钢结构住宅结构设计中若干值得注意的问题

摘要：本文根据钢结构住宅的发展现状和前景，基于镇江市某钢结构住宅试点工程的设计，重点讨论了钢结构住宅结构设计过程中若干值得注意的问题并探讨相应对策，包括钢结构住宅结构体系的布置、构件的截面选择、不同节点形式的比较和选取，墙体材料ALC板的特点，卫生间、厨房的防水设计和在平面中位置的选择，为了克服钢楼梯传音效果好的缺点，提出了一种施工简捷、值得推广的楼梯做法以及压型钢板混凝土组合楼盖体系的构造要求等。关键词：钢结构结构设计住宅0、钢结构住宅发展的前景长期以来，我国因缺少钢材而对建筑钢结构的应用加以限制，使建筑钢结构的使用限制在很小的范围内，建筑钢结构用钢量占全国钢材总产量的比重极低。1996年，我国钢产量首次突破亿吨，1998年我国钢产量已达到11434万吨，而且每年增产300万吨，形成了钢材供过于求的新形势，为发展我国的建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。随着钢产量的不断提高，经济的不断发展，对绿色环保型建筑的不断要求，钢材应用于住宅建筑主体结构是历史所趋。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程，发展以标准化、系列化、通用化，以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。国家建设部和中国工程建设标准化协会正在组织研制和开发多层轻钢结构的住宅建筑体系的结构选型，新型围护结构与隔断体系以及钢结构构件及配件，结构体系设计与施工技术，编制相应的设计与施工技术规范和规程。可以预见，不远的将来钢结构住宅的发展和应用会有新的飞跃。目前经国内广泛研究、实验分析，钢结构住宅通用体系用于民用住宅，具有独特的优势，与其它住宅通用体系相比，其主要特点是：1、自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。2、布置灵活，开间大，使房型丰富，约可提高建筑面积3%~5%。具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。3、可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。4、施工周期大大缩短。据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半，减少湿作业量，且其节能指标可达50%，属环保型绿色建筑体系。本文以笔者设计的镇江市某多层钢结构住宅试点工程为例，介绍了钢结构设计中值得注意的几个问题及其相应对策。1、钢结构住宅结构体系布置目前国内钢结构建筑体系主要有纯框架体系、框架-支撑体系、框架-核心筒体系等结构形式[1]，各种形式的优缺点分析参见文献[1]。钢结构住宅构件的截面形式分为：热轧H型钢截面，焊接H型钢截面、钢骨混凝土截面、焊接箱形截面、冷弯焊接方管或圆管截面等，各种形式的优缺点见表1。表1不同柱截面形式的性能比较Tab1differencepolesection’scapabilitycompared项目H型钢滋钢骨混凝标土钢管张钢管混凝呜土承载性能较好好一般好用钢量较多省较多省鲁施工速度剥[2]最快较慢快较快防火处理需处理不用处理难度大一般配造价畏[2]较高较省较高较省霜在设计过潮程中选用纪何种体系锋，应该综跪合考虑多喝方面的因育素，例如造突出钢结士构优势的养大柱网因娱素和适应激现代人生义活需要的遵大开间、毒易改变的论布置因素翻。为了使聚结构经济麦合理，多寒层钢结构栏住宅对结垂构布置有秒些要求。誓当然，这剥些要求不辨是绝对的蔬，而是在铺可能条件笛下这样做拉会更经济担，更合理善，主要是汤：单缎(1)泥救采用矩形忧平面或由漠矩形平面惊单元组成年的建筑平护面。壤(2)昼钟框架柱在棵房屋横向歇宜成列布动置。约(3)肥倍将支撑或毛桁架腹杆逢设在无孔桑口的分户肥墙中仅。壤啄(4)想汁采用间隔吗桁架体系沫时，房屋宁纵向走廊拘宜在横向晴桁架的中丢部。随我们设计炎的某轻钢透住宅的平草面结构布午置图，从腥图上可以训看出结构新布置采用刑了大柱网不、大开间重的结构布匙置形式，尸采用高频柄焊控接辰H命型钢体系阁。温2败、钢结构鲜住宅设计捉中若干值再得注意的钩问题讨论北在选择了丸合适的结子构体系、袭柱网布置万以后，在原设计过程熟中还要有汉以下几个柴值得注意撤的问题。隆2.1兆躺节点设计券钢结构体纱系当中，丈节点的设兰计和构件丛的设计具轰有同等的茄重要性，瑞因此必须卧给予充分想的重视。酿钢结构的经节点设计乒包括梁－孕柱节点、创梁－梁节用点、柱－塘柱节点、忘柱脚节点石、柱帽节筛点等。设乐计时应确蛾保节点的话安全可靠井，并尽量滨采用简捷商、稳定、墙可靠的施蓬工工艺，率减少或避炊免现场的卫焊缝连接烈。钢节点页的形式按凑传力特性透大体可以狐分为三类干：铰节点拜、半刚性睡节点、刚弹性节点。伴刚性、铰匆接节点的种受力性能鬼、施工工夕艺研究得成比较成熟餐，因此在版工程中取根得了广泛纱的应用。颠采用的几融种梁－柱春节点连接逐形式。由源结构布置好分析，考捷虑工程实究际情况，嚷在设计时检，多层房呈屋钢结构眼柱多采用滚焊接工字禾形或箱形处截面，由临于焊接工待字形截面案腹板比较稠薄，故在骗此弱轴方悉向与粱的落连接多采膜用铰接，奸而强轴方弊向则采用涉刚接形式拴[3]美。从图中泉我们不难再发现，铰堂节点形式睡简单，施傲工方便，胃但它使得司梁跨中弯卫矩加大，蛙增加用钢旁量，不经统济；刚性类节点构造傻复杂，但幻其有效的先降低了跨陪中弯矩，袭节约了用哲钢，有较俭好的经济坟效应；而殿半刚性节皱点应用比翅较少，主掀要是其受甚力特性比干较复杂，笔往往通过田试验来取糠得较为准束确的设计两数据。三砖种形式，脖哪一种更赶加经济可味靠，还有则待于在实季际工程中谱比较、检应验。糕2.2热米墙体材料轨的选取钉一般来说胞，为了突户出钢结构躲自重轻、以布置灵活疫、可改性唱好的特点妈，钢结构镰住宅不宜令采用传统抓的黏土砖枝或其它自供重较大的惊材料。通蚕常采用轻殖质材料，商比如：空拌心混凝土丛砌块、加测气混凝土恰、压型钢蜻板加轻质招保温材料嘴组成的复趟合墙体石、耕OS槽B斗板穴、荣C霸S柔板阅[4]暴等。目前徒使用的比横较多的是断蒸压轻质匀加气混凝斗土板纹（第Auto枪clav介edL排ight劲weig扇htC样oncr锈et影e绿）简披称宿AL助C裕板远(在块巾)脏。这种材民料质地较哲轻，具有开较好的防遭水，防渗苦透能力，邪保温性能滤好，隔声剖效果与一牛般混凝土枪空心砌块侦相当，自渔身的强度信高，施工涂方便、快隔捷。无论散做外墙还金是内隔墙压效果都比柿较理想。红在进行墙尺体的设计价时，要求大对连接件鸽的强度、黎质料和尺葡寸有准确亦的规定。学对连接方袋式充分考跃虑墙体和咏主体结构原的特性，无尽可能采搞用简捷、溪快速的连悟接方法，盟以便于施窑工，提高掏作业效率收。固2.3棒志卫生间、犹厨房设计惜卫生间和用厨房的设富计是钢结测构设计过熄程中比较物重要的环肺节。因为宗钢结构材倒料的防腐知能力相对无较弱，而旬卫生间和绣厨房是住炭宅中用水纵最多的地粪方，所以洽这两处的懒防水处理狂十分重要员。在其它适建筑体系畏中，防水顷有两种方删法：结构舞防水和材角料防水。俯在钢结构馒中，结构溉防水的效液果比较好滤。正如前暂文指出，陆框耽架磨-笔核心筒结公构体系把袄卫生间和饼厨房放在薄核心筒内研，具有良舞好的防水风性能。对草于其它结韵构体系要愁根据工程杯实际情况绒而定，比疑如对于框无架挨-依支撑体系脉采用压型餐钢板混凝落土组合楼脱板时，通患常在墙角傻处将混凝且土上茶翻画100~絮150m事m调。由于目焦前钢结构歌住宅的工尺程实例不亡是很多，斤故这方面旱还有待进搏一步研究奴、开发。偿2.4谊妈楼梯笔对其它类祖型钢结构纵建筑的楼畜梯大都采常用钢楼梯剑，而住宅险体系中则耽基本不用宋，原因是脚钢楼梯的岗传音效果终较好。故狗钢结构住柜宅中常常别采用混凝扁土楼梯或建者压型钢亚板混凝土洞组合楼梯趁。在设计再时要注意溪楼梯梁的重放置位置阻和处理，折因为通常凡情况下，浊这里会出袭现拒梁终-都梁连接，汇这种连接倦会使得被镇连接梁承幻受集中荷滴载，这样露该梁比较污容易发生曾局部失稳趴。岔该钢楼梯购采榨用弟6m增m攀钢折板做捉踏板，上劲面浇注混厅凝土，踏同板两端饿用师L50×隙6瑞角钢与楼宇梯梁（槽匪钢）通脚过接M1胡2替螺栓连接晨。这种做凳法利橡用恨40m尾m告混凝土克雄服了一般息钢梯传音闻效果好的炎弱点，同调时槽钢上旨翼缘可以懒焊接合金反楼梯扶手位，施工简券便，值得找推广。供2.5挂由楼盖体系姨多层房屋书钢结构的焰楼板必须虑有足够的简承载力、蒜刚度和整网体性，当免前较常采底用的是在付钢梁上铺成设压型钢菠板，再浇驱注砍100m祖m顾左右的钢刚筋混凝土凭板，即形肥成压型钢爬板组合楼戚板。楼盖暑梁一般采兰用简支等田高连接，幸有时也可俯做成不等陷高连接，核如采用压臭型钢板组尸合楼板时妖，为了便晶于铺设压丹型钢板，坝主次梁顶质面需相差音压型钢板恨厚度，同窜时还可以阵增大建筑泽净层高。拒在设计过瓶程中，要躲考虑钢梁幕和楼板的摇组合作用嗓，这样会蠢显著提高绝粱的承载晌力和整体升稳定性，臂并有效降盼低梁高，砖节约用钢智，降低工零程造价敲[5]桐。争压型钢板进组合混凝假土楼板，倍除了按计父算步(什并满足构吹造要猜求廊)傲在钢梁上驻焊接栓钉叔外，为了倚保证混凝赤土和压型悄钢板共同明工作，它嫌们之间应摘有连接措赠施，根据撕规范规定勒[6]番[7]专，其连接湿措施可以撑依靠压型丛钢板的纵屠向波槽或搂依靠压型除钢板的上征的压痕、躲开的小洞尸或冲成的房不闭合孔默眼，也可行以依靠压袍型钢板上隆焊接的横海向钢筋。洁3庄、结束语挑本文介绍超了钢结构蚀住宅结构秩设计过程改中应该注拒意的几点溜问题和相搏应的解决笛方法。钢闻结构住宅腊结构体系旅在我国正厉处于一个晋起步阶段正，国家政易策的导向蕉，国民生乞活的提高郑对住宅提淡出的要求资等为钢结叹构住宅结舅构体系的叠发展和应示用提供了温非常广阔坦的前景，垃全国各种际钢结构住范宅设计、败开发、施此工公司有膀如雨后春捡笋。剥本文研究激仅是一个皮起步，我木国钢结构青住宅体系稠在以下