混凝土等，而事實上這就喪失了鋼結構本身的優勢。合適的鋼結構住宅的防火措施可以分為主動防火措施和被動防火措施，主動防火措施一般有防火探測和警報系統、消防噴淋系統（氣體、液體、泡沫滅火）、防火隔離區等，而被動防火措施則主要利用各種技術對鋼材的防火性能進行強化，一般情況下有以下幾種形式：使用外包保護層對鋼材進行保護使其耐火性增加的外包法，外包法一般有實體外包（如混凝土外包）或者板材外包（如防火石膏板外包）等；利用膨脹材料使鋼材在受熱時材料產生膨脹，以形成一層耐火保護層；將鋼材設計成空心注水也是防火的良好方法，可是這種方法的造價和技術要求都比較高，不適合廣泛應用；或者把鋼結構屏蔽在耐火材料建造成的墻體中，但是這會導致建筑的有效使用面積有所減少。

2.6鋼材的防腐蝕和防水問題

鋼材防腐蝕和防水的問題重點都在于在某種環境下保護鋼材不受極端環境的影響，從而產生惡劣的形狀變化，所以兩者之間有一定互相參考的元素。鋼材本身在酸性或者化學氣霧的情況下容易受到腐蝕，從而影響建筑的質量安全，在成本允許的情況下可以采取特殊耐候鋼，但更多的情況下，還是要采取一定措施來降低建筑成本。

3結語

住宅設計中鋼結構住宅是建筑結構設計發展的趨勢，目前，鋼結構住宅設計中仍然存在著各種各樣的問題需要廣大的建筑工作者進行研究和探索，并在實踐中不斷發展鋼結構住宅結構設計的理論水平和實踐水平，為我國建筑行業的更好發展和建筑質量的提高打下堅實的基礎。

作者:劉占宗 單位:河北省城鄉規劃設計研究院