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摘 要：我国的住宅建设经历了很长时间的发展，材料与工艺都有了极大提升。根据住宅的使用情况，钢结构住宅具有抗震性好、强度高、污染少、使用率高等优点，极受欢迎，是很多住宅建筑的首选。使用钢结构进行住宅建设能够提高住宅的居住功能水平与产业化水平，本文也据此对多层钢结构住宅设计进行探讨，以期对住宅建设有所助益。
关键词：高层；钢结构；住宅设计；结构设计
中图分类号： TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）05-0024-01
1 钢结构住宅的优点
在住宅建筑采用高层钢结构材料进行设计优点如下：
1.1一体化的生产、短周期的设计
钢结构有效利用高科技的计算机以及专门的分析设计软件，进行结构分析，大大缩短了设计的完成周期。同时，钢结构应用比较灵活，其便捷的特性，使其能够进行现场安装，将前期的设计工作与现场的施工进行结合，通过数控以及计算机软件，使得在设计完成以后，得以即时加工制作，工作精确度与效率获得极大提升，建设周期大大缩短。
1.2 高强的承载度、抗震性
由于钢材质的特点，使其承载程度较其他材质强，也就是说相同承载面的前提下，钢材质的承载程度就比其他材质的承载程度要高的多。现阶段，世界进入了地震高发期，抗震能力成为了建筑设计的重要衡量因素。在抗震设防区中，钢结构的重量较轻，轻钢住宅的质量约为砖混结构质量的2/3，钢结构相比于其他材料抗震性能好，同时具有加强抗震性能力的耗能能力、高延性，因此其安全度也是非常高的。
1.3 强大施工优势，低廉综合造价
钢结构大部分构件在工厂加工完成，在施工现场可全天候进行组装。如此，施工现场的工作量大大下降，占用面积与对周围环境的影响与污染都大大降低。施工时可节省支模、拆模的材料，成本降低。
2 钢结构住宅结构设计体系
2.1 框架—支撑体系
支撑体系主要由框架体系构成。梁、板、柱子等构成了框架体系的基本组件。框架结构体系由于其结构的布置比较方便，另外，钢材质的硬度分布比较均匀，延展性较好，可以形成较大的结构空间。但框架结构的侧向刚度比较少，容易受水平荷载影响发生较大位移，使得钢结构有受到破坏的可能。在高层建筑住宅中，由于住宅的层数较高，因此，如果钢材料没有良好的立体结构，便容易使得建筑存在不良因素，引起极具危害性的后果，所以，施工时，要采取框架支撑的体系来增加其横向的承载力。
2.2 桁架交错的结构体系
桁架、柱子、板等构成了交错桁架结构体系的主要部件。柱子主要是放置在室内的两边位置。桁架的跨度等同于与建筑宽度，其高度则以住宅楼层的高度等同。桁架两端在外围柱上进行上下层的交叉布设：楼板一端由桁架的上弦杆来支撑，另一端则由旁边的桁架的下弦杆进行支撑。正是此种结构体系采用的结构少量，以轴心力为主，合理适用的受力结构，形成了此结构体系的主要优势，尤其显示在横向尺寸为主时。在结构空间上来说，交错桁架结构体系形成的空间体积相对来说比较大，比框架结构体系形成的空间要大出一倍多，同时进深也大增，在能够提高空间的同时，由于其使用的柱子数量比较少，还能节约材料成本。
2.3 钢架—剪力墙结构体系
剪力墙结构体系中，施工中建筑的承载力全部压放到了剪力墙结构上来，同时由钢框架的特性决定了其还可以担负起总的地震剪力的1/5以上，起到多线防震作用；抗剪力墙具有较强的承载力以及抵抗推力，在地震以及狂风暴雨之下，产生的侧移可以忽略到不计，因而，在高层的住宅建筑中应用居多。应用剪力墙结构体系的住宅建筑，其墙壁的延展性要高很多，抗狂风、地震的功能比较强。同时，利用电梯井作为混凝土核心筒还能有效解决电梯噪声扰民的情况。
3 钢结构住宅结构设计中应注意的问题
3.1 节点设计
震动是危及建筑安全的主要因素，层出不穷的事故很多都是因为抗震能力弱。在施工建筑进行抗洪抗震性能时，节点设计的重要作用不容忽视。强度高的梁柱设计、节点设计是高层钢结构建筑在受到较大震动影响时不出现局部失稳或者连续破坏情况的关键。要做到这一点可采使梁两边的翼缘截面进行适度的削减，提高钢柱抵抗侧移的能度。同时，要优化梁柱的节点，更加合理的节点传力路线才能具有更强的承载力与抗震性，同时节点焊接质量与提高螺栓的联接质量也是重点。
3.2 楼板设计
为满足钢结构的工业化及标准化的要求及保证施工速度快等优点，在进行楼板设计时要先考虑采用预应力混凝土叠合楼板或装配整体式楼板。在装配整体式的楼板时，一般是使用栓钉作为工具，使钢板牢牢的钉嵌在梁上，然后才能安全的与其他材料进行共同的工作，以降低不便。而预应力混凝土叠合楼板在施工中应用的更加方便，主要是用钢板、混凝土薄板，加以混凝土来组成的叠合板。
3.3 墙体的挑选
在进行施工设计时，都比较注重于材料的节约以及结构本身的重量的减少，此时，墙体的挑选就显得尤为重要。因此，较轻的材质比较受欢迎，一般的粘土砖等比较笨重的材料不受欢迎，应用也不合理。从目前的建筑情况来看，预制的复合夹心板墙应用居多，其复合夹心层采用高效保温材料更佳。
3.4 钢结构的防火与防腐
钢材容易锈蚀，并且锈蚀的速度与环境、湿度、温度等有关。同时，火灾也是重大安全隐患，故而做好钢结构的防火与防腐很重要。传统的防腐防火方法是彻底除锈并镀锌或者涂抹油漆。随着要求的提高，传统的方法已经无法满足需求。对此，除了采用新型的防火防腐建材外，还要加大成本采用更有效的防腐防火外部材料，并且对重点部位进行重点防护。
4 综述
钢结构住宅体系具有混凝土等其他结构无法比拟的优点，在提倡建设节约型社会，大力推广住宅产业化且日益重视建设质量的情况下，钢结构住宅设计必然会成为设计主流。因此，我们要对高层钢结构住宅设计进行研究，促进其更长远、更迅速的发展，使其能发挥应有作用。
参考文献
[1] 杨国建.浅谈高层建筑混凝土框架结构设计[J].价值工程，2011（20）.
[2] 邹晶，刘德文，李元齐.多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析[J].四川建筑科学研究，2010（01）.
作者简介：厉倩（1984-），助理工程师，从事建筑设计工作；刘文杰（1981-），助理工程师，从事建筑设计工作。
（编辑：蒋东旭）
关键词：高层；钢结构；住宅设计；结构设计
中图分类号： TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）05-0024-01
1 钢结构住宅的优点
在住宅建筑采用高层钢结构材料进行设计优点如下：
1.1一体化的生产、短周期的设计
钢结构有效利用高科技的计算机以及专门的分析设计软件，进行结构分析，大大缩短了设计的完成周期。同时，钢结构应用比较灵活，其便捷的特性，使其能够进行现场安装，将前期的设计工作与现场的施工进行结合，通过数控以及计算机软件，使得在设计完成以后，得以即时加工制作，工作精确度与效率获得极大提升，建设周期大大缩短。
1.2 高强的承载度、抗震性
由于钢材质的特点，使其承载程度较其他材质强，也就是说相同承载面的前提下，钢材质的承载程度就比其他材质的承载程度要高的多。现阶段，世界进入了地震高发期，抗震能力成为了建筑设计的重要衡量因素。在抗震设防区中，钢结构的重量较轻，轻钢住宅的质量约为砖混结构质量的2/3，钢结构相比于其他材料抗震性能好，同时具有加强抗震性能力的耗能能力、高延性，因此其安全度也是非常高的。
1.3 强大施工优势，低廉综合造价
钢结构大部分构件在工厂加工完成，在施工现场可全天候进行组装。如此，施工现场的工作量大大下降，占用面积与对周围环境的影响与污染都大大降低。施工时可节省支模、拆模的材料，成本降低。
2 钢结构住宅结构设计体系
2.1 框架—支撑体系
支撑体系主要由框架体系构成。梁、板、柱子等构成了框架体系的基本组件。框架结构体系由于其结构的布置比较方便，另外，钢材质的硬度分布比较均匀，延展性较好，可以形成较大的结构空间。但框架结构的侧向刚度比较少，容易受水平荷载影响发生较大位移，使得钢结构有受到破坏的可能。在高层建筑住宅中，由于住宅的层数较高，因此，如果钢材料没有良好的立体结构，便容易使得建筑存在不良因素，引起极具危害性的后果，所以，施工时，要采取框架支撑的体系来增加其横向的承载力。
2.2 桁架交错的结构体系
桁架、柱子、板等构成了交错桁架结构体系的主要部件。柱子主要是放置在室内的两边位置。桁架的跨度等同于与建筑宽度，其高度则以住宅楼层的高度等同。桁架两端在外围柱上进行上下层的交叉布设：楼板一端由桁架的上弦杆来支撑，另一端则由旁边的桁架的下弦杆进行支撑。正是此种结构体系采用的结构少量，以轴心力为主，合理适用的受力结构，形成了此结构体系的主要优势，尤其显示在横向尺寸为主时。在结构空间上来说，交错桁架结构体系形成的空间体积相对来说比较大，比框架结构体系形成的空间要大出一倍多，同时进深也大增，在能够提高空间的同时，由于其使用的柱子数量比较少，还能节约材料成本。
2.3 钢架—剪力墙结构体系
剪力墙结构体系中，施工中建筑的承载力全部压放到了剪力墙结构上来，同时由钢框架的特性决定了其还可以担负起总的地震剪力的1/5以上，起到多线防震作用；抗剪力墙具有较强的承载力以及抵抗推力，在地震以及狂风暴雨之下，产生的侧移可以忽略到不计，因而，在高层的住宅建筑中应用居多。应用剪力墙结构体系的住宅建筑，其墙壁的延展性要高很多，抗狂风、地震的功能比较强。同时，利用电梯井作为混凝土核心筒还能有效解决电梯噪声扰民的情况。
3 钢结构住宅结构设计中应注意的问题
3.1 节点设计
震动是危及建筑安全的主要因素，层出不穷的事故很多都是因为抗震能力弱。在施工建筑进行抗洪抗震性能时，节点设计的重要作用不容忽视。强度高的梁柱设计、节点设计是高层钢结构建筑在受到较大震动影响时不出现局部失稳或者连续破坏情况的关键。要做到这一点可采使梁两边的翼缘截面进行适度的削减，提高钢柱抵抗侧移的能度。同时，要优化梁柱的节点，更加合理的节点传力路线才能具有更强的承载力与抗震性，同时节点焊接质量与提高螺栓的联接质量也是重点。
3.2 楼板设计
为满足钢结构的工业化及标准化的要求及保证施工速度快等优点，在进行楼板设计时要先考虑采用预应力混凝土叠合楼板或装配整体式楼板。在装配整体式的楼板时，一般是使用栓钉作为工具，使钢板牢牢的钉嵌在梁上，然后才能安全的与其他材料进行共同的工作，以降低不便。而预应力混凝土叠合楼板在施工中应用的更加方便，主要是用钢板、混凝土薄板，加以混凝土来组成的叠合板。
3.3 墙体的挑选
在进行施工设计时，都比较注重于材料的节约以及结构本身的重量的减少，此时，墙体的挑选就显得尤为重要。因此，较轻的材质比较受欢迎，一般的粘土砖等比较笨重的材料不受欢迎，应用也不合理。从目前的建筑情况来看，预制的复合夹心板墙应用居多，其复合夹心层采用高效保温材料更佳。
3.4 钢结构的防火与防腐
钢材容易锈蚀，并且锈蚀的速度与环境、湿度、温度等有关。同时，火灾也是重大安全隐患，故而做好钢结构的防火与防腐很重要。传统的防腐防火方法是彻底除锈并镀锌或者涂抹油漆。随着要求的提高，传统的方法已经无法满足需求。对此，除了采用新型的防火防腐建材外，还要加大成本采用更有效的防腐防火外部材料，并且对重点部位进行重点防护。
4 综述
钢结构住宅体系具有混凝土等其他结构无法比拟的优点，在提倡建设节约型社会，大力推广住宅产业化且日益重视建设质量的情况下，钢结构住宅设计必然会成为设计主流。因此，我们要对高层钢结构住宅设计进行研究，促进其更长远、更迅速的发展，使其能发挥应有作用。
参考文献
[1] 杨国建.浅谈高层建筑混凝土框架结构设计[J].价值工程，2011（20）.
[2] 邹晶，刘德文，李元齐.多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析[J].四川建筑科学研究，2010（01）.
作者简介：厉倩（1984-），助理工程师，从事建筑设计工作；刘文杰（1981-），助理工程师，从事建筑设计工作。
（编辑：蒋东旭）