钢结构住宅范文
时间：2023-04-11 22:48:44
导语：如何才能写好一篇钢结构住宅，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
能源是发展国民经济、改善人民生的重要物质基础。目前我国能源形势相当严峻，在今后的长时期内地将难以缓解。在我国居住面积增长10%，因居住引起的能源消耗增长约30%，如果把建房过程中所消耗的能源也计算在内，将占到一次性能源消耗总量的37%。而我国与同纬度的发达国家相比，墙体、屋顶和门窗单位面积的传热量占建筑能耗比重高达75%；且房屋的保温隔热性能相差3倍以上；我国建筑能源消耗占我国全年能源消耗总量的1/4。放任这种高耗能建筑持续发展下去，能源生产热必难以长期支撑此种浪费型需求。如果达到产业化节能减排等要求，可以将容积率提高5%，即让开发商多出5%的建筑面积，当然是一个不小的数值和效益。钢结构住宅与传统结构相比，在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势，主要体现在以下方面。
一、功能区分割灵活利用钢材强度高的特点，采用大开间柱网布置，使建筑平面能够合理分隔，灵活方便，为建筑师提供了设计的回旋余地，又给用户提供了根据不同用途改变结构的可能，可以利用非承重墙体灵活分隔室内空间，创造开放式住宅，钢结构断面小室内建筑布局灵活，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑面积8%左右。而传统结构（砖混结构、砼结构）由于材料性质限制了空间布置的自由，以往开间一般常在3.2米、3.4米、3.6米，如果过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现'肥梁胖柱'现象，不但影响美观，而且自重增大，增加造价，购房者在二次装饰时，经常由于自行改变墙置，增加隐患。
二、自重轻、抗震性能好相同建筑面积的建筑楼层，钢结构自重轻，根据比较，六层轻钢结构住宅的重量，仅相当于四层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性，能比较好的消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高钢结构自重比较轻，钢结构自重比钢筋混凝土结构要轻30%~50%;
三、工业化程度高 .施工方便、工期短混凝土住宅需要连续施工，受到施工季节的影响。钢结构住宅可以实行工厂化生产，现场安装，施工现场作业量小，减少了施工临时用地，与传统建筑材料相比，对周围环境污染小，提高了施工的机械化水平。由于钢结构本身可作为劲性结构承担结构荷载和施工荷载，施工时可以节省支模、拆模的材料，由此降低成本，大大加快施工速度。单栋钢结构住宅的主体结构从加工到现场安装完毕仅需10天左右，从基础施工到新房交付使用仅需1个月，而同类钢筋混凝土住宅则需要2个多月。
四、综合造价低
上部结构直接造价因建筑层数不同，钢结构与混凝土结构相差10％左右；上部结构仅占工程建造价的30%左右，占总投资的8~15%。采用钢结构和混凝土结构的差异只占总投资1.0％左右。 钢结构自重比混凝土结构减轻约1/3，基础的造价减少约1/4。基础占工程建造价的15%左右，占总投资的4~7%，采用钢结构基础造价可节省总投资约1.2％。所以钢结构与混凝土结构结构主体的造价持平
篇2
关键词:钢结构住宅;优点;结构体系;应用前景
改革开放以来,我国经济持续快速发展,建筑业也得到空前发展,逐步成为国民经济的支柱产业。钢结构住宅作为绿色环保的新型建筑体系,随着钢产量的大幅度提高,以及新材料、新技术的不断推出,钢结构住宅产业正健康快速发展。
1、钢结构住宅国内外的发展状况
在许多工业发达国家如美国、日本、英国、澳大利亚,钢结构建筑的发展和应用已有几十年的历史。美国钢结构住宅所占建筑总面积的比例从20世纪90年代的5%已经发展到现在的25%以上,日本及澳大利亚钢结构建筑占全部建筑的50%以上。
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。1996年我国钢产量突破1亿吨,2002年达到1.9亿吨,2005年达到3.7亿吨,已经超过了美国、日本、俄罗斯、韩国四个国家钢产量的总和。国家用钢政策从20世纪50～60年代的限制用钢,到70～80年代的节约用钢,到二十一世纪已调整为鼓励用钢,为我国建筑钢结构的发展提供了极好的条件。目前北京、天津、上海、山东莱芜、安徽马鞍山、广州、深圳等地开展中低层和高层钢结构试点工程,已经建成300～500万平方米住宅。
2、钢结构住宅的优点
钢结构住宅是目前最具有发展潜力的环保节能型住宅,突破了中国“秦砖汉瓦”式的传统建造模式,替代了传统的红砖及混凝土,完全使用工业化生产的建筑材料,集众多优点于一身,是二十一世纪人类居住环境的理想建筑。
2.1钢结构的重量轻、强度高,抗震性能好。钢结构材料的强度高,塑性和韧性好,结构延性好。用钢结构建造的住宅重量约为钢筋混凝土住宅的1/3～1/2。自重的减轻使得地震作用效果降低,一般自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度,地震作用可降低30%～40%。
2.2工业化程度高,易于实现住宅产业化。钢结构住宅的设计借助专业设计软件,大大缩短设计周期,并实现设计的标准化。所有构件工厂化加工制造,精度高,易保证质量。容易实现机械化装配,施工速度快,施工周期短,与传统住宅相比工期缩短40%以上。
2.3空间利用率高,能合理布置功能区间。由于钢材轻质高强的特点,便于形成大柱距、大开间的开放式住宅,而传统结构(如砖混结构、砼结构)由于材料性质限制了空间自由布置,如果跨度、开间过大,就会造成板厚、梁高、柱大,出现“肥梁胖柱”现象,不但影响美观,而且自重增大,增加造价。在空间使用率上,钢结构住宅使用的钢梁、钢柱的截面积比传统结构减小,所占净空面积也随之减小,使得房间使用面积增大,与传统结构相比可增加有效面积10%左右。
2.4绿色环保,节能省地。目前我国住宅体系多为砖混结构,大量使用硅酸盐水泥,在建筑物解体后产生大量的建筑垃圾,对环境造成极大破坏;砌体结构使用的实心粘土砖,浪费大量的土地资源。而钢结构住宅所用材料主要是环保型可回收材料,在建筑物拆除时,钢材可以100%回收利用。
2.5钢结构住宅保温隔热隔音效果突出,造型美观结构丰富。大多采用新型轻质墙体围护材料,不易霉变,不易虫蛀,在保温隔热隔音性能方面比传统住宅有明显优势。钢结构材料轻质高强,结构设计时可以创造出艺术性较强的建筑外形,以满足住户对不同建筑风格的要求。
3、钢结构住宅的结构体系
钢结构住宅结构体系主要由承重结构体系、支撑体系、围护结构体系和楼板结构体系组成。
3.1钢结构承重及支撑体系的组合型式有多种,应用于住宅的主要有钢框架结构体系、钢支撑框架体系、钢框架-抗剪桁架结构体系、交错桁架结构体系。钢框架体系结构简单、受力明确、平面布置灵活、结构刚度均匀、抗震性能好,属典型的柔性结构体系,其侧向刚度差;钢支撑框架结构体系通常用槽钢或角钢在墙体平面内布置垂直支撑体系,能够有效抵抗水平荷载,提高侧向刚度,减小层间位移。钢结构住宅承重体系构件一般采用热轧或高频焊接H型钢,热轧或焊接工字钢、方钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢。
篇3
关键词：钢结构住宅结构体系住宅建筑
钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，是住宅建筑的重要组成部分；由于钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好（延性好）、施工速度快、工业化程度高、质量易保证、建筑布局灵活合理等优点，使其作为一种最具备“环保、节能、工厂化”的新型结构体系，在21世纪继续得到迅速发展。
一、钢结构住宅结构体系
钢结构住宅体系区别于传统体系住宅的内容主要是指主体钢结构承重体系、护墙和内隔墙体组成的围护结构体系以及楼板结构体系。
1.钢结构承重体系的分类及其类型选择钢结构体系的种类有多种，但应用于住宅的主要形式有以下几种：
（1）纯框架结构体系。纯框架结构体系是指沿纵横方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件组成的结构体系。其特点为：可以形成较大使用空间，平面布置灵活，适应多种类型的使用功能，结构各部分刚度比较均匀，构件易于标准化、定型化、装配化，构造简单，易于施工；但是抗侧移刚度小。常用于层数不超过12层的建筑。
（2）钢框架-支撑结构体系。框架-支撑体系是在框架体系中的部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带竖向支撑的支撑框架，或在框架体系中内部设置若干榀仅承担竖向荷载的带竖向支撑的排架结构，周边则为刚接框架。这种体系具有良好的抗震性能和较大的侧向刚度，支撑结构起着剪力墙的作用，承担大部分的水平力。适用于30-40层的高层住宅结构。
（3）钢框架-剪力墙（筒体）体系。钢框架-剪力墙结构体系是指一般在钢框架内采用带竖缝的钢筋混凝土抗震墙板或内埋钢支撑的预制钢筋混凝土墙板，它可与室内横隔墙结合布置，形成房屋的主要抗侧力构件；当外部的钢框架采用3-4米左右的密柱、深梁组成钢框筒时，为钢框筒-筒体结构体系。最大适用高度较高。
（4）空间错列桁架结构体系。空间错列桁架结构体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。是一种经济、实用、高效的新型结构体系。通常用于15-20层的住宅建筑。
2.围护结构体系
围护墙体及隔墙等均应采用轻质材料或幕墙等，同时应有将墙体风力或地震作用传给框架的可靠传力体系或墙骨架体系；外墙可采用蒸压轻质加气混凝土墙板(ALC板)、SRC复合保温墙板、钢丝网复合保温板轻质复合墙板，内墙材料一般采用加气混凝土轻质墙板、轻钢龙骨石膏板、ALC轻质砌块等。屋盖体系尽量采用有檩体系，屋面材料可与楼面相同，也可采用彩色压型钢板防水屋面系统，该系统特点为：具有良好的防水防腐效果、屋面隔热保温性能好、可以丰厚建筑物的外形。
3.楼板结构体系
楼面结构由钢梁和楼面板组合而成。钢结构住宅结构中，楼板必须有足够的刚度、强度和整体稳定性，还要具有较好的隔声、防火和防腐性能，目前楼板结构一般有以下几种形式：
（1）压型钢板混凝土组合楼板。由于要满足楼板1.5小时的防火要求，其上须浇80厚的混凝土，采用蝶型压型钢板楼板总厚度将达130～150mm；由于组合楼板担负着传递水平力的作用，故而钢梁与压型钢板连接处应设置必要的栓钉，设计时考虑钢梁与楼板的组合作用，可显著提高梁的承载力及稳定性，有效降低梁高。
（2）预制预应力混凝土叠合楼板。预制预应力混凝土叠合楼板是指钢梁与预制预应力混凝土薄板连接，上浇混凝土薄板从而形成叠合装配整体结构，其中预制的单个构件在工厂制造，然后将其运至现场装配；这种结构的主要优点是：机械化程度高、工期短、可采用预应力技术及高强度钢材、预制部分体积小、重量轻、运输吊装方便；可以降低楼板造价
（3）现浇楼板采用工具式支撑楼板，其优点是整体性好、装修方便、但模板较费，钢筋与钢梁的连接和构造比较复杂，且施工周期较长，同时为保证混凝土楼板与钢梁的共同作用，钢梁上翼缘也必须设置必要的栓钉。
二、钢结构住宅体系的经济分析及应用
钢结构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,主要体现在以下方面。
1.设计制造周期短,设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短;同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现场的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精确度,可以大大减少项目建设周期。
2.能够合理布置功能区间
与传统住宅建筑相比较，可以采用大开间柱网布置,使建筑平面利用非承重墙体灵活分隔室内空间,形成开放式住宅。同时,可以利用钢结构连接简单的特点,在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小,可以增加使用面积,提高使用率。
3.承载强度高,抗震性能优越
相同的荷载,钢结构截面最小，相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,由于钢结构重量轻，其本身所受的地震作用小，且钢材具有高延性,有较好的耗能能力；因此,抗震性能好,结构安全度高。
4.施工方面优势突出
钢结构的大部分构件在工厂生产,运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，在我国北方地区施工时与现浇钢筋混凝土相比其不受施工季节的影响；施工现场作业量小,减少了施工临时用地,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平；由于钢结构本身可作为劲性结构承担结构荷载和施工荷载,施工时可以节省支模、拆模的材料,由此降低成本,大大加快施工速度。
5.综合造价低
钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重比较轻,地基的处理比较容易,基础型式简单,可以降低基础的造价；钢结构施工机械化高的特点,减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。从经济效益角度讲，楼层越高，造价越低；规模越大，成本越小，6－7层的多层成本最高，但综合效益十分可观。
6.符合住宅产业化和可持续发展的要求
钢结构适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起,实现综合成套应用,将设计、生产、施工安装一体化,提高住宅的产业化水平。钢结构比传统结构的拆除更容易实施,钢材回收利用率高、拆除成本低、污染较小,符合可持续发展的要求。
篇4
关键词：钢结构住宅；结构设计；原则；要点
中图分类号：TU391 文献标识码：A
一、前言 钢结构住宅是以工厂化生产的钢柱、钢梁为骨架，加上轻质墙板等新型材料作为内隔墙、围护结构建造而成的，与其他结构相比优越性明显。钢结构住宅的出现是社会发展、城市化发展的必然要求，是未来建筑发展重要内容。一方面经济水平不断发展，人民生活水平不断提高，对住宅的要求更为多样化，应用钢材作为建筑的主体结构已经成为必然趋势，钢结构住宅的出现符合社会发展和人们需求；另一方面，钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构，在我国钢铁工业快速发展的背景下，钢材产量明显提高。钢材生产也向商品化、标准化社会化、专业化、通用化的方向发展，为钢结构住宅提供了材料基础、为钢结构设计提供了有利的条件。在钢结构住宅建造中要特别注意钢结构住宅设计方案的合理科学，才能保证钢结构住宅的实用性、安全性以及美观性的统一。
二、钢结构住宅的特点 1、钢结构住宅符合住宅产业化和可持续发展的要求 一方面钢结构住宅产业化水平高，钢结构将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起，适合工厂批量化大规模生产，工业化、商品化程度高。而且将设计、生产、施工、安装形成一体化效应，实现综合成套应用体系，有利于提高住宅的产业化水平；另一方面，随着城市化进程的不断推进，城市不断建设发展，城市改造工作非常重要。钢结构拆除施工技术比传统结构更为简单方便。而且钢材回收利用率高、污染较小，拆除成本低，符合可持续的科学发展观要求。
2、钢结构住宅设计建造优越性明显
一方面钢结构住宅设计建造周期短。钢结构具有工厂预制、现场安装的特点，借助于计算机和专业化结构分析软件，通过网络计算机和数控机床结合，将前期设计和现场的生产手段相结合，使得设计生产一体化，具有极高的效率和精确度，建设周期短。而且修改和调整非常方便，可以减少工程建设周期。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期，可缩短三分之一；另一方面钢结构住宅综合造价低。钢结构施工机械化水平高,减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。而且钢结构承载力高、构件截面小，与砼结构和砖混结构相比，本身中量比较小，上部结构重量轻可以降低基础造价，可以采用天然基础型式建造地基，从而减少整个工程的支出。
另外钢结构住宅在施工方面优势突出。钢结构的大部分构件在工厂生产，受季节条件限制小，可全天候作业。而且运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，施工现场作业量小,减少了施工临时用地。钢结构与传统建筑材料相比，利用率高、回收率高，环境污染小、机械化水平高，大大提升了施工速度和施工质量水平。3、钢结构住宅实用性大
一方面钢结构承载强度高，抗震性能优越 ，使用周期长。相同的荷载，钢结构截面最小；相同的截面，钢结构承载力最大。钢结构重量轻，本身所受的地震作用小。而且，钢材具有高延性和较好的耗能能力，抗震性能好，结构安全度高；另一方面，钢结构住宅能够合理布置功能区间。利用钢结构连接简单的特点，更好地应用错层、跃层结构。利用钢材强度高的特点，采用大开间柱网布置，使建筑平面分隔灵活，使室内布置呈多样化。利用非承重墙体灵活分隔室内空间，给用户提供了根据不同用途改变结构的可能，形成开放式住宅。而且由于钢结构住宅的构件截面尺寸小，可以增加使用面积，提高得房率。三、钢结构住宅设计应注意的问题1、钢结构设计要安全可靠
钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠，并为构件生产、运输、安装提供保障。 结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；钢结构设计生产尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；钢结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证整个结构安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构构件应便于运输、便于维护。而且还要注意钢结构使用价值和观赏价值兼备。
2、钢结构住宅设计要实用、安全 钢结构住宅设计要发挥钢结构的优势，住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称，而且避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板；注意设计深度，保证达到有关的规定要求；注意解决钢结构住宅建筑防腐蚀、防火、防震问题。做好钢结构防锈、防腐处理，使结构布置符合规则性要求，提高防震能力，保证钢结构住宅的实用安全性统一。 四、钢结构住宅的设计技术要点1、判断钢结构在住宅设计中的适用性
在进行钢结构住宅设计、选用结构设计方案之前，要充分考察住宅项目建设是否适合用钢结构 。钢结构通常用于大跨度、高层、荷载、体型复杂或有较大振动、密封性要求高、吊车起重量大、要求能便于安装拆卸的结构。为了避免不必要的经济损失，要认真考察钢结构在住宅设计中的适用性。2、确定结构选型与结构布置 “概念设计”这一理念应贯穿于在钢结构设计的整体过程中，运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，它在结构选型与布置阶段尤其重要。国内常见的钢结构类型主要有：框架、塔桅索膜、网架、平面架、轻钢等。在钢结构选型环节，要注意依据结构设计中主体系与分体系之间试验现象、破坏机理、工程经验、力学关系与震害等因素的综合深入分析，从而全面性整体性的选择最为科学、合理的结构，并且注意合理布置细节。 3、分析结构、预估截面
住宅设计在确定钢结构选型和布置后要注意对钢结构进行分析，以便钢结构于在实际设计中的合理应用，例如利用线弹性分析钢结构。另外还需对构件截面作初步估算，包括梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。这些也是钢结构住宅设计的重要环节。 4、其他设计要点
篇5
关键词：钢结构；住宅；结构形式。
钢结构住宅在欧美日本等经济发达国家的发展已经有几十年的历史了，凭着良好的抗震性、灵活可变的空间划分、环保等优点，迅速发展壮大。与之相对应的是国内钢结构住宅方面才刚刚起步。制约钢结构住宅发展的根本原因是生产力上的落后。1996年，我国钢产量首次突破亿吨，成为世界第一产钢大国。对用钢政策由限制用钢到合理用钢再到鼓励用钢，这为发展我国钢钢结构住宅发展创造了极好的时机。同时政府及时提出在建筑业中提倡使用钢结构，在组织上采取了一些措施，并且调整了政策，出台了一系列的积极发展的方针，也编制了一些相应的规范、规程及计算软件。钢结构住宅作为住宅产业化的发展方向之一，也进入实质性启动阶段。
钢结构住宅由于其自身的优点，在实际当中得到人们的青睐。其结构形式是有很多的，每种形式所适用的范围和情况也是不尽相同的。
1.低层（1～3层）结构体系
1.1框架结构体系
这种体系在低层钢结构住宅中得到较早的应用，它构造简单，施工速度快，技术难度小，同时由于低层住宅对水平荷载的要求不高，避开了框架结构弹性刚度差的缺点。梁与柱之间的连接采用刚接，各部分刚度分布均匀。框架体系是一种延性体系，在建筑设计和平面布置上还具有很大的灵活性。
1.2轻钢龙骨结构体系
这种体系是随着钢结构技术不断成熟而产生的，已经成为低层钢结构住宅主要的结构体系之一。从目前国外已经应用的轻钢龙骨结构体系来看，它主要可以分为：冷弯薄壁型钢格构式结构体系和热轧型钢龙骨结构体系两种。冷弯型钢截面形状合理，力学性能良好，与截面积相同的热轧型钢相比，其回转半径可增大50%～60%，截面惯性矩和截面抵抗矩可增大50%～180%。此外，冷弯型钢因材料冷加工后出现的冷弯效应现象可使其强度有所提高。目前由于我国的发展情况，别墅类建筑不是我国住宅消费的主要对象。
但是随着我国经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，尤其是大量新型城镇的建设以及建设现代化农村的推进，冷弯型钢具有广阔的发展市场和潜力，值得我们注意。
2.多高层结构体系
2.1 纯框架结构体系
钢框架结构体系出现的比较早，是一种成熟和基本的结构体系。可分为半刚接框架和全刚接框架，半刚接框架的梁柱连接节点不承受荷载产生的端弯矩；全刚接框架的则需要考虑。由于钢框架结构的抗侧力刚度较小，所以建造高度受到限制，一般不超过12层，如果过高的话，需要加大加强结构截面和节点设计，导致不经济。
2.2 框架—支撑体系
该结构体系以楼房的框架体系为基础，沿房屋的纵、横两个方向均布置一定数量的竖向支撑所形成的结构体系称为框架—支撑体系，简称框—撑体系。由于支撑部位的不同框—撑体系又分为中心支撑和偏心支撑。中心支撑（轴交支撑）的特征是：支撑的每个节点处，各杆的轴心线交汇于一点。偏心支撑（偏交支撑）的特征是；支撑斜杆与梁、柱的轴线不是交汇于一点，而是偏离一段距离，形成一个先于支撑斜杆屈服的“消能梁段”，偏心支撑框架的每根杆件应至少有一段与框架梁连接，并在斜杆与梁交点至柱之间或至同一跨内另一斜杆与梁交点之间形成消能梁段。
2.3 框架—剪力墙体系
在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，就组成了框架一剪力墙结构体系。钢框架一剪力墙结构中，由于剪力墙刚度大，剪力墙将承担大部分水平力（有时甚至可达80%～90%），是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高，钢框架则承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时也承担少部分水平力。该体系可细分为：
钢框架-混凝土剪力墙体系、钢框架-带缝混凝土剪力墙体系、钢框架-钢板剪力墙体系是以及钢框架-带缝钢板剪力墙体系。钢框架-剪力墙结构比钢框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件（隔墙及外墙）的损坏。这样无论在非地震区还是地震区，这种结构都可用来建造较高的高层住宅，在我国己有很多工程采用。此类结构体系适用于抗震设防烈度为8度或9度、总层数超过12层的钢结构房屋。
2.4 框架—混凝土核心筒结构
该体系是以卫生间（或楼、电梯间）组成四周封闭的现浇钢筋混凝土核心筒，与热轧H型钢框架结合成组合结构。筒体角部可配置小钢柱以增加延性并方便安装。其优点是结构受力分工明确，核心筒抗侧移刚度极强，主要承担水平荷载（占结构抗侧移总刚度的90%以上）；由于是现浇核心筒，卫生间的防水性能佳，可有效避免其他结构形式因施工不当容易渗水造成的钢构件锈蚀；可采用滑模施工，施工速度介于纯钢结构和混凝土结构之间，经济上比钢筋混凝土结构略高。国内己有较多的应用经验，如果建筑结构布置合理，结构抗震设计设防妥当，是值得推广的一种多高层住宅结构形式。
①多层（6层）钢结构住宅结构体系优选：
7度区：框架一支撑体系（型钢柱）和框架一支撑体系（钢管混凝土柱）的最终性能指标差不多，钢框架一筒体体系不理想。
8度区：框架一支撑体系（钢管混凝土柱）最优，框架一支撑体系（型钢柱）次之，钢框架一筒体体系最差。
②高层（12层）钢结构住宅结构体系优选：
7度区：框架一支撑体系（钢管混凝土柱）最优，框架一支撑体系（型钢柱）次之，钢框架一筒体体系在最后，但三种方案的差别并不大。
8度区：框架一支撑体系（钢管混凝土柱）最优，框架一支撑体系（型钢柱）次之，钢框架一筒体体系在最差。
③高层（18层）钢结构住宅结构体系优选：
7度区：钢框架一筒体体系最优，框架一支撑体系（钢管混凝土柱）次之，框架一支撑体系（型钢柱）在最差，但三种方案的差别并不明显。
8度区：框架一支撑体系（钢管混凝土柱）最优，框架一支撑体系（型钢柱）次之，钢框架一筒体体系最差，但三种方案的差别并不明显。
3.结论及建议：
①框架结构：开间大、使用灵活，受力明确，框架杆件类型少，其缺点：侧向刚度较差，层间位移较大，根据其受力特点看出该体系一般更适用于6层以下的多层建筑，不适于强震区的高层建筑；而且用于高层建筑经济性相对较差。
②框架—支撑结构：由钢桁架组成的支撑，与剪力墙相比在达到同样的刚度下其重量要小。用于高层住宅结构，经济性好。其缺点：构件节间尺寸较小，导致支撑构件及节点数量均较多。传力路线较长，抗侧效果较差。该体系比纯框架体系侧向刚度大，常用于多层及高层钢结构，应用较广；而且当房屋层数较高时，该体系要比纯框架体系经济。
③框架—剪力墙结构：这种体系总体来说受力性能良好，支撑构件相对较经济，且能与隔墙布置相结合。不足之处是现场安装比较困难，制作比较复杂。该体系同框架-支撑体系一样，常用于多层及高层结构，应用较广；而且从受力特点看出，带缝剪力墙体抗震性能较好，较适用于地震区。
④框架—筒体结构：侧向刚度大于钢框架结构，结构造价介于钢结构和钢筋混凝土结构之间。在水平地震力作用下，混凝土核心筒开裂，将导致结构刚度减小，而加大钢框架的剪力，钢框架需按双重抗侧力体系设防，另外混凝土核心筒的施工误差远大于钢结构。
参考文献
篇6
【关键词】钢结构；局限性；前景展望
1 钢结构住宅结构上的优势
1.1 能合理布置功能区间
利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔，灵活方便，创造开放式住宅。而传统结构（砖混结构、砼结构）由于材料性质限制了空间布置的自由，如果开间过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现“肥梁胖柱”现象，不但影响美观，而且自重增大，增加造价，购房者在二次装饰时，经常由于自行改变墙置，增加隐患。
1.2 钢结构住宅空间利用率高
在空间使用率上，钢结构的断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8%左右。在建筑风格上，钢结构建筑也更显灵活丰富，户内空间可多方案分割，可以满足不同用户的需求。
1.3 自重轻、抗震性能好
相同建筑面积的建筑楼层，钢结构自重轻，根据比较，六层轻钢结构住宅的重量，仅相当于四层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性，能比较好的消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高。
2 钢结构住宅经济性优势
2.1 施工方便、工期短
钢结构构件，可以实行工厂化生产，现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期可缩短1/3，而且可节省支模材料。
2.2 综合造价低
由于自重轻，基础费用降低，总体用料减少，直接成本降低，建设工期短，间接费又可减少，所以综合造价低。
2.3 符合住宅产业化和可持续发展的要求
钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高住宅产业化的水平。
另外，钢材报废后可实现100％废品再回收利用，所以称“钢结构建筑”为“绿色建筑”毫不为过，它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式。
3 钢结构住宅发展阻力（颈瓶）分析
3.1 社会认可度
钢结构住宅的发展面临的首要问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需要一个过程。轻钢结构住宅体系是在国外尤其是北美地区木结构住宅的基础上发展起来的，这两种体系虽然在国外已经十分成熟和完善，但是对于我国来说却完全是新东西，因而各种困难几乎无处不在。中国的消费者由于长期以来住惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅，从慢慢开始接受到逐步喜欢轻钢结构住宅，也需要一个渐进的过程。
3.2 发展钢结构住宅技术上还不够成熟
钢结构体系住宅成套技术，由于过去缺乏技术引导，市场需求没有达到产业化程度，因此，我国的相关产品功能性单一，工业化程度不高，产品质量还不能满足住宅产业化标准的要求。目前，该技术零散而不系统，技术水平及标准参差不齐，不配套，需进一步研究创新并进行整合。
此外，在建材和部品方面，目前建造轻钢结构试验工程所需材料许多要从国外运来，甚至有些由外商在中国大陆委托加工的部件，往往也只能到国外去采购，在国内市场上一时还找不到。这也制约了钢结构住宅的发展和推广。
3.3 专业技术人才缺乏
在人员方面，由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及轻钢结构住宅体系，因此我国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，而更加缺乏的是熟练技术工人，所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度，但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干。
3.4 工程造价问题
目前轻钢结构住宅在我国大陆的报价大约是同条件传统混凝土结构住宅的1.5倍左右，国内消费者近期还难以接受。然而这种价格在国外比起其它结构形式住宅的造价来说，却具有很强的竞争力，这也就是为什么轻钢结构住宅体系在国外能够蓬勃发展的原因。任何新技术的产生与发展都是与所处社会的技术经济背景相联系、相适应的，目前美、日、欧等发达国家和地区，人均GDP约为我国的40至50倍，劳动力价格约为我国的20至30倍，因此，符合产业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比我国更易被市场接受。而我国由于科技和生产力发展水平较低，劳动力价格便宜，尽管轻钢结构住宅的性能和舒适度较高，但其对于传统建筑形式住宅的竞争优势反倒不够明显。因而市场接受起来比较缓慢。
3.5 缺乏有针对性的钢结构住宅规范及相应标准
我国的标准规范是针对几十年来大量使用的结构体系编制的，轻钢结构住宅体系此前在我国属于技术空白，所以不能满足我国现行强制性规范的某些条文。例如我国建国以后建造的建筑物多采用砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料，由此导致我国的《建筑设计防火规范》在材料选用方面似乎较国外苛刻，轻钢结构住宅难以满足其要求。这种与国内规范不衔接的状况，使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段，都会遇到数不尽的障碍与麻烦。
3.6 钢结构住宅本身缺陷
钢结构防火能力差。经过防火处理的钢结构的耐火时间也只有2～3个小时，远远逊色于砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。
3.7 缺乏相适应的建筑管理模式
在建筑管理方面，我国现行的建筑管理模式与轻钢结构住宅这种工业化生产方式也不适应，我国加入WTO以后，国外许多住宅生产企业希望进入中国大陆市场，但是他们搞不清自己来到中国后应当申领什么资质，属于什么身份--设计单位？施工单位？集成商？还是制造商？
4 钢结构住宅发展前景展望
按发达国家的最低水平推算，我国钢结构用钢量至少有3600万吨的发展空间。在近期内，国家将大力发展钢结构建筑，力争每年建筑钢结构用钢将占全国钢材总产量的3％以上，年均钢材消费量为350万吨至400万吨；到2015年，将再翻一番，全国建筑钢结构用钢材占钢材总产量的6％以上，由此可见，钢结构住宅市场前景十分广阔。住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。
5 结束语
随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在我国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构住宅，是我国生产力发展到一定阶段的必然产物，它是符合国家产业政策的推广项目。
参考文献：
[1]吕晓静.住宅钢结构的静力性能及稳定性分析[J]. 城市建设, 2009（1） .
[2]杨波.耗能减震钢结构住宅的分析与展望[J].标准化设计, 2009（12）.
[3]胡小龙. 多高层钢结构住宅建筑体系设计与发展[J]. 山西建筑, 2008（5）.
篇7
关键词：钢结构住宅建筑设计探讨
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
一、钢结构住宅建筑设计的一般原则
1、促使平面设计趋向网格化原则
钢结构住宅建筑的框架结构决定了钢结构住宅建筑平面设计趋向网格化。建立在建筑模数制基础上的网格应满足联系结构和建筑的纽带。网格有多种，可以是均匀的，也可以是不均匀的。
2、促使钢结构住宅功能设计更加开放化原则
现代的社会需要使钢结构住宅建筑的功能设计趋向开放化，同时钢结构住宅的结构特性也为建筑功能设计的开放化创造了条件。现代社会生活的多元化发展，使人们的个性得到了进一步的张扬，人们越来越要求住宅这个特殊的商品在具有灵活的功能设计上，以适应他们的这种要求．平面功能的开放设计正是满足这种要求的有效方法之一。
3、更加专业的剖面设计原则
钢结构住宅的建筑剖面设计的专业化始终归因于钢结构建筑设计的复杂性。钢结构住宅底层是否架空、剖面层高的最终确定、顶层层高和屋面形式的确定、结构是否错层等等，都要求对剖面设计进行专门研究，需要进行详细的特殊的剖面设计。
4、保证住宅建筑设计整体化原则
一般的建筑设计师对于钢结构建筑的结构体系不是很了解，因此，一般的建筑设计师在进行钢结构建筑设计时，经常会无从下手，被钢结构建筑的结构所困。而较好的钢结构住宅设计师经常会从钢结构建筑的结构体系出发，力求在设计上有所突破。所以说，钢结构住宅建筑设计应该追求建筑设计和结构设计的整体化。
二、钢结构建筑设计的重点
1、钢结构住宅建筑设计构思
钢结构住宅的构思一方面体现了常规意义上的建筑构思成果, 另一方面更是对钢材这种材料灵活运用的表现。设计钢结构住宅的建筑师必须同结构工程师、设备工程师、甚至机械工程师密切配合, 以保证建筑构思能够在特定的技术条件下得以实施。建筑师只有在深入了解材料的特性、材料所能创造的结构形式及相应的技术措施以后, 才能有更广泛的构思能力, 才能使自己的构思更具有独特性和创造性, 而且方案的可实施性才能更强。
2、钢结构住宅建筑的具体设计
（1）平面设计
户型单元是住宅楼组合中的基本单位，它的方案设计优化在整个住宅建筑设计方案优化中占有极其重要的位置，因此，钢结构住宅建筑设计首先要从研究住宅单元平面人手。钢结构住宅户型单元设计方案优化首先要优化设计步骤。在进行钢结构住宅户型单元设计之前，必须对户型单元的建筑内容进行综合详尽的剖析，即从不同角度并用多种方法去展示它的内容因素。在对户型单元设计内容因素进行全面的，深入的剖析以后，着手进行户型单元设计构思。
任何住宅建筑设计都是在一定的约束条件下进行的。因此，在钢结构住宅户型单元方案的排列与组合中，首先应对制约因素进行分析。
钢结构住宅建筑设计约束因素除应遵守国家建筑法规和技术规范外，还应注意以下方面：
第一，柱网布置应满足规则性要求，宜以住宅单元或套型为单位实现模块化，以模块的平接、接和对称凹接、凸接等多种拼接适应总平面布置的变化。
第二，柱网的合理选用。柱网过大，需要梁构件大，为满足强柱弱梁的抗震要求的柱截面也会增大，总用钢量也会随之增加，从而影响住宅建筑造价。
第三，住宅平面应按模数规定布置。在钢结构住宅的设计中即要考虑到房屋功能方面的要求，又要考虑到钢结构的施工、加工方面的要求，住宅房间平面按模数规定设计，有利于结构构件的模数化以及连接节点的标准化，最终有利于钢结构住宅的生产与施工。
（2）剖面设计
传统结构由于结构布置的局限，受施工等多方面因素的制约而大多使用矩形剖面。钢结构住宅房间的剖面形状与结构本身有着密切的联系，根据钢结构住宅结构形式的特点，可以突破传统的结构形式，大胆尝试各种非矩形剖面。但非矩形剖面与房间的空间组合、家具摆设以及人们的传统习惯有着不可避免的冲突，还需设计人员进一步研究完善。
与传统结构设计相比，钢结构住宅建筑剖面设计可以有效地节省空间高度。由于钢结构采用钢梁、钢柱等构件，要比原有的钢筋混凝土梁或柱截面小，截面的宽度和高度可以有效地减小，这样不仅可以从建筑平面上节省结构所占用的空间，同时也有效地降低了房间上部的梁的高度，在同等建筑净高的情况下，房间的建筑层高可以显著地下降，而且住宅的建筑高度也可以得到控制，即在同样的建筑高度下，建筑的层数可以增加，可显著提高房地产商的经济效益。
（3）立面造型设计
现有的钢结构住宅在考虑形体和造型的方面，还是沿用了传统砖混住宅的形式。设计造型时，主要还是从设计方法上考虑如何通过建筑设计的手段，而不是纯工艺技术的方法，来体现钢结构住宅的特征，不让人觉得钢构件的暴露显得粗野，而是给人以简洁、格调清晰的印象，由于钢结构可以实现大跨度、大空间，因此其开窗所受限制就减到最小。南北立面尽量用大开窗，结合厨卫服务空间墙面开窗少的特点，采用虚实对比的构图方式；材料上采用规则水平线条的实墙与晶莹光洁的玻璃形成对比，同时考虑采用新型外墙保温材料，满足建筑节能减排的要求；色彩上，大胆采用纯度上的色彩进行对比，给人以活跃的现代气息。
三、钢结构住宅体系的设计措施
钢结构住宅体系与一般的住宅体系不同，钢结构住宅体系主要指主体钢结构承重体系、围护系统的结构体系以及楼板结构体系。
1、钢结构承重体系的分类
钢结构承重体系的分类有很多种类，但是应用于住宅体系结构的形式主要有纯框架结构体系、钢框架—支撑结构体系、空间错列桁架结构体系等钢结构体系。其中纯钢架结构体系是指纵横方向的主要是框架作为抵抗水平抗侧力和承重的构件组成的结构体系，这种结构形式的特点主要是可以形成较大的使用空间、平面布置灵活以及钢结构各部分的刚度均匀，构件简单，施工容易等特点。钢框架支撑结构的体系主要是在框架体系中的部分框架柱之间设立竖向的支撑形成的支撑框架，在住宅建筑的设计中采用这种形式的建筑特点是支撑结构可以承载很大的水平力，抗震性能好等优点，这种结构形式主要使用于30 到40 层的高层住宅的建筑。空间错列列桁架结构体系主要是由房屋的跨度和外侧的柱子等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度和建筑楼层的层高相等，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板的一端放在桁架的上弦，另一端放在相邻桁架的下弦。这种钢结构的特点主要是实用性能好，并且经济。这种钢结构形式一般使用于15 到20 层的中高层住宅的建筑。
2、围护结构与主体结构设计的一体化
在国外的住宅建筑中，常见的住宅体系的设计是维护结构与主体结构设计的一体化。在住宅建筑中采用这种结构形式的特点是具有良好的防水性和防腐蚀性，并且屋面的保温隔热效果比较好，而且还可以使建筑的外形丰厚。但是我国的住宅体系，通常把维护结构的设计和主体结构的设计分开进行设计，这样不仅经济效果不好，而且还会增加工期。
3、楼板结构体系的设计
楼面的结构主要有楼面板和钢梁组合而成的，钢结构住宅在设计的过程中，必须应该保证楼板有足够的强度和刚度以及整体稳定性，并且还应该具有防火、隔音以及防水、防腐蚀性能等。在现在的钢结构的楼板结构体系中，主要有以下几种形式：
（1）预制预应力混凝土叠合楼板，这种结构形式主要是指将钢梁与预制预应力混凝土的薄板进行连接，然后在上面浇混凝土薄板形成的叠合装配整体结构。这种结构形式的特点主要是机械化程度高、运输吊装方便，可以采用高强度钢材和预应力技术。
（2）压型钢板混凝土组合楼板，这种结构形式，主要采用蝶形压型的钢板楼板的总厚度应该达到130 mm 到150mm，并且由于组合楼板需要承受传递平衡力的作用，因此应该在钢梁与压型钢板的结合处设置栓钉，并且在设计的过程中，应该综合考虑楼板以及钢梁的组合作用，这样可以提高梁的稳定性和承载能力。
四、结束语
随着钢结构住宅在我国建筑行业的不断推广应用，越来越多的人将会喜爱这一结构形式。与此同时，也会给钢结构应用技术不断提出新的技术要求，需要我们在这一领域不断探索和前进。
【参考文献】
[1] 胡孜华．浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J]．中国建设教育，2007，8．
[2] 蔡玉春，钢结构住宅设计中防火问题的对策研究[J]．钢结构，2007，3．
篇8
［关键词］钢结构住宅优化设计设计思路应用
钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，是住宅建筑的重要组成部分；由于钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好（延性好）、施工速度快、工业化程度高、质量易保证、建筑布局灵活合理等优点，使其作为一种最具备“环保、节能、工厂化”的新型结构体系，在 21世纪继续得到迅速发展。
一、钢结构在住宅应用的优势
钢结构在住宅建筑中应用的优势主要体现在以下几个方面:
1设计制造周期短,设计生产一体化
现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短,设计中的修改和调整非常方便。同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现场的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精确度,可以大大减少项目建设周期。
2有利合理布置功能区间
在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化。传统住宅由于所
用材料的性质,限制了空间布置的自由。钢结构住宅可以利用钢材强度高的特点,采用大开间柱网布置,使建筑平面分隔灵活,可以利用非承重墙体灵活分隔室内空间,形成开放式住宅。同时,利用钢结构连接简单的特点,在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小,可以增加使用面积,提高得房率。下图以某花园二期为例，从图中可见柱截面很小：
图2标准层平面图
3承载强度高,抗震性能好
相同的荷载,钢结构截面最小,相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,由于钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受的地震作用小;而且,钢材具有高延性,有较好的耗能能力,因此,抗震性能好,结构安全度高。
4施工优势突出,综合造价低
现浇混凝土需要连续施工,在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产,运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装,可全天候作业。施工现场作业量小,减少了施工临时用地,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平。施工时可以节省支模、拆模的材料,由此降低成本,大大加快施工速度。资金价值在施工中充分体现,减少资金成本,对开发商的销售和资金回笼极为有利。钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,自重比较轻,地基的处理比较容易,可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大,上部结构重量轻可以降低基础的造价,从而减少整个项目的投资。
5符合节约型社会建设的要求
钢结构适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起,实现综合成套应用,将设计、生产、施工、安装一体化,提高住宅的产业化水平。今后随着城市建设的发展,城市改造需要拆除大量的旧建筑,钢结构比传统结构的拆除更容易实施,钢材回收利用率高、拆除成本低、污染较小,符合可持续发展的要求。当然,钢结构也有一些缺点,如防火能力差、易锈蚀等。但这些问题随着科技的发展,设计的改进,先进的防火材料、防锈涂料及新型耐火耐候钢的出现将得到很好的解决。
二、钢结构住宅的体系优选
钢结构住宅体系区别于传统体系住宅的内容主要是指主体钢结构体系、围护结构体系以及楼盖结构体系。
1主体钢结构体系优选
钢结构体系的形式有多种,但应用于住宅的主要可分为钢框架体系、钢框架―支撑体系、钢框架―剪力墙体系、钢框架―核心筒体系、交错桁架体系等。结构体系应根据安全可靠、经济合理、施工方便等原则,并结合建筑功能、建筑模块及建筑围护等要求合理选用。从构件的截面形式上可分为:H型截面、钢骨混凝土截面、圆钢管内灌混凝土等。各种柱截面形式的性能比较见表1。
2围护结构体系优选
钢结构住宅的围护结构包括外墙板、隔墙板和屋面板,是住宅结构的重要组成部分。外墙板的连接必须可靠并具有足够的延性和适当的转动能力,满足在设防烈度下主体结构层间变形的要求;隔墙板与钢结构有可靠的连接并具有抗震延性;屋面板应具有可靠的搁置、防滑和连接,具有适当的变形能力。围护结构对住宅建筑功能与经济性有十分重要的影响,也是目前钢结构住宅体系中有一定技术难度的研究开发内容。护结构主要采用轻混凝土板、太空板、夹心板等。内墙品种较多,常用的为轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板等。屋面板多选用压型钢板,它具有良好的外观效果与防水和抗腐蚀能力,还有自重轻、施工快捷等特点,同时还可兼有模板与组合承重的功能,并便于施工。
3楼盖结构体系优选
楼盖体系是建筑的重要组成部分,它既要承受竖向荷载又需传递水平荷载,因此它在平面内外都需足够的强度、刚度。同时,还需要一定的抗裂性,以满足建筑功能抗渗、抗漏的要求。目前,最常用的是现浇钢筋混凝土楼板,优点是成本低、防火性能好、整体性强,缺点是需要大量摸板和支撑,施工速度慢、周期长;压型钢板组合楼盖,施工方便、速度快、抗裂性能好,在高层钢结构建筑中已普遍采用。但由于压型钢板兼作钢筋用时,需进行防火处理,而仅作模板用时成本过高,因此在多层、小高层住宅中的应用应做好综合效益比较分析后再确定。
三、钢结构住宅的设计优化
在选择了合适的结构体系、柱网布置以后,在钢结构住宅设计过程中还要从以下三个方面进行优化。
1钢结构住宅节点的优化设计
钢结构体系当中,节点的设计和构件的设计具有同等的重要性,因此必须给予充分的重视。钢结构的节点设计包括梁―柱节点、梁―梁节点、柱―柱节点、柱脚节点、柱头节点等。设计时应确保节点的安全可靠,并尽量采用简捷、稳定、可靠的施工工艺,减少或避免现场的焊缝连接。钢结构节点的形式按传力特性可以分为三类:铰节点、半刚性节点、刚性节点。由结构布置分析,考虑工程实际情况,在设计时,多层房屋钢结构柱多采用焊接工字形或箱形截面,在此弱轴方向与梁的连接多采用铰接,而强轴方向则采用刚接形式。铰节点形式简单,施工方便,但它使得梁跨中弯矩加大,增加用钢量,不经济;刚性节点构造复杂,但其有效的降低了跨中弯矩,节约了用钢,有较好的经济效应;而半刚性节点应用比较少,主要是其受力特性比较复杂,往往通过试验来取得较为准确的设计数据。三种形式,哪一种更加经济可靠,还有待于在实际工程中比较、检验。
2钢结构住宅墙体的优化设计
一般来说,为了突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点,钢结构住宅墙体通常采用轻质材料,目前使用的比较多的是蒸压轻质加气混凝土板(AutoclavedLightweightConcrete)简称ALC板(块)。这种材料质地较轻,具有较好的防水、防渗透能力,保温性能好,隔声效果与一般混凝土空心砌块相当,自身的强度高,施工方便、快捷。无论做外墙还是内隔墙效果都比较理想。在进行墙体的设计时,要求对连接件的强度、质料和尺寸有准确的规定。对连接方式充分考虑墙体和主体结构的特性,尽可能采用简捷、快速的连接方法,以便于施工,提高作业效率。
3钢结构住宅卫生间、厨房的优化设计
卫生间和厨房的设计是钢结构设计过程中比较重要的环节。因为钢结构材料的防腐能力相对较弱,而卫生间和厨房是住宅中用水最多的地方,所以这两处的防水处理十分重要。在钢结构中,结构防水的效果比较好。例如,框架―核心筒结构体系把卫生间和厨房放在核心筒内,具有良好的防水性能。对于其它结构体系要根据工程实际情况而定,比如对于框架-支撑体系采用压型钢板混凝土组合楼板时,通常在墙角处将混凝土上翻100～150mm。由于目前钢结构住宅的工程实例不是很多,故这方面还有待进一步研究、开发。
四、结束语
篇9
【关键词】建筑钢结构；住宅；结构体系；结构布置
1 钢结构住宅概述
改革开放以来,我国的钢产量有了很大的提高,特别是从1997年以后,我国的钢产量连续四年超过亿吨。与此形成鲜明对比的是，钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为2%。而在钢结构用钢量中,建筑钢结构用钢量又仅占10%,这与我国作为产钢大国的地位是很不相称的。为此,国家相关各部委制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施，住建部将钢结构住宅体系的开发和应用作为我国建筑业用钢的突破点，并且制定了《钢结构住宅建筑体系产业化技术导则》和《钢框架核心筒住宅建筑体系技术导则》。
钢结构住宅具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、结构构件尺寸小、工业化程度高的特点，同时钢结构又是可重复利用的绿色环保材料，因此钢结构住宅是符合国家产业政策的推广项目。随着国家禁用实心粘土砖和限制使用空心粘土砖的政策的推出,加快住宅产业化进程、积极推广钢结构住宅体系已迫在眉睫。然而，我国的钢结构住宅尚处于探索起步阶段，这种体系在钢结构防火、梁柱节点做法、楼板形式、配套墙体材料、经济性及市场可接受程度上尚有许多不完善之处。从前几年开始，全国陆续出现了一批钢结构住宅试点项目，结合国外发展较为成熟的建筑钢结构住宅工程，现对常见的建筑钢结构住宅体系作一介绍。
2 钢结构住宅结构体系
钢结构住宅结构体系大致可分为以下几种形式：钢框架-混凝土筒体混合结构体系、钢框架支撑结构体系、钢框架-预制混凝土墙体框剪结构体系、纯钢框架结构体系、错列桁架结构体系、轻钢龙骨结构体系。
2.1 钢框架-混凝土筒体混合结构体系
钢-混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间，采用钢筋混凝土形成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架。这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来，外周梁柱连接一般采用刚性连接，而楼面钢梁与混凝土墙则采用铰结。由于混凝土承担了绝大部分的水平力，故而混合结构的位移控制指标可参照钢筋混凝土结构采用。
该体系受力特点为结构整体破坏属于弯剪型，结构破坏主要集中于混凝土芯筒，特别是结构下部的混凝土筒体四角，对这些部位应予加强，保证筒体的延性。体系的不足之处是芯筒为混凝土，重量减少不是很多，现场浇捣混凝土的工作量仍然较大。从建筑平面布置的角度来看，柱子一般布置在阳台或转角部位，以利于住户的装修处理。
2.2 钢框架支撑结构体系
对于多层及小高层建筑，可在建筑的外墙，结合门窗位置布置双向交叉支撑，支撑可采用角钢、槽钢或圆钢,可按拉杆设计。在轻钢住宅结构中，支撑也不一定必须从下到上同一位置设置，也可跳格布置，其目的主要是为了增加结构的刚度。
对高层住宅，可选择山墙和内墙布置中心支撑或偏心支撑。值得注意的是，当采用单斜柱体系时，应设置不同倾斜方向的两组单斜杆，以抵抗双向地震作用，在节点方面，若支撑足以承受建筑物的全部侧向力作用，则梁柱可做成铰接，如支撑不足以承受建筑物的全部侧向力作用，则梁柱可部分或全部做成刚接。
2.3 钢框架―预制混凝土墙体框剪结构体系
这种体系一般预制混凝土墙体中均埋有钢板支撑，它只有在支撑点处于钢框架相连，而且混凝土墙板与框架梁柱留有空隙。从受力上来说，它仍是一种支撑，但其特点是内藏钢板按强度控制设置，不考虑屈曲。
对混凝土墙体应双面配筋，且双面钢筋应互相拉结，在钢支撑端部范围内，应设置加强构造钢筋，如采用梅花形钢筋、螺旋形钢筋、钢箍等。这种体系受力性能良好，支撑构件相对较经济，且能与隔墙布置相结合，但现场安装比较困难，制作比较复杂。
2.4 纯钢框架结构体系
这种体系受力明确，使用灵活，制作安装简单，施工速度较快，但为抵抗侧向力所需梁柱截面较大，一般可用于6层以下的多层建筑，且一般情况下，梁柱节点应采用刚接。这种体系用于高层建筑经济性较差。
2.5 错列桁架结构体系
错列桁架结构体系产生于20世纪60年代，由美国麻省理工学院首先提出，并成功用于多个公寓及旅馆建筑中。该体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。这种体系的受力特点为：水平力主要通过楼板传至相邻桁架的斜腹杆，如此水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层支撑传至基础，楼层间的柱子主要承受轴力，其所受的剪力和弯矩很小。由于桁架有整层高，所以整个体系刚度较大，一般不需要增加柱子刚度以控制位移，由于错列桁架结构体系中柱子主要承受轴力，其柱截面强轴可布置在纵向，故其纵向侧移刚度亦较大，这种体系的用钢量可较框架结构减少30～40％，因此该体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系。
2.6 轻钢龙骨结构体系
轻钢龙骨结构体系主要用于中低层住宅或别墅，大致可分为两类，一类为以冷弯C型钢组成的龙骨体系，另一类以小型热轧型钢组成的龙骨结构体系。轻钢龙骨体系一般由柱、梁、天龙骨、地龙骨及中间腰支撑通过配套扣件和加劲件用自攻螺钉连接而成，梁柱构件厚度在1～3mm之间，柱子间距约为400~600mm。
其主要受力机理为：柱子与上下龙骨及支撑或隔板组成受力墙壁，竖向力由楼面梁传至墙壁的天龙骨，再通过柱子传至基础；水平力由作为隔板的楼板传至受力墙壁再传至基础。由于在传力过程中，墙面板承受了一定的剪力，并提供了必要的刚度，故墙面板应满足一定的要求。
该体系的优点为组成体系的构件尺寸较小，可将结构构件隐藏在墙体内部，有利于建筑布置和室内美观，且保温性能良好，梁柱均为铰接，省却现场焊接及高强螺栓的费用，而且受力墙体也可在工厂整体拼装，加快了施工进度。其缺点为梁柱铰接不适合于强震区的高层建筑，国内该体系尚缺乏工程经验，冷弯型钢品种较少。
3 小结
钢结构住宅在我国有着广阔的发展前景，这一结构形式已经在发达国家被证明符合民用住宅的发展方向，且得到我国住建部等部门的大力推广，潜力巨大。建筑钢结构的体系形式较多，特点各异，需根据工程项目实际情况选择合适的结构体系，并在设计和建造过程中积累实践经验，对体系进行完善和改进。
参考文献
[1]汤泓，徐亚丰，白首晏；我国钢结构的发展综述[J]；西部探矿工程，2005，104(1):145-146.
[2]柴昶；我国建筑钢结构用钢材的现状与展望[J]；钢结构，2001，16(1):1-6.
篇10
Abstract： The popularization and application of the steel structure housing is the inevitable trend of the development of China's housing industrialization. Through comparative analysis of the advantages and disadvantages to common structure form of the steel structure housing， the applicability principle of the structure form was put forward， method of improving lateral force resisting performance was proposed， in order to further promote the steel structure residential structure system， which provides a theoretical reference for in the application domestic building trade， and points out effective approaches of industrialization development of the steel structure housing.
关键词： 钢结构住宅；结构形式；抗侧力性能；产业化发展
Key words： steel structure housing；structure；lateral force resisting performance；industrialization development
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0130-02
0 引言
钢结构住宅以其“环保、节能、工业化”和“绿色建筑”等特征成为了二十一世纪住宅建筑业的主导方向之一。我国对钢结构住宅技术的应用和发展也提出了更明确的要求，为此，建立系统的理论研究和发展规划对钢结构住宅体系产业化的迅猛发展起着至关重要的作用。
1 国内外钢结构住宅研究现状
现代钢结构房屋建筑体系诞生于20世纪初，在一些发达国家的发展己有上百年的历史，工业化生产和预制装配程度较高。世界各国逐步形成自己独特的钢结构住宅体系I1]。自1960年以来，美国就开始发展冷成型钢结构建筑[2]。20世纪80年代，1984年TarpyTS对螺栓连接的冷成型构件墙体的抗剪性能进行了研究[3]。1982年wolfeR.w对有石膏板填充的冷成型钢构件墙的极限承载力进行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型钢结构住宅中单片墙体以及整体结构在地震荷载下的性能[5]。而我国的钢结构住宅发展较晚，与发达国家相比，国内建筑钢结构行业仍是一个朝阳产业，新材料、新技术、新结构体系、新应用领域不断出现。要加快建设钢结构行业的发展，对现有建筑钢结构设计规范的更新、完善或补充，以及对新的结构体系和新的应用领域的建筑钢结构设计规范的编制工作显得非常紧急。
2 钢结构住宅的技术性分析
2.1 钢结构住宅主体结构体系比较 钢结构住宅技术体系并不是简单的用钢材替代混凝土和砌体作为支承结构，而是以钢结构为主体结构，另外还包括围护结构、钢结构防火、钢结构防腐及建筑设备的一个综合技术体系。钢结构住宅主体结构体系一般有以下形式：①纯钢框架体系；②冷弯C型钢龙骨体系及热轧型钢龙骨体系；③钢框架支撑体系；④钢框架-剪力墙系；⑤钢框架-混凝土组合结构体系；⑥错列桁架体系。上述各类结构形式综合比较如表1所示。
在这几种结构体系中，前两种结构体系主要用于低层钢结构住宅，其他可适用于多高层钢结构住宅。而且从表中可以看出钢结构住宅的共同缺点为抗侧力性能比较差。为进一步推进钢结构住宅结构体系在国内建筑的应用，对于该结构体系尚需进行深入的研究。
2.2 提高钢结构住宅的抗侧力性能方法 轻钢结构住宅的结构体系与传统砖混结构或混凝土结构住宅体系有很大的不同，它主要由轻钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。而轻钢龙骨体系是一种新型的结构形式相对于其它结构形式的轻钢结构住宅，轻钢龙骨体系的研究和应用更不成熟、不完善，更需要加强研究力度。关于低层轻钢龙骨住宅的试验和理论研究主要集中研究复合墙体的抗侧力性能的研究，2008年武汉理工大学高景辉对轻钢龙骨墙体的破坏模式做了分析，得出自攻螺栓连接破坏时一种主要因素，通过有限元参数分析发现，影响轻钢龙骨复合墙体抗剪性能的最关键因素是自攻螺栓的数量，其次是墙体的尺寸、支撑。2010年浙江工业大学郎晟颉在静力分析的基础上研究了复合墙体的滞回性能与抗震性能，得出了随着墙板厚度的增加，墙体抗侧承载力随着墙板材料不同有不同程度的提高，导轨与墙板的间距对墙体抗侧性能影响最大。同年武汉理工大学张翠萍对三种不同支撑的轻钢龙骨墙体：轻钢龙骨刚架体系、轻钢龙骨刚架支撑体系、轻钢龙骨刚架端支撑体系，进行了抗侧力性能分析，得出带支撑的墙体的抗侧极限承载力能满足带蒙皮的组合墙体的抗侧力性能的研究。
3 钢结构住宅的产业化发展
钢结构住宅有着重量轻、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环保效果好等特点，作为未来住宅的发展方向，人们正在逐渐关注它、接受它。目前的问题是，我国建筑钢材消费严重偏低，且绝对量相差非常之大。如何加大建筑业中各类钢结构建筑的使用比例，大力推进建筑钢结构产业的快速发展，提高建筑用钢在国家总钢材产量中的份额，将是摆在在我们面前的重要课题。由于市场经济尚不完善，建筑钢结构产业的发展过于迅猛，长期以来自发形成的我国建筑钢结构产业链配置存在较严重的问题，而改变这种现状更加需要推进技术创新和成套技术集成体系的应用，使科技转化为实际生产力，促进住宅产业化的发展。如果我们能实现钢结构住宅的产业化生产，住宅建设及相关产业的劳动生产率将大大提高，其具有的广泛的社会、经济效益会更加明显地展现在社会经济的各领域，并被市场认可和接受。而进行产业化发展的关键是影响钢结构住宅经济性的主要因素，如施工技术及施工组织设计的选择；钢材的选用；结构体系设计，围护及其它配套体系的发展及产品更新；钢结构的防火、防腐处理；原材料价格，尤其是钢材价格的上下波动；部品部件的产业化、社会化水平、标准化生产；部品部件的设计、制造、安装等等。针对影响钢结构住宅成本的主要因素，从成本控制的角度对供应链管理、产业化、标准化、企业管理等理论，通过加强钢结构住宅领域的供应链管理，部品部件的生产社会化，住宅区的产业化运作，及公司管理理念的创新、提高管理水平，国家政策等一系列措施，寻求钢结构住宅的成本控制的对策，增强钢结构住宅与传统混凝土住宅的竞争优势，从而改善钢结构住宅面临的建造成本较高、市场份额小、
社会对钢结构住宅的认识程度不够等现状，吸引更多的社会主体参与到钢结构住宅建设领域中，来促进钢结构住宅的基本建设、应用与推广。
参考文献：
[1]周涛.钢结构住宅技术体系及其建筑设计研究以多层、小高层住宅为例[D].北京建筑工程学院，硕士论文，2004.
[2]Yuwei.wen.Cold—formedsteeldesign[M].Newyork： Wiley，1985.
[3]TarpyT·S·Shear resistanee of steel stud wanll Panels. Proe Seventh Int SPeeialty Confon Cold Formed Steel Struetures，1984：203～248.
