現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論日益精確成熟，施工過程及施工技術(shù)日益復(fù)雜化，傳統(tǒng)的施工技術(shù)和施工過程驗算方法已不能滿足現(xiàn)代大型復(fù)雜建筑施工的需要，現(xiàn)代工程施工中事故時有發(fā)生，直接影響人民生命財產(chǎn)安全及工程建設(shè)速度。據(jù)統(tǒng)計，全國近十年來的357起結(jié)構(gòu)物倒塌事故中有78%是在施工過程中發(fā)生的，其中由于設(shè)計中未考慮施工過程中的諸多影響因素或由于對施工過程中出現(xiàn)的復(fù)雜與突發(fā)情況未進行應(yīng)有的計算分析是主因。因此強化鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑設(shè)計理念是建筑施工安全的保障。

　　1鋼結(jié)構(gòu)體系住宅在平面及空間設(shè)計上的特點

　　1.1優(yōu)點

　　鋼結(jié)構(gòu)住宅通常為框架體系，結(jié)構(gòu)體系與圍護體系完全分開，兩者相互獨立，圍護墻體可以根據(jù)需要靈活設(shè)置，建筑空間處理的任意性大大高于以墻體承重為主的傳統(tǒng)住宅。同時，鋼框架由于剛度較大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件均較為纖細，可以節(jié)約出更大的有效空間。

　　1.2不足

　　框架體系在空間處理上也會有一定障礙。鋼柱截面通常會大于墻體寬度，且形狀(H型、箱型、圓形)無法做成混凝土框架結(jié)構(gòu)中的異型柱，因而會突出墻面之外，對空間形狀的完整性及家具擺放造成一定影響。純鋼框架結(jié)構(gòu)考慮抗震而設(shè)置的側(cè)向支撐，使房間墻體上門窗洞口的開設(shè)受到限制。

　　1.3建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展

　　傳統(tǒng)上人為地將結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工分為兩個相互獨立的過程，設(shè)計人員通常不參與結(jié)構(gòu)的施工驗算，也不考慮施工過程對結(jié)構(gòu)受力和變形的影響。已經(jīng)是緊密關(guān)聯(lián)、相互影響的，不同的施工方法將對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形產(chǎn)生不同的影響，有時甚至可能會導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)設(shè)計的改變。因而，設(shè)計必須同時考慮施工過程中結(jié)構(gòu)的力學(xué)性態(tài)。

　　2鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要特點及結(jié)構(gòu)體系

　　2.1鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要特點

　　鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，具有高科技、高性能、高效率、大規(guī)模、資源消耗低、環(huán)境污染少、現(xiàn)場占用施工面少、安裝簡單方便、節(jié)能省地、利廢環(huán)保、造價適宜的諸多優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要特點表現(xiàn)在：

　　(1)鋼結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點是延性好，抗震性能優(yōu)越，對于我國這樣多地震災(zāi)害的國家來說，可以明顯減輕地震發(fā)生時的損失。

　　(2)鋼結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能好，有利于建筑節(jié)能，同時鋼材可回收利用。

　　(3)鋼結(jié)構(gòu)的柱、梁、墻、樓層板的截面積小，可增加實用面積8%～12%，墻體材料多以粉煤灰、廢礦渣、農(nóng)作物桿等利廢環(huán)保可重復(fù)、可再生、可循環(huán)的保溫材料，有效的節(jié)約土地和能源。

　　(4)鋼結(jié)構(gòu)的自重輕，是傳統(tǒng)建筑的三分之一到五分之一，安全性和抗震性好，制造安裝工期短，可節(jié)省原材料資源消耗，提升住宅的性能價格比。

　　2.2鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系

　　鋼結(jié)構(gòu)住宅根據(jù)高度或?qū)訑?shù)的不同，采用不同的結(jié)構(gòu)體系。三層及三層以下鋼結(jié)構(gòu)住宅宜采用輕鋼結(jié)構(gòu)體系;4～6層的多層住宅，一般可采用：鋼框架體系、鋼框架——剪力墻體系、鋼框架支撐體系;7～12層中高層住宅可采用鋼框架——混凝土核心筒(剪力墻)體系及鋼框架——支撐體系，也可采用鋼管混凝土柱組合框架——混凝土核心簡體系;但框架體系抗側(cè)移剛度小，在風(fēng)荷載、地震作用下，其層間側(cè)移和總位移較大，故需設(shè)置各種抗側(cè)向應(yīng)力體系。

　　(1)低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系

　　低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅一般指平面較小、三層及三層以下住宅(可帶一層地下室)。在風(fēng)荷載和地震作用較大的地區(qū)常需設(shè)置必要的支撐。低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅可為獨立式或聯(lián)排式小住宅。

　　(2)鋼框架——核心筒結(jié)構(gòu)體系

　　鋼框架——核心筒結(jié)構(gòu)對于多高層住宅而言是一種較好的結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)受力分工明確，核心筒抗側(cè)移剛度強。可有效避免其他結(jié)構(gòu)形式因施工不當容易滲水造成的鋼構(gòu)件銹蝕，而且可采用滑模施工，進度快。

　　(3)主體鋼結(jié)構(gòu)體系

　　住宅建筑結(jié)構(gòu)體系的確定，對于住宅結(jié)構(gòu)需要滿足的安全性、耐久性、舒適性、經(jīng)濟性和成套性的要求是非常重要的。但是當結(jié)構(gòu)高度或?qū)痈咻^大時，需設(shè)置各種側(cè)向支撐，可以結(jié)合電梯井、樓梯間的布置，采用框架支撐、框架-剪力墻、空間錯列桁架結(jié)構(gòu)體系等新體系，以確保對結(jié)構(gòu)水平位移的嚴格控制。

　　3鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求

　　國民經(jīng)濟建設(shè)的各行各業(yè)幾乎都需要鋼材，但由于各自用途不同，對鋼材性能的要求也各異。用作建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材必須具有以下性能：

　　2.1抗拉強度和屈服點達到設(shè)計要求

　　屈服點高可以減小構(gòu)件截面，減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約鋼材，降低造價。抗拉強度高可以增加結(jié)構(gòu)的安全儲備，提高結(jié)構(gòu)的可靠性。

　　2.2鋼材的塑性、韌性及耐疲勞性能

　　較好的塑性可以使結(jié)構(gòu)在破壞前產(chǎn)生較大變形，給人以明顯的破壞預(yù)兆，從而可以使人們及時發(fā)現(xiàn)和采取補救措施，減少損失。較好的韌性可以使結(jié)構(gòu)在動力沖擊荷載作用下破壞時吸收較多的能量，降低脆性破壞的危險程度。較好的耐疲勞性能可以使結(jié)構(gòu)具有較強的抵抗重復(fù)荷載的能力。

　　2.3良好的加工性能

　　良好的加工性能包括冷加工性能、熱加工性能和可焊性。建筑鋼結(jié)構(gòu)所采用的鋼材不但要易于加工成各種形式的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，而且不致因加工而對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度、塑性、韌性以及耐疲勞性能造成過大的不利影響。

　　當然，在符合上述性能的條件下，同其他建材一樣，建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼還應(yīng)該易于生產(chǎn)，價格便宜，以降低造價。可供建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼的品種包括普通大型材、普通中型材、普通小型材、冷彎型鋼材、線材、各種厚度鋼板、無縫鋼管、焊接鋼管等。

　　4鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑設(shè)計理念

　　4.1合理調(diào)整梁、柱與圍護分隔墻體的位置，以保證主要空間的完整性

　　通常居住者都希望房間規(guī)矩平整，沒有梁、柱等突出物，但框架體系的梁柱截面不可避免地會寬于墻體厚度，建筑設(shè)計中常采用將隔墻置于框架梁柱一側(cè)的方法，以保證主要空間(如起居室、臥室)的平整性，而將梁、柱盡量突出于次要空間中(如儲藏室、衛(wèi)生間、廚房等)。另一種做法是將柱子與墻體脫開，獨立在外墻外側(cè)，避免了結(jié)構(gòu)柱對外墻內(nèi)表面的干擾，同時還可行成別具一格的立面風(fēng)格。

　　4.2隱梁式結(jié)構(gòu)體系

　　從結(jié)構(gòu)體系人手，以改變結(jié)構(gòu)構(gòu)造方式來達到室內(nèi)空間無梁，保證使用空間的完整連續(xù)性。具體做法是：將樓板擱置在結(jié)構(gòu)鋼梁的下翼緣，樓板的厚度等同于梁高。首先為控制樓板的整體厚度，必須盡量減小梁高，以普通住宅2.8m層高為例，樓板厚度不應(yīng)大于200mm，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)框架梁高跨比約1：20，柱網(wǎng)跨度尺寸只能達到約4m×4m，這一柱網(wǎng)尺寸在開間方向上尚可，而進深方向上則無法滿足使用需要，直接結(jié)果是要增加柱子。其次，鋼梁打斷了樓板的連續(xù)性，對抗震不利，也妨礙地面設(shè)備走線。鋼梁腹板開孔的大小需經(jīng)結(jié)構(gòu)確認(洞口直徑大于1/3梁高，需做局部加固)，對樓板埋設(shè)管線的數(shù)量和管徑會有限制。

　　4.3利用框架梁柱設(shè)置管線夾墻

　　這是一種逆向思維的設(shè)計方式。采用加厚墻體，做雙層夾墻的方法來隱藏結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這種方式對于外墻和分戶墻較為合適，用于戶內(nèi)隔墻，則會降低住宅使用率，同時還增加造價。

　　參考文獻

　　[1]吳云，王玉龍編著. 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計研究[M]. 蘭州大學(xué)出版社，2009.06.

　　[2]陳志華，王小盾，李樹海. 鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)造及技術(shù)經(jīng)濟分析[J]. 鋼結(jié)構(gòu)，2004，19(3)：39-43.

　　[3]趙赤云. 鋼結(jié)構(gòu)住宅的現(xiàn)狀及其綜合經(jīng)濟效益分析[J]. 工業(yè)建筑，2004， 20(2)：20-23.

　　[4]陳靖，姜紹文. 國內(nèi)外輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系初探[J]. 煤炭工程，2003，4： 39-40

　　[5]舒贛平，孟憲德，王培. 輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用[J]. 工業(yè)建筑，2001，31(8)：1-4.