多层装配式钢结构住宅设计的分析--中国期刊网

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多层装配式钢结构住宅设计的分析

发表时间：2020/7/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：王正国

[导读] 摘要：多高层建筑钢结构的结构体系主要以抗侧力构件的形式、材料、受力性能等因素区分。

        身份证：41032919800309xxxx 浙江杭州 310000
        摘要：多高层建筑钢结构的结构体系主要以抗侧力构件的形式、材料、受力性能等因素区分。纯框架、框架一支撑、框架一混凝土剪力墙（核心筒）、筒体、巨型框架等结构形式在我国已建和在建的高层钢结构中均被采用。各类钢结构设计中，从一块板件到各类构件集合成的结构体系，都会存在结构稳定性问题，其原因在于：钢材强度高带来板件纤薄，板件在压力作用下发生失稳的事故常有发生。这类结构的稳定问题不但会造成严重的经济损失，而且会造成人员的伤亡。工程上因失稳而造成的钢结构事故层出不穷，加强钢结构稳定设计已势在必行。
        关键词：多高层钢结构；稳定；设计原则
        引言
        当前，装配式钢结构住宅在国内外都有广泛应用。尤其是在国外，装配式钢结构住宅建筑中已经占据了较大比例，逐渐形成了完整配套的住宅产业化体系。近年来我国多层装配式钢结构住宅也取得了较好发展，多层装配式钢结构住宅的系统化、系统化特征逐渐明显，但也存在一些问题。下面就多层装配式钢结构住宅的设计问题做具体分析。
        1装配式钢结构建筑设计特点
        随着建筑行业规模的不断扩大，装配式钢结构建筑设计也备受人们关注，其具备非常强大的作用和价值，具体设计特点体现在以下方面：①借助该设计可以实现缩短项目建设周期的目的，因为工作人员可以借助相关软件设计建模和分析，为工程建设提供最佳的建模方案，比如，将三维模型和数控机床有效结合，二者的结合可以提升建模精准度，进一步将设计后的成品直接投入到生产线中进行产品制作，从而发挥钢配式结构建筑设计作用。②该设计的特点还体现在提升工作效率上面，工作人员在设计时能够与实际施工相结合，相关构件、预制墙板等构建可以在工厂进行制作，制作好后在运输到施工现在进行后续作业，无形之中就节省了大量时间，进而推动整体工程建设顺利进行。③装配式钢结构建筑设计还可以实现全天候作业，简单来讲就是对天气的灵敏度较低，不管是在何种天气下都能够确保工程建设顺利进行，同时构建的生产还可以为建设方提供有力的支撑，进而既可以确保产品的质量又可以提升产品性能。
        2多层装配式钢结构住宅的设计要点
        2.1遵循结构体系
        组装型铁制住宅根据配置，可分为结构系统、周边保护系统、嵌入式系统、模块化零件系统4个系统。其结构体系可以分为柱、楼板、楼梯体系。梁柱系统可分为矩形CFST柱-H型钢梁-群组合节点系统、钢管混凝土组合异性柱结构、钢管混凝土结构、高频焊接矩形钢管-H型钢梁系统；楼板系统分为半现浇类和完全预制类。楼梯系统可以分为三类:预制混凝土楼梯、钢楼梯、钢楼梯+预制踏步。外围保护系统可分为预制墙板、现场组装骨架类、建筑幕墙类；嵌入式系统可分为条带类和肋类。特别是设备管道系统，在装配型铁制住宅中，通常也是通过装配型改造建设的。例如浴室的模块技术。设计时必须考虑结构系统的系统之间的装配及其对建筑设计的影响。
        2.2户型设计
        在进行住宅建筑的设计时，常规的户型设计无法满足装配式钢结构住宅对模数化以及生产施工的要求，因而需要设计出适宜的户型。随着社会经济以及建筑技术的发展，我国的建筑住宅类型也更加丰富多样，多层住宅的施工建设也越来越普遍。如与传统住宅相比，多层装配式钢结构住宅的建筑空间的可变性、自由度等较高。且装配式钢结构住宅的维护系统与结构支撑体系相互独立，建筑中隔墙的位置、模数等都可以根据实际情况做灵活设计与改变。除此之外，高层钢结构与多层钢结构的结构特征有所不同，两者间的差异性在交通核心筒方面体现的更为明显，在户型设计上也有很多不同。
        2.3模数化设计
        模块化设计已成功应用于现有建筑的多个区域，如轴线、柱网轴线、轴距深度、门和窗构件。对于组装的钢结构住宅，模块的设计要求更严格、更全面、更深入。

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这是装配式钢结构的结构特征和建筑产业化的共同要求。设计中要充分考虑构件的生产尺寸模块的集成、框架结构和其他建筑材料之间的安装适宜性，以及施工过程对系数的影响。
        2.4节点设计
        在设计节点时，应保证构件截面承载力小于节点连接的承载力，并满足各种不同结构体系相应的刚度、强度以及延性等的要求。多层钢结构住宅系统中，节点设计主要涉及到以下工作：梁梁连接的节点设计、柱脚节点设计、柱柱拼接节点设计、梁柱连接节点设计等。
        2.5提高空间利用率
        传统住宅由于结构等原因，经常出现空间利用率低的问题。多层组合铁制住宅要利用自身结构和结构的优点提高空间的利用率。例如，在多层组合式钢结构住宅中，合理利用设备、结构支撑构件引起的“子空间”，或改造和使用通道、储藏室等空间。
        2.6节能设计
        要想提升多层装配式钢结构住宅的节能性，在设计时就应做好住宅的朝向设计，而南北向设计最为适宜。在南北向房间中，冬暖夏凉，冬天有阳光射入室内，可提升室内温度并因此减少对空调、煤炭等的使用；夏季可最大程度减少太阳对墙面以及室内空间的照射，并保持通风的顺畅，确保室内温度适宜。另外，在多层装配式钢结构的节能设计中，设计人员还应做好围护结构设计，有效提升围护结构的热工性能，减少房间热量的散失，以此达到节能目的。具体如，设计人员可通过控制窗墙比来改善屋面、楼地面、楼梯间、门窗等建筑围护结构的热工性能，以此实现建筑节能目标。
        3绿色装配式钢结构建筑发展的趋势
        在建筑行业不断发展的过程中，绿色装配式钢结构建筑体系主要运用在商业建筑和住宅建筑领域，但是由于缺乏过硬的建筑工程施工技术，我国的建筑行业慢慢地进入了发展的瓶颈期，为了能够有效地促进建筑行业实现装配式模式发展中的巨大突破，政府部门应该积极发挥自身的居中作用，切实地出台有利于建筑体系发展的政策，建筑企业也应该根据建筑市场的需求不断地调整自身的市场战略，进而在我国的建筑领域发挥更大的导向作用。绿色装配式钢结构是近年来新兴的结构模式，为了能够更好地确保钢结构建筑体系得到良好的发展，应该切实地将常规的钢结构作为最基本的发展模式，这样才能够更好地对绿色装配式钢结构体系进行全面的创新研究，进而开发出绿色、高效、节能的建筑结构和建筑体系。需要注意的是，建筑设计人员在对建筑结构进行研究和创新时，既要注意建筑钢结构体系的创新，更要注意施工模式的创新，从而以钢结构为核心，尽可能地控制建筑成本，优化绿色装配式建筑的结构，尽可能地扩大建筑的利用空间。
        结束语
        综上所述，随着我国建筑行业的发展，多层装配式钢结构住宅取得了良好发展，多层装配式钢结构住宅的系统化、系统化特征逐渐明显，住宅设计水平也逐步提升。但要想进一步推升多层装配式钢结构住宅产品品质，相关单位、人员还应立足实际，继续推进对多层装配式钢结构住宅的研究与探索，不断优化多层装配式钢结构住宅设计，有效提升住宅的实用性、舒适性以及绿色节能性。
        参考文献
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