钢结构住宅的结构体系及设计原则
浅析钢结构住宅的设计原则及发展前景
２１军 ０ ００ 第１期
建 筑 ・ 划 ・ 计
张双明 冯驰 宇
（ 黑龙江紫轩晟世 工程造价咨询有 限责任公 司， 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ ０
摘 要： 建筑 自人 类产生以来都是人们生活的重要组成部分 ， 在很 长时间里运用的都是石材与木材等。随着科技的发展 ， 但 新型材料广泛运 用 于房屋 建筑 中。 钢结构由于在 高层建筑和 大跨度高耸结构方 面的优越性 ， 使其在非居住 建筑领域得到 了广泛的应用。 国家经济实力的增强和住 宅商 品化 、 业 化 的要 求 ， 进 了住 宅新 技 术 和 新 材料 的研 究 、 用 ， 结构 将 成 为建 筑 中最适 合 创 新 的 住 宅 结 构 体 系 ， 是住 宅 建 筑行 业二 十 一世 纪 的 产 促 应 钢 也
主 导 方 向。 关 键 词 ： 结构 住 宅 ； 越 性 ； 计 原 则 ； 钢 优 设 发展
使柱稳定计算 等效力框架稳定计算 。 然而， 实际框架多种多样 ， 而设计中 所谓的钢结构住宅体系就是指 由维护墙体 、 隔断墙体 、 楼板与主体 为了简化计算工作 ， 需要设定一些典型条件。 钢结构共同组成的住宅体系。 住宅钢结构是指纯钢结构 （ 钢框架或框架一 ３ 设计结构的细部构造和构件 的稳定计算必须相互配合 ， ） 使二者有 支撑 ） 体系 ， 介于高层钢结构 （ 钢框架 或钢框 架一混凝 土剪 力墙 ） 体系与 致性。结构计算和构造设计相符合 ， 一直是结构设计中大家都注意的 冷弯薄壁型钢结构 （ 、 ｚ ｃ等轻 型钢结 构 ） 体系之间 的多层钢结构 住宅体 问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩 的节点连接 ， 应分别赋予它足够 的 系。 刚度和柔度 ， 对框架节点应尽量减少杆件偏 心 ， 这些都是设计者处理构 ２ 现 代 钢 结构 的 建 筑 特 点 造细部 时经常考虑到的。 但是 ， 当涉及稳定性能时 ， 构造上时常有不 同于 强度 的要 求 或 特 殊 考 虑 。 ２１ 予ｉ ． ｉ ｆ 工程化程度高 ， 建设成本降低 ， 工期缩短 钢结构建筑模数协调统一标准实现 了建筑工业化大规模生产 ， 提高 ３３ 钢 结 构 住 宅 设 计 中应 注 意 的 问 题及 对 策 ． 了建筑预工程化 ， 使不 同材料 、 同形状 和不同制造方法 的建筑构配件 不 １钢结构住宅建筑要 以建设计为主导 ， ） 其他专业紧密互动配合。 具有一定的通用性和互换性。 同时钢结构建筑的预工程化使材料加工 和 ２ 选择和开发外墙板 ， ） 是钢结构住宅建筑 推广 中的关 键问题之一。 安装一体化 ， 大大降低了建设成本 ； 并且加快了施工速度 ， 使工期 能够缩 除满足外墙板 的各项技术 要求外 ， 还要做到墙板原 材料因地之宜 、 工作 短 ４ ％以上 ， 而加快 了房地产开发 商的资金周转速度 ， ０ 从 使建筑能更早 化生产 、 运输 、 安装连接方便 。 投入使用。 ３ 钢结构 要做到安全合 理 、 ） 节点构造 方便可 靠 、 并为构 件制作 、 运 ２２ 建筑与结构的设 计与功能一体化 ， ． 使建筑更富有功能化 输、 吊装 创 造 条件 。 在钢结构建筑中 ，结构成为形象构成的重要因素，结构 的形体 ， 构 结构抗震性能与结构布局规则性有很大关系 。结构布局不规则， 地 件， 节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象 。建筑与结构 的设计与 震时易损坏 ， 而且除弹性设计外还要作弹塑性层 间位移验算 。因此应尽 功能只有做到一体化 ， 才能使建筑更富有功 能化并创造 出技术与艺术融 量使结构 布置符合规则性要求 。 为一体 的钢结构建筑 。北京 ２ ０ ０ ８年奥运会 国家体育场投标方案 中有许 住宅钢结构 的平面布局应力求规则 、 对称 。住宅钢结构常见的布局 不规则 ， 主要是平面不规则。如平面形状不规则 ， Ｌ形等 ， 特别是支撑剪 多方案都体现了钢结构建筑的这一特 点。 ２３ 能够满足超高度 和超跨度的要求 ． 力墙偏 置， 明显不对称等。若楼层 的最大弹性水平位移超过质心水平位 ． ， ２倍 就属于平面不规则 ， 此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。 钢材组织均 匀， 接近于各向同性 匀质体 ， 强度高 ， 弹性模量亦高。其 移的 １ 密度与强度的比值远小于砖石 ， 混凝土 ， 木材 ， 在同样受力情况 下钢结 构 ４ 建筑设备与钢结构住宅配合 ， ） 是住户首先遇到的问题 。因此如何 自重小 ，从而可 以做成跨度较 大和高度较高的结构 以及灵活 的结构形 采用先进 的技 术来开发适合于钢结构住 宅的各项设备是我们必须要解 体。 现在人类已具有建造跨度超过 １０ 米 的超大穹顶与高度超过 １０ 决 的问题 。 ００ ００ ５ 钢结构住宅的造价是房地产开发商最关 心的问题。 ） 钢结构住宅应 米最高至 ４ ０ 米的超高层建 筑的能 力。并 且钢索与膜 结构相结 合形 成 ００ 索膜结构体系更能满足建筑对跨度 的要求 ， 这在型建筑成为樗性建 定位于 中、 使 高档住宅 ， 钢结构住宅建筑是一项 系统工程 ， 应从设计 、 制造 、 运输 、 安装 、 修和管理等 环节着手加强 管理和协调 ， 维 从而达到 降低 成 筑。 ２ 原材料可 以循环使用， ． ４ 有助于环保和可持续发展 本， 提高综合经济效益 的目的。 发展钢结构 对于资源 ， 能源都非常短缺 的我国意义尤为重大 ， 因为 ４ 钢 结构住宅发展前景 住宅产业化是我 国住宅业发展的必 由之路 ， 因为这将成为推动我国 中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝 土建筑大国。 钢材是一种高强度 标准化制 高效能 的材料 ， 具有很 高的再循环价值， 边角料也有价值 ， 不需要制模施 经济发展新的增长点 。钢结构住宅体 系易于实现工业化生产 ， 工。 作 ， 与 之相 配套 的墙 体 材 料 可 以采 用 节 能 、 保 的新 型 材 料 ， 属 绿 色 而 环 它 ３ 钢结构住 宅设计的原则及 问题对策 环保性建筑 ， 可再生重复利用 ， 符合可持续发展 的战略 ， 因此钢结构体系 住宅成套技术 的研究成果必将 大大促进住宅产业化的快速发展 ， 直接影 ３１ 钢结构稳定设计 的探讨 ． 稳定性是钢结构 的一个突出问题 。在各种类型的钢结构中 ， 都会遇 响着我 国住宅产业的发展水平 和前途 。 钢结 构建筑的科技含量很 高， 结构本身往往就是建筑表现 ， 钢结构 到稳定问题。 对于这个问题处理不好 ， 将会造成不应有的损失 。 现代工程 而且对建筑形象的影 响 史 上 不 乏 因 失 稳 而 造 成 的 钢 结 构 事 故 。在 我 国 １８ ９ ８年 曾 发 生 １．× 的表现与工艺不仅是实现形象构思 的必要手段 ， ３２ 这就决定 了结构构思是形象构思成功与否的关键所在 。科学 １．９ ７９ ｍ网架 因腹 面杆稳定位不足而在施工过程中塌落的事故 。因此稳 极 为显著 ， 审美观的改变必然使得钢结构建筑不断地去扩展 自身的表 定性钢结构设计中的主要问题 ， 一旦 出现 钢结 构的失稳事故 ， 不但会造 技 术的进步 ， 抛开风格要素 ， 结构理性 主义 出发 ， 从 成经济严重损失 ， 而且会造成人员 的伤亡 ， 以我们在钢结构设计 中一 达语汇而寻求发展。所 提倡 的是 ： 所 从 现代 的和传统的从多风格流派 中吸取精华 ， 创造出技术和艺术有机融 定要把握好稳定设计这一关 。 ３２ 钢 结 构 建 筑 设 计 的原 则 ． 合 的钢结构精品建筑。 目前 国内的建筑 业生产效率较低 ， 尚属劳动密集型产业 ， 而钢结构 针对钢结构建筑稳定 问题 ， 在实际设计 中， 必须遵循以下三个原则 ： 加快对钢结 构住宅的研究 ， 将促进建筑 １结构整体布局必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求 。目 住宅属 于高技术 高效 率的产业 ， ） 前结构大多数是按照平 面体系来设计的 ， 如桁架和框架都是如此 。为保 业 向技术密集型产业转化 ， 并将带动建材 、 冶金 、 信息机械尤其是钢铁企 证 这 些平 面结 构 不 致 出平 面失 稳 ， 要 从 结 构 整 体 布置 来 解 决 ， 即 设 业 的发 展 。 需 亦 计必要的支撑构件 。这就是说 ， 平面结构构件 的出平面稳定计算必须和 应该看到 ， 我国钢结构住宅正得到大力地发展 ， 但从建筑 、 结构设计 结 构 布 局 相 一致 。 到制作安装 ， 各个环节都与 国外先进水平有很大的差距。 作为设计人员 ， ２ 结构计算简 图和计算方法所依据 的简图相一致 ， ） 这对框架结构的 应在工作中应该脚踏实地的积极创新 ； 专业研究人员则应对钢结构设计 稳定计算十分重要 。目前在设计单层 和多层框架结构时 ， 经常不作框架 理论和设计方法进行深入 系统的研究 ； 技术 主管要加强对从业人员的技 稳 定 分 析 而是 代 之 以��
简述钢结构住宅建筑设计
简述钢结构住宅建筑设计摘要：目前钢结构已是发达国家的主导建筑结构，钢结构广泛应用于高层、超高层建筑，大跨度和大空间建筑，中小型工业、商业、社区、文教卫生、高层超高层的民用住宅。
钢结构住宅以其巨大的优势引起了广泛的关注。
主要介绍了钢结构“以人为本”的建筑平面设计，常用钢结构住宅体系以及钢结构住宅的关键技术要求及保证措施。
关键词：钢结构住宅建筑设计1 “以人为本”的建筑平面户型单元是住宅楼组合中的基本单位，它的方案设计优化存整个住宅建筑设计方案优化中占有极其重要的位置，因此，钢结构住宅建筑设计首先要从研究住宅单元平面人手。
钢结构住宅与其它传统结构住宅相比最大的优势是，可以设计成开问较大的房间，不用受主要结构构件的影响，充分满足适应性要求。
从我国已建的钢结构住宅来看，由于开问尺寸较灵活，开发商可根据自己的经济和建筑要求，采用不同的开间形式。
但目前我国钢结构建筑的平面布局还比较单一，需要进一步优化。
钢结构住宅户型单元设计方案优化首先要优化设计步骤。
在进行钢结构住宅户型单元设计之前，必须对户型单元的建筑内容进行综合详尽的剖析，即从不同角度并用多种方法去展示它的内容因素。
对钢结构住宅居住功能进行剖析，一般是以人的居住需要为中心，沿着住户家庭成员的生理、心理、物质、精神等需求的线索，罗列出居住生活对建筑空间构成的要求因素。
在对户型单元设计内容因素进行全面的，深入的剖析以后，着手进行户型单元设计构思。
建筑师按传统方式、凭经验进行方按构思的同时，应运用电脑调配各种设计因素的组合关系，获得更科学的适宜工业化方案形式。
其次要进行方案的排列和组合。
任何住宅建筑设计都是在一定的约束条件下进行的。
因此，在钢结构住宅户型单元方案的排列与组合中，首先应对制约因素进行分析。
钢结构住宅建筑设计约束因素除应遵守国家建筑法规和技术规范外，还应注意以下方面：第一，柱网布置应满足规则性要求，宜以住宅单元或套型为单位实现模块化，以模块的平接、接和对称凹接、凸接等多种拼接适应总平面布置的变化。
钢结构建筑设计规范
钢结构建筑设计规范标题：钢结构建筑设计规范：保障安全与可持续性发展引言：钢结构建筑作为一种广泛应用于现代建筑领域的结构体系，其设计规范起着关键的作用，旨在确保建筑物的安全性、可靠性和可持续性。
本文将深入探讨钢结构建筑设计规范的多个方面，包括设计原则、材料选用、结构设计、连接技术等，并分享我们对这些方面的观点和理解。
一、设计原则钢结构建筑设计的原则是在满足功能需求的前提下，最大限度地保证建筑物的安全性和可持续性。
设计师应该充分考虑建筑的使用环境、荷载条件和地震状况等因素，合理确定构件的形式、尺寸和位置，以确保结构的稳定性和承载能力。
二、材料选用钢结构建筑的材料选用至关重要。
设计师应根据建筑物的用途和设计要求选择合适的钢材，包括钢种、强度等级和热处理要求。
考虑到建筑物在使用寿命内的维护和耐久性，合适的防腐措施和表面处理也应予以重视。
三、结构设计钢结构建筑的结构设计涉及到荷载分析、强度计算和稳定性分析等方面。
设计师需要了解各种荷载的特点和作用，并利用现代计算方法进行结构模型的建立和分析。
结构设计中还需要考虑构件连接方式、布置形式以及膨胀和收缩等因素。
四、连接技术钢结构建筑的连接技术是保证结构整体性和传力的关键。
设计师应选择适当的连接方式，如螺栓连接、焊接连接、铆接连接等，并根据设计要求确定连接的强度、刚度和可靠性。
连接设计中还需考虑疲劳和震动等因素，确保连接处的耐久性和安全性。
五、观点和理解在钢结构建筑设计规范中，我们强调以从简到繁、由浅入深的方式探讨主题，以帮助读者更好地理解。
钢结构建筑的安全性和可持续性是设计时不可忽视的因素。
我们认为，在设计过程中，密切关注建筑的周围环境和荷载条件，并与相关部门合作，确保设计方案满足法律法规和标准要求是至关重要的。
总结：钢结构建筑设计规范在保障建筑物的安全性和可持续性发展中起着重要的作用。
设计师应充分考虑建筑的使用环境和荷载条件，选择合适的材料和连接技术，并运用科学的结构设计原则，以确保钢结构建筑的稳定性和承载能力。
隐式钢结构住宅结构设计及应用
隐式钢结构住宅结构设计及应用摘要：随着社会工业化的发展，为了适应绿色、环保、标准化等原则，国家大力推进装配式建筑。
而钢结构天然具备标准化、高集成性及工业化的优势。
如何在如今政策下采用钢结构住宅，也是设计考虑的方向及未来趋势。
隐式钢结构住宅体系在如今发展趋势具有较大的应用前景关键词：钢结构；装配式；隐式钢结构第一章工程概况项目位于海口市，用地面积7万㎡，总建筑面积14万㎡，其中地上计容建筑面积10万㎡，地下建筑面积3万㎡。
地块西侧包括17栋高层住宅建筑，10~13层，高度40米以下。
第二章结构体系及主要参数结构体系采用隐式钢框架+钢板墙（支撑）结构专利体系，钢柱采用宽钢管混凝土柱，为提高结构抗侧刚度，根据建筑方案设置钢板墙，钢板墙自下而上连续布置，无地下室时延伸至基础顶面，有地下室时延伸至地下室顶板（计算嵌固端）。
结构在水平荷载作用下，通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与刚接框架共同工作，形成双重抗侧力结构体系。
钢板墙是第一道防线，框架是第二道防线，该体系具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度。
钢梁采用H型钢（热轧或焊接组合），与钢柱刚性连接。
本项目楼板采用现浇混凝土楼板。
第1节主要设计参数主体结构钢材采用Q355B，应符合国家有关规范要求。
钢材的化学成分及含量限值、力学及环境耐侯性能、延性与可焊性等要求符合国家有关标准。
钢材强度标准值的保证率要求不小于95%。
第2节分析方法主要设计参数主体钢结构的内力和变形采用弹性方法计算。
本项目考虑非承重轻质墙板对结构刚度的影响，结构周期折减系数取0.9，采用盈建科结构设计软件（YJK4.0.1）进行钢结构计算分析。
第三章隐式钢结构住宅设计的难点及重点1.强柱弱梁设计现行规范中提到的“强柱弱梁”设计思想，希望塑性铰出现在梁端，不在柱子端部，起到个很好的耗能增强延性且结构不至于垮塌的抗震思想。
故规范通过强柱弱梁系数、控制柱轴压比提高柱延性等措施来达到强柱弱梁的设计概念。
轻型钢结构住宅技术规程抗震与抗风设计原则
轻型钢结构住宅技术规程抗震与抗风设计原则在建筑领域中，轻型钢结构住宅越来越受到人们的关注和喜爱。
相比于传统的混凝土结构住宅，轻型钢结构住宅具有较轻的重量、较高的抗震性能和良好的可拆卸性等优点。
然而，在设计轻型钢结构住宅时，抗震与抗风设计原则是非常关键的。
本文将重点介绍轻型钢结构住宅的抗震与抗风设计原则，以确保住宅的结构安全和稳定。
1. 抗震设计原则1.1 结构整体稳定性设计轻型钢结构住宅的整体稳定性是抗震设计的首要考虑因素。
设计时需采用适当的结构形式和悬挑设置，以确保整体结构能够抵抗地震力的作用。
1.2 地基基础设计地基基础的设置是保证建筑结构抗震性能的基础。
在轻型钢结构住宅中，应采用适当的地基基础形式，如钢筋混凝土桩基、灌注桩基或扩展基础等，以保证结构的稳定性和抗震性能。
1.3 竖向结构设计轻型钢结构住宅的竖向结构设计需要考虑地震作用下的整体稳定性。
采用合理的柱、墙或框架结构形式，在保证结构整体刚度的前提下，提高结构的抗震性能。
1.4 水平结构设计水平结构设计是轻型钢结构住宅抗震设计的关键。
通过设置合理的水平结构，如楼板、屋面、悬挑等，以增加结构的抗震刚度，并考虑到结构的可变形性，确保住宅在地震作用下的稳定性。
2. 抗风设计原则2.1 结构整体稳定性设计轻型钢结构住宅在抗风设计中同样需要考虑结构的整体稳定性。
在设计中，需采用合适的结构形式和悬挑设置，以保证住宅能够抵抗风力的作用。
2.2 墙体设计墙体作为轻型钢结构住宅中的重要部分，需要考虑其抗风性能。
通过采用适当的墙板厚度和墙体间距，以及增加墙体的水平刚度，提高整体结构的抗风能力。
2.3 屋面设计屋面的设计是保证轻型钢结构住宅抗风性能的重要因素。
合理设置屋脊、屋檐和风向角度，以及采用适当的屋面材料和构造形式，增加屋面的稳定性和抗风能力。
2.4 风挡设计为了提高轻型钢结构住宅的抗风性能，可以在建筑周边设置风挡，如绿化带、护栏、护墙等，以减小风荷载对住宅结构的影响，增加结构的稳定性。
钢结构设计方案
4.经济性、安全性和环保性原则。
三、设计目标
1.创建安全、可靠、耐久且具有良好功能性的钢结构建筑；
2.优化结构设计，实现材料使用效率和经济性的平衡；
3.采用环保材料和施工工艺，降低对环境的影响；
4.提高建筑物的整体美观和空间舒适度。
四、设计方案详述
1.结构体系
-采用灵活多变的框架-支撑结构体系，以满足不同功能区域的需求；
2.材料选用
（1）钢材：采用符合国家标准的Q235、Q345等优质碳素结构钢；
（2）连接材料：高强螺栓、焊条等连接材料应符合规范要求；
（3）防腐措施：根据环境条件，采取适当的防腐措施，确保结构使用寿命。
3.结构计算与分析
（1）按照规范要求，进行结构内力、位移、稳定性等计算；
（2）考虑风荷载、地震作用、温度作用等影响因素；
2.确保结构安全、可靠、经济、合理；
3.节能环保，提高资源利用率；
4.便于施工、安装和维护；
5.充分考虑建筑物的功能需求和使用寿命。
三、设计内容
1.结构体系设计
（1）采用框架-支撑结构体系，实现空间刚度和承载能力的合理分布；
（2）根据建筑物功能需求，合理设置结构层高、柱距、跨度等参数；
（3）结构布置符合规范要求，确保结构安全、经济、合理。
-支撑系统：合理配置支撑，增强整体结构的抗侧移能力。
5.施工与安装
-编制详细的施工组织设计，确保施工进度和质量；
-严格遵循设计图纸和施工规范，确保工程质量；
-实施施工过程中的质量监控，及时解决现场问题。
五、质量保障措施
1.设计阶段：多轮设计审查，确保设计符合规范和功能需求；
2.施工阶段：强化现场管理，严格控制施工质量；
钢结构的设计原则
钢结构的设计原则随着建筑行业的发展，钢结构在建筑中的应用越来越广泛。
作为一种轻质、高强度、耐用的结构体系，钢结构已经成为许多大型建筑的首选结构类型。
钢结构的设计需要考虑很多问题，如何确保设计的安全、可靠、经济，并且符合建筑要求，这些都是来源于钢结构的设计原则。
本文将针对这些原则进行详细解析。
一、力学原理钢结构设计的首要原则是力学原理。
在钢结构的设计中，需要根据物料的力学性能来计算荷载、受力和应力分布。
钢结构的力学性能非常重要，它需要满足以下几点：1、材料强度要求：钢结构的组成部分必须能够承受一定的力量。
2、构件的形状和几何尺寸：钢结构构件的形状和尺寸必须能够承受给定荷载。
3、刚度和稳定性：钢结构构件的刚度和稳定性必须足够高，以保持构件的形状和几何尺寸。
二、经济性原则钢结构设计应该具有经济性。
简而言之，这意味着钢结构的设计需要尽可能减少材料、加工和施工的成本。
要做到这一点，必须确保钢结构的设计必须合理，优化设计与实际情况之间的协调，还需要使用最新的工艺和材料进行施工。
三、安全性原则钢结构设计需要保证安全性。
安全性的要素包括材料、设计、施工、设备以及环境。
正确的设计不仅要遵循有关法规和标准，还需要用来降低决策中的风险与不确定性。
安全问题必须要得到全面评估和适当的解决。
例如，建筑物的地震效应和风荷载必须在设计过程中得到考虑，以确保钢结构的耐久性和安全性。
四、功能性原则钢结构设计必须能够满足建筑物的功能和用途。
钢结构设计需要考虑建筑物的内部布局和使用方式，以使钢结构能够满足建筑物的变化和使用需求。
例如，钢结构十分适合实现大跨度和开放的空间，并可以充分利用地面面积。
五、美学原则美学原则是钢结构设计的最后一个原则。
设计师应该在考虑材料、结构和功能的基础上，使钢结构设计的形式和外观符合工程、环境和建筑的整体氛围，丰富建筑的文化内涵。
钢结构的设计应该尽量简洁、精练、美观。
综上所述，钢结构设计需要满足力学原理、经济性原则、安全性原则、功能性原则和美学原则。
简述适应高层住宅的建筑结构体系
简述适应高层住宅的建筑结构体系适应高层住宅的建筑结构体系是指在设计和建造高层住宅时，采用合理的建筑结构体系，以确保建筑物的稳定性、安全性和舒适性。
下面将简要介绍适应高层住宅的建筑结构体系，并进一步探讨相关的设计原则和技术。
1. 钢筋混凝土框架结构体系钢筋混凝土框架结构是目前应用最广泛的高层住宅建筑结构体系。
它采用钢筋混凝土框架作为主体结构，横向和纵向承载力主要由框架系统提供。
框架结构的主要特点是刚性和稳定性好，能够承受来自风力和地震等外部荷载的作用。
2. 钢结构体系钢结构体系适用于高层住宅建筑中需要大跨度、大空间的结构设计。
钢结构具有重量轻、强度高、施工速度快等优点，能够在较短的时间内完成建筑施工，同时能够满足建筑物对于抗震和防火性能的要求。
3. 预应力混凝土结构体系预应力混凝土结构体系通过在混凝土构件中引入预应力钢筋，使结构在受力时产生预应力，从而提高结构的承载能力和刚度。
这种结构体系可以降低建筑物的自重，减小地震和风力荷载对建筑物的影响，同时可以增加建筑物的抗震性能。
在高层住宅建筑设计中，还需要考虑以下几个设计原则和技术：1. 结构安全性：高层住宅建筑要能够在风力和地震等自然灾害的作用下保持结构的稳定性和完整性，因此在设计过程中需要进行详细的结构力学分析和抗震设计。
2. 空间利用效率：高层住宅的用地面积有限，因此需要通过合理的结构布局和设计手法来最大限度地提高空间利用率，满足居住者的居住需求。
3. 施工效率：高层住宅建筑的施工周期长，因此需要采用先进的施工技术和装备，以提高施工效率和质量。
4. 节能和环保：高层住宅建筑应注重节能和环保设计，采用高效的隔热材料和节能设备，减少能源消耗和碳排放。
综上所述，适应高层住宅的建筑结构体系需要根据不同的需求和条件选择合适的结构类型，并在设计和施工过程中注重安全性、空间利用效率、施工效率以及节能和环保等方面的考虑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢结构住宅的结构体系及设计原则【摘要】钢结构住宅是一种更符合“绿色生态建筑”特征的结构形式。
它具有自重轻、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等优势，具有较好的综合经济效益。
【关键词】钢结构住宅;绿色建筑;结构体系;经济效益
0.前言
住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路,这将成为推动我国经济发展新的增长点。
钢结构住宅体系易于实现工业化生产,标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,它属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略。
若是在城市中采用钢结构住宅,因为其工厂化程度高、施工周期短的优势,将能很好地解决城市市区,尤其是中心市区人口稠密交通繁忙、施工生产不便的问题。
因此钢结构住宅应该是城市住宅设计的主要方案之一,同时钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展,直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。
1.多高层钢结构住宅的结构体系
多高层住宅建筑的钢结构体系与传统的砖混结构体系、混凝土结构体系有很大的不同，它主要由承重钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。
1.1承重钢结构体系及体系的分类
(1)钢框架结构体系。
其特点是受力明确，平面布置灵活，为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀，具有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好，结构简单，构件易于标准化、定型化，施工速度快．但框架结构属典型的柔性结构体系，其侧向刚度差，易引起非结构构件的破坏。
(2)钢框架一支撑结构体系。
为了提高钢框架的侧向刚度，有效地抵抗水平荷载，减少层间位移，通常在墙体平面内布置由角钢或槽钢构成的垂直支撑体系，当房屋较高时，较纯框架经济。
支撑设置的位置要合适，为了与建筑设计相协调，一般布置在窗台下至下层窗顶之间，既隐蔽又能满足支撑体系的需求。
(3)交错桁架结构体系。
由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。
由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合要求各单元灵活布置的住宅、旅馆建筑。
1.2范围
(1)3层及以下的低层住宅：①轻型钢框架结构体系；②冷弯薄壁型钢密排柱（轻钢龙骨，00c形或z形檩条）结构体系。
(2)4～6层多层住宅：①钢框架结构体系；②钢框架．支撑结构体系；③钢框架一混凝土剪力墙结构体系。
(3)7~12层中高层住宅：①钢框架-支撑结构体系；②钢框架．混凝土核芯筒结构体系。
(4)13～30层高层住宅：①钢框架．支撑结构体系；②钢框架。
抗剪桁架结构体系；③钢框架一混凝土核芯筒结构体系；④钢框架一带竖缝预制混凝土剪力墙结构体系；⑤钢框架一抗剪钢板剪力墙结构体系。
1.3设计原则
承重钢结构体系的结构设计宜遵循强柱弱梁、强节点弱构件的一般设计原则，在具体设计时，若较难满足强柱弱梁的设计公式，则满足轴压比要求也可。
框架主梁的材料一般可选用热轧或高频焊接h型钢，次梁可以有多种作法。
框|架柱子的材料一般可选用热轧或焊接工字钢、h型钢、方（箱形）钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢。
为了节约钢材，降低造价，框架柱也可采用在空钢管内浇筑高强素混凝土而形成的钢管混凝土框架柱。
1.4连接形式
框架横梁与柱在强轴方向适于采用刚性连接；而在弱轴方向宜结合支撑布置采用钢管柱设计方案。
钢框架梁柱节点连接的构造形式为：①螺栓连接；②焊接连接：③栓、焊混合连接。
焊接节点的连接刚度大，混合节点次之，螺栓节点的连接刚度较小，但螺栓连接的安装施工速度最快，且在现场拼接和安装时，施工质量容易保证。
主梁与次梁之间一般也采用铰接，在连接构造上以焊接和高强度螺栓连接为主，也可采用栓、焊混合的连接方式：梁腹板用高强度螺栓连接，翼缘用焊接，可先用螺栓安装定位，再对翼缘施焊。
1.5楼面结构体系
楼面结构由钢梁和楼面板组合而成。
楼盖除了将竖向荷载直接分配给墙、柱外，更主要的作用是参与并保证和抗侧结构的空间协同作用。
因此，必须保证楼盖有足够的强度、刚度和整体稳定性，同时应尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，并提高施工速度。
作为民用住宅的楼面结构，楼板还应具有较好的隔热、隔声、保温、防水和防火性能。
为了保证钢梁的整体稳定性，楼面主、次梁应采取紧凑型构造措施。
1.6护结构体系
内外墙的造价约占钢结构住宅总造价的30%，对钢结构住宅的造价影响很大，同时，为减轻结构自重，满足建筑节能要求，充分发挥钢结构住宅的优势，其围护墙体要满足自重轻、强度高、保温隔热性好、安装可靠、经久耐用、经济合理的要求，故应采用轻质材料。
如外墙可采用蒸压轻质加气混凝土墙板（alc板）、src复合保温墙板、钢丝网复合保温板、植物纤维强化空心墙板、玻璃纤维加强水泥墙板等工厂预制的标准化轻质墙板和玻璃幕墙等。
内墙可采用轻钢龙骨石膏板、加气混凝土轻质墙板、alc轻质砌块、轻质改性石膏砌块、夹层复合板、稻草板等。
alc板自重轻，抗震性好，安装方便，施工速度快，具有良好的保温隔热性、防水性和防火性，非常适合与钢结构配套使用，使用250mm以上厚度的alc板作为外墙，可达到节能50%的要求，是理想的节能型墙体材料。
钢丝网复合保温板或夹层复合板具有质轻、墙薄、高效施工等特点和较好的抗震、隔音等性能，可分别用于各种结构的外墙或框架结构的非承
重墙。
稻草板除了具有质轻、墙薄、高效施工等特点外，还具有抗震、透气性和人居亲和性好等特点，适用于多层建筑非承重的内隔墙。
2.钢结构住宅的特点和综合效益
(1)结构轻质高强，抗震性好，工程造价低。
钢材的抗拉、抗剪强度相对较高。
钢结构住宅可以充分发挥钢材自重轻、强度高、延性好、塑性变形能力强、抗震性能好的特点，不仅所受的重力和地震作用小，从而减小梁、柱截面尺寸，节约钢材，而且还可以降低造价和运输安装费用。
(2)外部造型美观，空间布局灵活，建筑功能增强。
由于钢材轻质高强的特点，便于形成大柱距、大开间的建筑空间，灵活地分隔和布置室内的分区，更好地满足现代住宅建筑的使用功能要求，与砖混结构或混凝土结构相比，其有效使用面积可提高10～15%。
建筑造型可丰富多彩，也可简洁明快。
(3)易于改造，管线布置方便。
钢结构的内部分割、接高、加固等较为灵活。
钢梁的腹板允许穿越小于一定直径的管线，加之结构空间的孔洞与空腔，使管线布置、更换、修理方便。
(4)符合节能环保要求。
钢结构住宅建筑所用材料主要是环保型绿色可回收或易降解的材料，在建筑物需拆除时，钢材可全部回收利用，大大减少了建筑垃圾，对周围环境污染小，利国利民。
3.结束语
综上所述，钢结构住宅建筑体系不仅具有轻质高强、抗震性好
而降低基础造价、抗震费用和运输安装费用的优点，而且还具有构件安装便捷、施工周期缩短、加快资金周转、提高投资效益，建筑布局灵活合理，增加有效使用面积，提高建筑使用功能，质量易保证、商品化程度高等技术和经济综合优势，钢结构住宅建筑必将具有更广阔的发展前景。
房地产开发商作为国家建设发展的重要力量应当全面、综合地分析开发项目，无论对客户或是自己选择合适的钢结构体系是非常有益的。