多高层钢结构住宅设计研究

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1、多高层钢结构住宅设计研究：钢结构作为一种可循环利用的绿色建筑材料，同时兼具优良的材料力学性能和其工业化生产的优点，使其不仅可以突破以往钢筋混凝土和砌体结构在住宅设计方面的局限，创造更为灵活的住宅空间，满足现代居住生活的需要，同时使住宅的产业化成为可能。这些特点使得钢结构住宅体系将会成为未来中国通行的绿色环保型住宅体系。鉴于此，本文对多高层钢结构住宅设计进行了探讨。　　关键词：多高层；钢结构；住宅设计　　一、前言　　钢结构建筑的发展水平从某种角度来说是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的

2、特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求;其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求;其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应

3、执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。　　二、多高层钢结构住宅设计注意事项　　1.多高层钢结构体系选型设计　　目前国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种:1)纯框架形式;2)框架支撑形式;3)型钢混凝土组合形式;4)钢框架一混凝土抗震墙形式。对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。型

4、钢混凝土组合形式的特点是在钢骨架梁柱外侧另外浇筑一层混凝土，新浇筑的混凝土不仅起到结构作用，同时有助于解决主体结构的防腐、防火问题。钢框架一混凝土抗震墙形式，外部梁柱系统采用型钢，同样通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装，内部核心筒或剪力墙采用现浇方式施工，通过预埋构件同外围钢结构框架相连接，共同组成结构系统。这种结构体系的用钢量低于纯钢结构，施工速度介于纯钢结构和混凝土结构之间。但钢与混凝土材料的刚度和延性相差较多，目前主要在低烈度地震区的高层钢结构住宅中采用。钢结构住宅设计时应根据安全可靠、经济合理、施工方便等原则，并结合建筑使用功能、建筑模

5、块和建筑维护结构以及抗震设防烈度等要求合理择优选用抗震和抗风性能好的结构体系，以保证结构具有足够的抗风、抗震能力和满足住宅特点的使用功能。　　2.多高层钢结构平面及空间设计　　钢结构住宅通常为框架体系，结构体系与围护体系完全分开，两者相互独立，围护墙体可以根据需要灵活设置，建筑空间处理的任意性大大高于以墙体承重为主的传统住宅。同时钢框架由于刚度较大，结构构件均较为纤细，可以节约出更大的有效空间。基于以上对于钢结构住宅空间结构特点的分析，平面及空间设计中应遵循的原则是:通过建筑、结构、设备各专业的配合，达到平面及空间使用上最大限度的无障碍性和组合灵

6、活性。对住宅可变性的要求，更加积极促进了钢结构在住宅中的应用。根据结构可能变换的程度，平面布置的灵活性分为五个等级一级灵活性:分隔构件的变化、布置;如折叠式隔墙、作为空间分隔的家具等，这些可以任由房屋的使用者改变。二级灵活性:空间隔墙的拆改;包括可移动的预制构件、可拆卸的隔墙。三级灵活性:承重结构的改动;如:建筑物的加高、加固，为增大空间而拆除部分中间支撑，增加或改变楼梯的位置。四级灵活性:除基础以外上部结构的全面改动;五级灵活性:全部重建。对于住宅而言，比较可行的灵活性应限制在前两种。大开间钢框架体系为内部非承重隔墙的改造提供了方便，但考虑到住

7、宅中设备管线的分布，因此希望设中要考虑集中布置的核心管井，而各入户管线应尽量埋设在楼板中，以方便隔墙的变动。　　3.多高层钢结构墙体设计　　钢框架建筑的荷载由梁柱传递，墙体不起承重作用。这是钢结构住宅墙体与传统的砖混或内浇外砌剪力墙住宅的根本区别。这一特点使钢结构住宅墙体成为纯围护结构，不再受结构空间的限制，可以根据居住空间的要求灵活分隔。钢结构住宅的外墙作为住宅基本维护结构，必须满足承载能力、热工、防水、隔声、防火、抗冻等方面的要求。多高层钢结构外墙的设计原则有：舒适性，指外墙材料必须满足居住空间的各项建筑物理性能，在温湿度、声、光、空气流通等

8、方面创造适宜的居住环境；耐久性，包括墙体材料本身、连接件、密封材料以及外观效果在住宅建筑结构寿命期内的耐久性。外墙直接暴露在大气中，受外