谈钢结构住宅建筑设计研究

谈钢结构住宅建筑设计研究

【摘要】钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分。钢结构住宅不同于传统的砌筑式住宅, 具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工快等优点, 钢构件以工厂加工为主, 易实现标准化、模数化、系列化, 同时, 其结构体系及维护体系也有别于传统的住宅。本文将就钢结构住宅建筑设计进行研究。

【关键字】钢结构住宅建筑设计问题措施

中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：

钢结构住宅建筑相关概念及其优缺点

1、相关概念

钢结构住宅建筑设计是指把钢结构住宅的建筑设计内涵看成一个整体，从系统分类、分层和相互关联的角度研究钢结构住宅建筑设计的整个内容．既从整体的角度研究本系统内部诸要素内涵及其相互关系，又从更高层次研究本系统与其它结构系统(如结构系统)和更高级的系统(如住宅系统)之间的相互关系，力求通过对后者的研究，更好的解决钢结构住宅建筑设计系统内部存在的问题。钢结构住宅建筑设计内部又可分为概念设计、平面功能设计、竖向剖面设计、立面造型设计、构造爷点设计等几个部分。它们之间的关系是相互依存、相互影响、相互作用，并构成钢结构住宅建筑设计系统的整体，和系统外的平级系统或更高一级系统发生相互作用。因此，钢结构住宅建筑设计研究是一个系统工程，内部各个子系统是一个整体，不是支离破碎的。系统研究的目的就是利用系统的整合

功能，把各个子系统的研究成果整合成一个整体，以求发挥钢结构住宅建筑设计系统的整体效能最优。

2、优点

（1）有利于合理布置功能区间

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。下图以梅山苑二期为例，从图中可见柱截面很小。

（2）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。

（3）绿色节能的特点

刚结构住宅体系对环境破坏小、污染小，并且住宅体系在改建或者拆迁的材料可以回收利用以及再生利用率比较高，所以钢结构建

筑达到了绿色建筑的要求，并且与钢结构相配套的技术的轻质材料主要采用的是符合节能建筑要求的新型材料，原材料可以循环使用，而且还有环保、节能的作用，因此，在建筑行业采用钢结构是推进我国绿色建筑的发展的重要方式。

（4）建筑成本低、工期短

钢结构的建筑模数的协调统一标准不仅可以实现建筑工业大规

模的生产，而且可以提高建筑的预工程化，使不同的建筑结构的配件具有一定的互换性和通用性。并且钢结构建筑的预工程化可以实现材料加工、建筑安装的一体化，不仅可以降低建筑的成本，而且可以提前完成施工时间，从而加快了建筑工程的效益。

3、缺点

（1）钢材的耐火性能低于混凝土结构，当在600 摄氏度的时候，钢材就会失去它的强度和

刚度。

（2）有的钢材的耐腐蚀性能也差，在一定的环境下，容易和空气中的氧分子进行化学反应，

生成氧化铁，同时当氧化铁的含量达到一定的程度时，就会因应力集中，而造成钢结构损坏，

影响钢结构的使用。

二、钢结构住宅设计中应注意的问题

1、建筑平面设计中的问题

(1)钢结构住宅体系住宅设计中最重要的部分就是套型——自由

的居住、平面组合——多变的自由。目前，大多数住宅的各种使用空间之间都有严格的划分，由于不能满足内部功能的个体需要，许多内墙成为业主欲取之而后快的构件。关键问题是主要房间的灵活性设计存在不足，应结合钢结构墙体为隔墙，具有自重轻、拆装方便、灵活多变的特点，做一些潜伏设计，以满足住宅可变性和适应性的要求。

(2)住宅建筑平面多样，在单个房间设计中如何根据钢结构的受力特点选择最优的柱距、跨度尺寸，与房间的开间、进深尺寸相协调，达到房间设计的经济性，避免“大材小用”、浪费面积的问题。柱网布置应规则，宜以住宅单元或套型为单元，实现模化，以模块化的平接、错接及对称凹(凸)接等多种拼接形式适应总平面布置的变化。模块采用小柱网时，宜结合楼板和管线设计；模块采用大柱网时，设施管道应集中设计为定型定位的管束，电气、通讯线路可沿隔墙的空腔、踢脚、挂镜线或压顶线布置。

(3)辅助房间设计中设备集中布置，管线种类多且纵横交错，对房间的安全使用造成一定的影响。

2、剖面设计中的问题

(1)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。

(2)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、体型和立面设计中的问题

(1)钢结构住宅在建筑体型组合方面，由于钢结构具有材料的受力强度高、塑性和韧性好、自重轻的特点，有利于装配化，因而钢结构住宅可以适应各种体型及组合连接方式，具有更多可供发挥及创造的空间。但目前我国大多数的钢结构住宅由于结构跨度的需要，多采用一些简单体型，往往使整个体型比较呆板。但这一特点恰恰符合节能建筑设计技术，平整的墙面可以增加南向敞开度，加大日照面积；窗户的设置有利于组织良好的室内通风，并保证夜晚室外凉爽的气流进入洞口后能“覆盖”室内平面，在人体高度范围内通过。因此，应将钢结构住宅建筑体型塑造的重点放在屋顶、门窗、雨篷、檐口等的形式上，用以追求变化，是区别于其他结构建筑的。

(2)钢结构住宅在建筑立面没计中，建筑师可以利用外围护结构自身材料质感的不同并配合个性墙体色彩，将钢结构住宅处理得更