钢结构住宅到底该如何设计？终于有人讲透了！

在我国“双碳”战略目标及“新型城镇化建设”政策推动下，钢结构行业再次进入上升周期，以绿色低碳为发展理念的钢结构住宅，迎来发展新机遇。但是，受全社会对绿色建筑认知度不高、传统建筑模式仍占主导等因素影响，相比于日美等发达国家，当前我国钢结构住宅还处于起步发展阶段。  

 

装配式钢结构住宅是钢结构走向市场的重要形式，中国建筑业正在接轨国际潮流，变革是大势所趋，推广钢结构住宅对建筑产业升级有着十分重要的意义。装配式钢结构建筑，将工地做的事情工厂做，室外的事情室内做，高空的事情地面做，危险复杂的事情地面做，浪费资源和污染环境的事情不做，这就是传统建筑业向现代工业转型的重要内容。  

钢结构住宅技术特点与难点

1.建筑立面：与传统钢筋混凝土住宅相比，钢结构住宅要求立面不能过于复杂，否则会增加设计施工难度，成本会大幅增加。

2.建筑防火：钢柱一般采用厚涂型防火涂料，满足耐火等级二级的要求，钢梁采用薄涂性防火涂料，抹灰作业完成后对美观无影响。

3.室内空间：采用钢结构，可以实现较多无柱或少柱空间，与传统剪力墙住宅相比，室内空间布置相对灵活，后期改造的可行性提高，有利于营销。

4.建筑隔声：外墙以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构。

 

 

钢结构住宅结构体系

目前国内钢结构建筑体系主要有框架结构体系、框支结构体系、框架剪力墙结构体系等结构形式。

 

 

1.框架结构体系 ：纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。这种结构有较大的延性，自振周期较长，而对地震作用不敏感，抗震性能好。但纯框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。

2.框支结构体系：纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横2个方向布置一定数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。

3.框架剪力墙结构体系：在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40～60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置时，就可以形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。高水平管好工程项目

在设计过程中选用何种体系，应该综合考虑多方面的因素：如突出钢结构优势的大柱网因素和适应现代人生活需要的大开间、易改变的布置因素。为了使结构经济合理，多层钢结构住宅对结构布置有些要求。当然，这些要求不是绝对的，而是在可能条件下这样做会更经济，更合理，主要是：①采用矩形平面或由矩形平面单元组成的建筑平面；②框架柱在房屋横向宜成列布置；③将支撑或桁架腹杆设在无孔口的分户墙中；④采用间隔桁架体系时，房屋纵向走廊宜在横向桁架的中部。

设计注意事项

1.节点设计：钢结构体系当中，节点设计和构件设计具有同等重要性，因此必须给予充分的重视。钢结构的节点设计包括梁一柱节点、梁一梁节点、柱一柱节点、柱脚节点、柱帽节点等。设计时应确保节点的安全可靠，并尽量采用简单、稳定、可靠的施工工艺，减少或避免现场的焊缝连接。钢节点的形式按传力特性大体可以分为3类：铰节点、半刚性节点、刚性节点。梁柱连接通常采用刚性节点，梁梁连接采用铰节点，建议采用常用设计法，避免腹板螺栓太多。

 

 

梁-梁铰接节点不建议采用节点板外伸做法，会增加螺栓数量，确认钢结构深化图时一定注意此项（施工单位喜欢节点板外伸做法，安装和下料方便），避免深化与设计不符，导致设计螺栓数量不足，带了安全隐患。

 

 

2.墙体材料的选取：一般来说，为了突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅不宜采用传统的砌块或其它自重较大的材料。通常采用轻质材料，比如：空心砼砌块、加气砼、压型钢板加轻质保温材料组成的复合墙体、OSBC板、CS板等。目前使用的比较多的是蒸压轻质加气砼板ALC。这种材料质地较轻，具有较好的防水、防渗透能力，保温性能好，隔声效果与一般混凝土空心砌块相当，自身的强度高，施工方便。无论做外墙还是内隔墙效果都比较理想。

另外在进行墙体的设计时，要求对连接件的强度、质料和尺寸有准确的规定。对连接方式充分考虑墙体和主体结构的特性，尽可能采用简单、快速的连接方法，以便于施工，提高作业效率。

3.楼梯设计：工业类钢结构建筑的楼梯大都采用钢楼梯，而住宅体系中则基本不用，原因是钢楼梯的隔音效果差。故钢结构住宅中常常采用砼楼梯或者压型钢板砼组合楼梯。在设计时要注意梯梁的设置位置和节点处理，因为通常情况下，这里会出现梁一梁连接，这种连接会使得被连接梁承受集中荷载，这样该梁比较容易发生局部失稳。

 

 

4.楼盖设计：工业类钢结构建筑的楼盖大都采用传统的楼承板或钢筋桁架楼承板免支模体系，住宅设计则基本不用，原因是底部钢板对后期装修有影响，需要做全部吊顶，影响室内净高。一版采用传统的现浇楼板或PC叠合板，近年来也出现了可拆卸式的HS装配式钢筋桁架楼承板，塑料底模拆除后露出的完全是水泥基面，可达到铝模效果。无塑料件或金属件外露，混凝土板底面光滑平整，效果与普通现浇楼盖相同，方便精装处理。

 

 

结语  

钢结构住宅是一种符合“绿色生态建筑”特征的结构形式。其特点自重轻、地基造价低、占地面积小、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、环境污染相对轻等优势。不仅具有较好的综合经济效益，而且是今后住宅建筑业的发展方向。  

来源：始信定优（gh_004df5f5fdc8），作者：田二勇