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1、浅谈钢结构在住宅上的应用及设计原则民营科技2011年第1期建筑?规划?设计浅谈钢结构在住宅上的应用及设计原则颉辉(新疆中元建筑规划设计有限公司,新疆石河子832000)摘要:近年来,我国钢结构制造业取得飞速发展,目前,正处于钢结构制造大国走向制造强国的历史发展时期.一些钢结构企业把钢结构住宅体系设计一体化作为一项重要目标.现介绍了钢结构的特点,阐述区别于其它结构在住宅上的优势,并提出钢结构设计的基本原则,最后总结了钢结构住宅的发展前景.关键词:钢结构;住宅;优点;设计钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构.钢结构住宅依其自重轻,基
2、础造价低,适用于软弱地基,安装容易,施工快,周期短,投资回收快,施工污染环境少,抗震性能好等综合优势而受到各方的重视.1钢结构的优点一般来说,材料的特性是推出新型建筑形式的出发点.钢结构是用钢板,热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的.和其它材料的结构相比,钢结构有如下一些特点.1,1材料的强度高,塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土,砖石和木材相比,强度要高得多.因此,特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构.钢材还具有塑性和韧性好的特点.塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强.良好的
3、吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能.另一方面,由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压时需要满足稳定的要求,强度有时不能充分发挥.1.2材质均匀,与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的.因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合.钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制,材质波动的范围小.1_3钢结构制造简便,施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作,因此,大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高
4、.构件在工地拼装,可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期.此外,对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁.1.4钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大,但钢结构却比钢筋混凝土结构轻,原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多.以同样的跨度承受同样荷载,钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10,为吊装提供了方便条件.对于需要远距离运输的结构,如建造在交通不便的山区和边远地区的1
5、二程,重量轻也是一个重要的有利条件.当然任何一种材料都不是十全十美的,钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺,在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高.不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中,构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆,锈蚀问题也并不严重.近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能,已经逐步推广应用,并取得了良好的效果.钢材长期经受100~C辐射热时,强度没有多大变化,具有一定的耐热性能,但温度达150℃以上时,就须用隔热层加以保护.钢材不耐火,重要的结构必须注意采取防火措施.例如,利用蛭石板,蛭石喷涂层或石膏板等加以防护.2住宅建
6、筑中应用钢结构的优势钢结构与其它结构——砖混结构,砼结构相比,在使用功能,设计,施工,以及综合经济方面都具有优势,在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:2.1能合理布置功能区间.利用钢材强度高的特点,设计可采用大开间布置,使建筑平面能够合理分隔,灵活方便,创造开放式住宅.而传统结构(砖混结构,砼结构)由于材料性质限制了空间布置的自由,以往开间一般常在3.2m,3.4m,3.6m,如果过大,就会造成板厚,梁高,柱大,出现"肥梁胖柱"现象,不但影响美观,而且自重增大,增加造价,购房者在二次装饰时,经常由于自行改变墙体位置
7、,增加隐患.2.2自重轻,抗震性能好.相同建筑面积的建筑楼层,钢结构自重轻,根据比较,六层轻钢结构住宅的重量,仅相当于四层砖混结构住宅的重量.而且钢材具有延性,能比较好的消耗地震带来的能量,所以抗震性能好,结构安全度高.2_3施工方便,工期短.钢结构构件,可以实行工厂化生产,现场安装.由于现场作业量小,对周围环境污染少,同时,施工机械化程度高,加快了施工速度.根据统计,同样面积建筑物,钢结构比砼结构工期,可缩短三分之一,而且可节省支模材料.2.4综合造价低.由于自重轻,基础费用降低,总体用料减少,直接成本降低,建设工期短,间接费又
8、可减少,所以综合造价低.2.5符合住宅产业化和可持续发展的要求.钢结构适宜工厂大批量生产,工业化程度高,并且能将节能,防水,隔热,门窗等先进成品集合于一体,成套应用,将设计,生产,施工一体化,提高住宅产业化的水平.综上所述,钢结构是适合创新的住宅结
