鋼結構住宅建筑設計探討

劉清鈺

（贛州市建筑設計研究院）

鋼結構住宅建筑設計探討

劉清鈺

（贛州市建筑設計研究院）

鋼結構住宅除了要將鋼結構建筑的特點體現出來之外，還要使人們對多樣化住宅功能的需求得到滿足，因此設計人員應該著力解決鋼結構結構體系和住宅房型功能需求之間存在的沖突，同時還應與住宅建筑設計相結合，采用標準化、模數化的方式對連接部件和結構構件進行設計?；诖?，本文對鋼結構住宅建筑設計進行了分析和介紹，供相關人士參考。

鋼結構住宅；住宅建筑設計；研究

1　前言

在我國住宅建筑工程高速發展的今天，有越來越多的住宅工程開始采用鋼結構體系，在住宅工程設計中鋼結構住宅建筑設計具有十分重要的地位，由于整個住宅建筑工程的質量在很大程度上受到了設計質量的影響，因此住宅建筑設計人員必須重視鋼結構的設計工作，從而全面的提升住宅建筑工程的整體質量。

2　鋼結構住宅建筑的優勢

2.1具有較短的設計制造周期

通過對專業化結構分析軟件和計算機的運用，鋼結構住宅建筑設計中能夠極大地縮短設計周期，而且還可以很方便地進行設計修改和調整。由于可以實現工廠預制和現場安裝，因此設計人員在工作室完成鋼結構住宅的設計工作之后，工廠的生產線就可以將后續的產品制作完成，因此其可以有效的縮短項目建設周期[1]。

鋼結構住宅本身具有較強的鋼材強度，因此在布置的時候可以采用大開間柱的方式，靈活地分割建筑平面，通過其非承重墻體可以對室內空間進行靈活分割，從而實現開放式住宅。同時，由于鋼結構具有連接簡單的優勢，因此可以將躍層或錯層結構更好地應用在垂直平面內。比如圖1中，在結構布置條件相同的情況下，通過改造可以根據需要改成2室2廳2衛或者2室2廳1衛兩種形式。

圖1　某鋼結構住宅戶型示意圖

2.3具有較高的抗震性能和承載強度

2.2便于功能區間的合理布置

在荷載相同的情況下，采用鋼結構具有最小的截面；在截面相同的情況下，采用鋼結構具有最大的承載力。因為鋼結構本身具有較輕的重量，4層磚混結構的重量相當于6層輕鋼住宅的重量，所以地震對鋼結構的影響作用比較小。

3　鋼結構住宅建筑的具體設計

3.1鋼結構住宅的平面設計

（1）采用滿足規則性要求的柱網布置形式

鋼結構住宅通常選擇框架結構體系作為自身的結構，因此不應該采用容易出現較大扭轉、具有較大形心和質心距離、軸線錯開較多的住宅平面，應選擇滿足規則性要求的柱網布置形式，應該盡可能的選擇套型和住宅單元等作為其模塊化的實現單位，通過模塊的凹凸接、對稱接、錯接、平接等一系列的拼接方式能夠與總平面布置的變化相適應[2]。

（2）依據經濟要求確定柱距

如果柱距過小，就會增加柱子的數量，并且進一步地增加結構用鋼量；而采用的柱距過大，就要相應的設計較大的梁截面高度，這樣除了會使設備管道的通行受到影響之外，還會相應的增加建筑高度，進一步的加大建筑的整體造價和維護費用。在一般框架結構中6～12m屬于較為合適的柱網尺寸。

（3）依據模數規定布置住宅平面

由于現代住宅都具有多樣性的功能要求，房間需要具有較大變化的面寬和開間，因此在結構構件方面結構構件中的斷面大小、尺寸、梁、柱的用料等都會出現一定的差異。由于鋼構件不能夠與傳統砌體結構建筑一樣在現場任意增加長短，進行自由加工，再加上其鋼節點的連接件具有比較多樣的尺寸變化和用料變化，因此工廠加工制作的難度相應加大。為此在鋼結構住宅設計中除了要對建筑房屋功能方面的需求進行充分的考慮，同時還要對鋼結構的加工、施工等相關要求予以兼顧，實現體系化、模數化的鋼結構住宅設計。明確的規定房間跨度的模數，不僅對于鋼結構的計算非常有利，而且還可以使連接節點實現標準化、結構構件實現模數化[3]。

（4）靈活的進行平面布置

鋼結構本身具有較高的強度，具有高凈空、大開間的特點，所以在鋼結構住宅設計中可以改造傳統磚混結構中的承重墻，使其變成輕質隔墻。由于鋼結構住宅隔墻實現了可拆改化和輕質化，因此可以靈活地布置居住空間的大小，使住戶對住宅功能的需求得到最大限度的滿足。除了確定好的衛浴、廚房、樓梯間等部分功能之外，可以采用輕質隔墻針對住宅中的其他部分進行分區，這樣在保持有限的不變體的前提下能夠將無限的自由戶型設計出來，從而充分的滿足人們多樣化的住宅功能需求。相對于傳統的鋼筋混凝土框架結構和磚混結構住宅，鋼結構住宅在平面設計上具有十分顯著的靈活性的特點，包括在后續的使用、拆除或改造中都具有較大優越性。

（5）衛生間、廚房的合理設計

在開放性住宅設計中衛生間廚房的設計屬于一個關鍵問題。①應該在靠近混凝土剪力墻或混凝土核心筒的位置設計衛生間或廚房，從而將鋼結構承重構件避開，更好地實現鋼構件的防腐和防火處理。②為了實現同層檢修的目標，可以先讓衛生間或廚房的整體地面下沉，隨后再回填輕質材料。如果采用衛生盒子間、整體廚房的形式，其中已經涵蓋了衛生間、廚房的六個面，那么原有的地面也需要進行下沉處理[4]。衛生間、廚房的地面整體下沉不光是鋼結構住宅設計的一種特殊要求，而衛生間和廚房在其他結構形式中的設計也需要采用這種方式進行處理，從而使上下樓層滲水的問題得以解決。③應采用整體化的方式對衛生間和廚房進行設計，并按照模數協調原則設計廚衛設備；可采用工廠預制成品、現場組裝的方式，從而確保實現一次裝修到位。

3.2鋼結構住宅的立體設計

（1）鋼結構住宅的體型設計

受到結構跨度需要的影響，大多數的鋼結構住宅體型都比較簡單，造成鋼結構住宅的整體體型較為呆板，然而其比較符合節能建筑的設計技術?？茖W地設置窗戶的位置，不僅有利于室內的通風，而且能夠使夜晚的涼爽氣流進入洞口，并對室內平面進行覆蓋，能夠高范圍的通過人體。墻面平整并適當的增加向南的敞開度，能夠使住宅的日照面積加大。鋼結構住宅的體型設計重點在于檐口、雨篷、門窗和屋頂的形式變化方面，體現與其他結構建筑的區別，詳見圖2～3。

圖2　小高層標準段立面

圖3　多層標準段立面

（2）鋼結構住宅的立面設計

在鋼結構住宅的立面設計中，墻體的個性色彩和不同材料質感的外圍護結構的配合，能夠使鋼結構住宅具有更加富有個性的立面設計。也可以以建筑造型的需要為依據，將結構鋼架加設在樓梯間的頂部、雨篷、陽臺和建筑入口處，并用相應的裝飾材料進行配合，從而獲得令人滿意的造型效果[5]。

（3）對鋼結構住宅的平面開間和外墻板的關系進行協調

鋼結構住宅的外墻不僅應該對各項技術要求進行滿足，其模數體系也應該與住宅平面相協調，為建筑外立面的窗洞和門洞設置提供便利。要根據建筑設計的要求來設置外墻墻板和采光窗之間的模數關系，并保障立面造型、通風和采光達到相應的要求。鋼構件與外墻板之間、外墻板之間都應該具有方便的構造和安全的連接，便于對構件進行吊裝、運輸和制作。

4　結論

相對于傳統的砌筑式住宅而言，鋼結構住宅具有施工速度快、抗震性能高、強度高、重量輕等一系列的優勢，同時，鋼構件本身的主要生產形式就是工廠加工，因此其很容易實現系列化、模數化和標準化。隨著對鋼結構住宅設計研究的進一步深化，目前鋼結構住宅設計中的各種問題會逐一得到解決，未來鋼結構住宅必然會得到更廣泛地普及和應用。

[1]邢文娟.某多層鋼結構全過程施工技術探討[J].江西建材，2014（01）.

[2]侯和濤，孫燕飛，劉瑋龍.輕鋼裝配式住宅示范工程的設計與應用[J].建筑鋼結構進展，2013（05）.

[3]李耀學.多層鋼結構住宅體系及性能探析[J].現代商貿工業，2011（23）.

[4]張軍.鋼結構與鋼筋混凝土結構體系多層住宅的經濟效益對比[J].泰州職業技術學院學報，2011（04）.

[5]白益砜.基于價值工程的鋼結構住宅性能分析[J].承德石油高等?？茖W校學報，2011（01）.

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2015-11-25