简述多层轻型房屋钢结构的设计与应用

简述多层轻型房屋钢结构的设计与应用

李靓

珠海泰基建筑设计工程有限公司广东珠海519000

摘要：钢材具有强度高、自重轻以及抗变形能力强等优势，被广泛的应用于跨度及重力较大的多层房屋建筑中，极大的改善了房屋的整体性能，确保了房屋的稳定性与安全性。现在钢结构已经逐渐取代传统的混凝土材料，在多层轻型房屋设计中应用越来越频繁。本文结合钢结构的特点，系统的阐述了多层轻型房屋钢结构设计要点，并论述了其在多层轻型房屋中的应用，希望可以推动钢结构在其他领域中的应用与发展。

关键词：多层轻型房屋；钢结构；设计；应用

钢结构是由钢制材料组成的结构，是现代建筑结构主要类型之一。钢结构材料匀质性和各向同性好，是一种比较理想的弹性体。且具有韧性好、强度大及抗变形能力强的特点，能够承受住较大的动力荷载。再加上钢结构自重轻的特点，使得其施工比较方便，缩短了施工时间，大大提高了施工的效率，基于钢结构的诸多优势，钢结构被广泛的应用于多层轻型房屋设计与建设中，切实满足了多层房屋建筑的需求。

1、钢结构特点

1.1钢结构开间大

由于现代多层轻型房屋建设呈现出规模化的特点，传统的混凝土结构已经无法满足多层轻型房屋建设规模化的需要，在实际的应用中逐渐被钢结构所取代。钢结构的跨度比较大，可以根据实际施工的需要进行适当的调整，其开间是传统的混凝土结构的一倍左右，布设柱网的灵活性比较强，能够切实满足多层房屋建设大规模化的需要。

1.2钢结构自重轻

纵所周知，传统的混凝土结构是由混凝土材料浇筑而成，其自身重量比较大，不仅增加了施工人员的工作量，且提高了施工的难度和危险性，施工人员稍有偏差就会酿成人员伤亡，增加了施工成本投入。而钢结构尤其是轻钢结构设计，突破了原有建筑材料自身重量大的缺陷，钢结构自身重量大大减轻，降低了施工的难度和危险系数，保障了施工人员的人身和财产安全，更适用于多层轻型房屋建设。

此外，由于钢结构是由不同型号的钢筋组合而成的钢结构体，所以在整体上具备了钢筋的优良性能，其抗压性相对较强，可以有效抵御地震等自然灾害对多层轻型房屋的破坏。

2、多层轻型房屋钢结构设计要点

2.1钢结构分析计算

多层轻型房屋结构相对比较复杂，对钢结构设计的要求要。因此，应结合房屋建造的实际选择适当的结构分析计算方法，一般情况下会选择弹性方法，并根据模拟的钢结构在遇到强风或者是地震时的变形情况，对钢结构按照三维空间结构进行分析计算。在计算过程中应将各个部分的框架视作统一的整体，将竖直方向上的支撑看作是整体支撑，然后再进行细致的分析计算。同时排除梁、柱以及轴向变形等因素对钢结构整体分析计算结果的影响，切实确保钢结构分析计算的准确性和合理性。

2.2钢结构稳定性设计

任何房屋设计都需要综合考虑其稳定性，尤其是多层轻型房屋对稳定性的要求更高。因此，在进行多层轻型房屋设计时应及时找出房屋结构外部荷载与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态，然后根据平面结构构件稳定性设计的要求进行计算，保证稳定性设计与结构布置相一致，钢结构细部构造设计应与构件的稳定性计算相吻合。同时，钢结构整体布置应充分的考虑整个房屋体系以及各个组成部分的稳定性，深入了解钢结构设计中存在的问题，不断改进和完善钢结构设计方案，以大限度的确保钢结构稳定性设计的有效性。

2.3钢结构抗震设计

在进行多层轻型房屋钢结构抗震设计时应结合当地地理环境科学的开展，认真研究多层轻型房屋在地震发生时的状态，找出造成钢结构损坏的原因，并针对具体的节点、基本构件以及结构体系进行优化设计，全面提升多层轻型房屋钢结构的抗震性能，确保多层轻型房屋在地震发生时的完好性。

3、多层轻型房屋钢结构应用

3.1在多层轻型房屋支撑体系中的应用

支撑体系是作用是加强多层轻型房屋结构的侧向刚度，增强其抵抗水平风荷载和地震的能力。钢结构被用作多层轻型房屋的支撑体系主要表现形式有槽钢支撑体系和角钢支撑体系，这两种钢结构支撑体系通常被用于墙体平面内布置垂直支撑体系中，根据房屋建造的要求选择沿纵、横向布置或者是双向布置方式。同时根据多层轻型房屋形状与布局特点，可以灵活的选用交叉型、人字型或者是门式等布设方式。此外，不管是利用钢结构作为何种形式的支撑体系，都需要计算弯矩的影响，确保多层轻型房屋在投入使用后能够切实满足用户对房屋结构刚度的需要，并能够在遭遇地震或者是大风等重大自然灾害时表现出良好的分散受力能力。

3.2在多层轻型房屋楼盖体系中的应用

多层轻型房屋的楼盖体系必须能够承受足够的荷载力，具有刚度强、整体性好的优势。一般情况下，在多层轻型房屋建造中会采用在钢梁上铺设压型钢板，并浇筑100-150mm钢筋混凝土板的方法制作成压型钢板组合楼板，以此作为多层轻型房屋的楼盖体系。除此之外，还可以采用预应力板与混凝土现浇层或者是直接应用普通钢筋混凝土楼板作为多层轻型房屋的楼盖体系，在使用这两种结构作为多层轻型房屋的楼盖体系时，应特别注意楼板与钢梁之间的紧密性，使楼板与建筑连接成一个整体，以提高楼板的承重能力，最大限度的降低梁高。

3.3在多层轻型房屋围护结构中的应用

为了减轻多层轻型房屋钢结构围护的自重，一般会采用比较轻质的填充材料，比如空心砌块、加气混凝土等填充材料。还可以采用压型钢板加轻质保温层组成的复合墙体作为多层轻型房屋的围护结构，以满足多层轻型房屋的使用需求。除此之外，为了增强多层轻型房屋的美观度，还会采用轻质美观的玻璃幕墙结构，在内隔墙内填充空心砌块、加气混凝土等轻质材料。为了弥补传统油毡加沥青屋面防水层的缺陷，一般采用轻质的保温材料，如聚乙烯混凝土板以及JQB板等，根据要求将其做成厚度适宜的防水层，提高多层轻型房屋的防水性能。

3.4在多层轻型房屋基础形式中的应用

多层轻型房屋的基础形式主要有独立基础形式、条形基础形式、十字基础形式以及筏板基础形式等。一旦选择了柱下独立基础形式，那么就要十分注意基础形式的起升和下降力度之间的差异，避免出现房屋整体结构受力位移现象。而钢结构尤其是混凝土钢结构通常被用作多层轻型房屋的基础梁，因为这种钢结构可以在现场进行浇筑也可以提前制作，不会影响施工进度，给多层轻型房屋施工提供了诸多的便利。此外，利用钢结构作为多层轻型房屋基础梁时，需要在柱脚的表层覆盖一层特殊的材料，以免钢结构发生侵蚀，影响钢结构的使用效果。

4、结语

多层轻型钢结构的房屋在国外发达国家普遍存在，已逐渐发展成为民用和工业房屋的主要建筑形式。随着城市化进程在我国不断的推进，越来越多的建筑商将发展的焦点集中在了多层轻型钢结构房屋建设上，使得我国多层轻型钢结构房屋正朝着现代化、标准化、商品化的方向发展，多层轻型房屋钢结构完全符合这一发展趋势，因此，在实际推广中表现出良好态势。但是，有关部门和专家学者仍然需要进一步加强多层轻型房屋钢结构的研究工作，优化钢结构设计，改进钢结构设计工艺，切实确保多层轻型房屋钢结构的设计和应用满足国家统一标准和规范，最大限度提高我国房屋建造的整体水平，促进我国建筑事业的稳定、健康发展。

参考文献：

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