【摘要】建筑自人類產(chǎn)生以來都是人們生活的重要組成部分，但在很長時間里運用的都是石材與木材等。隨著科技的發(fā)展，新型材料廣泛運用于房屋建筑中。鋼結(jié)構(gòu)由于在高層建筑和大跨度高聳結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)越性，使其在非居住建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)住宅；優(yōu)越性；設(shè)計原則；發(fā)展

國家經(jīng)濟實力的增強和住宅商品化、產(chǎn)業(yè)化的要求，促進(jìn)了住宅新技術(shù)和新材料的研究、應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)將成為建筑中最適合創(chuàng)新的住宅結(jié)構(gòu)體系，也是住宅建筑行業(yè)二十一世紀(jì)的主導(dǎo)方向。下面就幾個方面談?wù)勪摻Y(jié)構(gòu)建筑發(fā)展前景和設(shè)計原則的思考。

一、鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系

住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)體系、混凝土結(jié)構(gòu)體系有很大的不同，它主要由承重鋼結(jié)構(gòu)體系、樓面結(jié)構(gòu)體系和圍護結(jié)構(gòu)體系等組成。

1.1承重鋼結(jié)構(gòu)體系及體系的分類

（1）鋼框架結(jié)構(gòu)體系。

其特點是受力明確，平面布置靈活，為建筑提供較大的室內(nèi)空間，且結(jié)構(gòu)各部分剛度比較均勻，具有較大的延性，自振周期較長，因而對地震作用不敏感，抗震性能好結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，施工速度快.但框架結(jié)構(gòu)屬典型的柔性結(jié)構(gòu)體系，其側(cè)向剛度差，易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)建的破壞。

（2）鋼框架一支撐結(jié)構(gòu)體系

為了提高鋼框架的側(cè)向剛度，有效地抵抗水平荷載，減少層面位移，通常在墻體平面內(nèi)布置由角鋼或槽鋼構(gòu)成的垂直支撐體系，當(dāng)房屋較高時，較純框架經(jīng)濟。支撐設(shè)置的位置要合適，為了與建筑設(shè)計相協(xié)調(diào)，一般布置在窗臺下至下層窗頂之間，既隱蔽又能滿足支撐體系的需求。

（3）交錯桁架結(jié)構(gòu)體系。

由房屋外側(cè)的柱子和跨度等于方武寬度的桁架組成，桁架高度等于層高，在相鄰柱上為上下層交錯布置，樓板一端擱置在桁架的上弦，另一端擱置在相鄰桁架的下弦。由于兩開間布置一榀桁架，且中間無柱子，所以非常適合要求各單元靈活布置的住宅、旅館建筑。

1.2范圍

（1）3層以下的低層住宅：1 輕型鋼框架結(jié)構(gòu)體系；2 冷彎薄壁型鋼密排柱（輕鋼龍骨，00c形或z形條）結(jié)構(gòu)體系。

（2）4～6層多層住宅：1 鋼框架結(jié)構(gòu)體系；2 鋼框架. 支撐結(jié)構(gòu)體系；3 鋼框架一混凝土剪刀墻結(jié)構(gòu)體系。

（3）7～12層中高層住宅：1 鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系；2 鋼框架.混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系。

二、鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點

鋼結(jié)構(gòu)住宅是目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ沫h(huán)保節(jié)能型住宅，突破了中國“秦磚漢瓦”式的傳統(tǒng)建造模式，替代了傳統(tǒng)的紅磚及混凝土，完全使用工業(yè)化生產(chǎn)的建筑材料，集眾多優(yōu)點于一身，是二十一世紀(jì)人類居住環(huán)境的理想建筑。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的重量輕、強度高，抗震性能好。

鋼結(jié)構(gòu)材料的強度高，塑性和韌性好，結(jié)構(gòu)延性好。用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量約為鋼筋混凝土住宅的1/3～1/2。自重的減輕使得地震作用效果降低，一般自重減輕一半，相當(dāng)于降低抗震設(shè)防烈度一度，地震作用可降低30%～40%。

2.2 工業(yè)化程度高，易于實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化。

鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計借助專業(yè)設(shè)計軟件，大大縮短設(shè)計周期，并實現(xiàn)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化。所有構(gòu)件工廠化加工制造，精度高，易保證質(zhì)量。容易實現(xiàn)機械化裝配，施工速度快，施工周期短，與傳統(tǒng)住宅相比工期縮短40%以上。

2.3 空間利用率高，能合理布置功能區(qū)間。

由于鋼材輕質(zhì)高強的特點，便于形成大柱距、大開間的開放式住宅，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如磚混結(jié)構(gòu)、砼結(jié)構(gòu)）由于材料性質(zhì)限制了空間自由布置，如果跨度、開間過大，就會造成板厚、梁高、柱大，出現(xiàn)“肥梁胖柱”現(xiàn)象，不但影響美觀，而且自重增大，增加造價。在空間使用率上，鋼結(jié)構(gòu)住宅使用的鋼梁、鋼柱的截面積比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減小，所占凈空面積也隨之減小，使得房間使用面積增大，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比可增加有效面積10%左右。

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計的原則及問題對策

（一）鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的探討

穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)的一個突出問題。在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)中，都會遇到穩(wěn)定問題。對于這個問題處理不好，將會造成不應(yīng)有的損失?，F(xiàn)代工程史上不乏因失穩(wěn)而造成的鋼結(jié)構(gòu)事故。目前，鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)過的失穩(wěn)事故都是由于設(shè)計者的經(jīng)驗不足，對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定缺少明確概念，造成一般性結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在穩(wěn)定設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)。另一方面是由于新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，如空間網(wǎng)架，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等，設(shè)計者對其如何設(shè)計還沒完全的了解。

（二）鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的原則

針對鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定問題，在實際設(shè)計中，我們必須遵循以下三個原則：

1、結(jié)構(gòu)整體布局必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的，如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，亦即設(shè)計必要的支撐構(gòu)件。這就是說，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計算必須和結(jié)構(gòu)布局相一致。

2、結(jié)構(gòu)計算簡圖和計算方法所依據(jù)的簡圖相一致，這對框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算十分重要。目前在設(shè)計單層和多層框架結(jié)構(gòu)時，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分析而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時，計算框架穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，自應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計算等效力框架穩(wěn)定計算。然而，實際框架多種多樣，而設(shè)計中為了簡化計算工作，需要設(shè)定一些典型條件。

3、設(shè)計結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計算必須相互配合，使二者有一致性。結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造設(shè)計相符合，一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計中大家都注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點連接，應(yīng)分別賦予它足夠的剛度和柔度，對框架節(jié)點應(yīng)盡量減少桿件偏心，這些都是設(shè)計者處理構(gòu)造細(xì)部時經(jīng)?？紤]到的。

（三）鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中應(yīng)注意的問題及對策

1、鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑要以建設(shè)計為主導(dǎo)，其他專業(yè)緊密互動配合。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑除要遵循住宅建筑設(shè)計一般原則外、要注重解決：

（1）如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢？梁跨度可增大、開間更靈活、為住戶創(chuàng)造更大的空間。但又如何避免鋼結(jié)構(gòu)帶來的建筑平、立面單調(diào)呆板。

（2）要解決鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑防火、防腐蝕問題。特別是在多雨的地區(qū)，防腐、防銹工作處理的好壞直接影響到鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣。

2、選擇和開發(fā)外墻板，是鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑推廣中的關(guān)鍵問題之一。除滿足外墻板的各項技術(shù)要求外，還要做到墻板原材料因地之宜、工作化生產(chǎn)、運輸、安裝連接方便。

3、鋼結(jié)構(gòu)要做到安全合理、節(jié)點構(gòu)造方便可靠、并為構(gòu)件制作、運輸、吊裝創(chuàng)造條件。

四、鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展前景

住宅產(chǎn)業(yè)化是我國住宅業(yè)發(fā)展的必由之路，因為這將成為推動我國經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化制作，而與之相配套的墻體材料可以采用節(jié)能、環(huán)保的新型材料，它屬綠色環(huán)保性建筑，可再生重復(fù)利用，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，因此鋼結(jié)構(gòu)體系住宅成套技術(shù)的研究成果必將大大促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，直接影響著我國住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和前途。

五、結(jié)語

現(xiàn)在我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展已進(jìn)入加速階段，有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相繼出臺，國內(nèi)鋼產(chǎn)量充足，為鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展提供了較好的開發(fā)環(huán)境、物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)條件。我們應(yīng)不斷提高研究開發(fā)能力，掌握國外先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化，相信我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展前景是廣闊的。