轻型钢结构住宅的设计要点及其应用研究.

轻型钢结构住宅的设计要点及其应用研究.

胡波

湖北建科工程技术有限公司

湖北省武汉市  430200

摘要：随着我国国民经济的不断发展，生产水平不断提升，轻型钢结构建筑体系在生产过程中逐渐得到了应用。但值得注意的是，由于受到传统设计理念的约束和产量的双重影响，轻型钢结构建筑体系的应用依然不是很广泛。因此，就有必要对轻型钢结构的设计方法和制作方式进行研究和分析，以助推轻型钢结构的不断发展和应用。

关键词：轻钢住宅建筑结构；设计原则；实践

中图分类号：TU723

文献标识码：A

引言

现阶段，我国建筑工程中设计的钢结构在形式、成分等方面表现出了比较明显的多样化特点，为保证建筑结构的稳定性与安全性，需要科学分析结构的承载性能与应力分布情况，进而指导材料选择、构件设计与节点连接，从而确保建筑钢结构的稳固性，为人们使用建筑结构提供安全的环境。同时，建筑钢结构是现代化建筑工程中比较常见的工程结构之一，在设计过程中必须对建筑结构载荷进行整体性分析，才能够保证建筑不会出现局部塌陷或变形的问题。

1轻型钢结构特点

1.1钢结构的实用性

钢结构建筑具备较高的实用性，主要是满足人们日常生活以及生产要求。在以往重型钢结构应用的环节，施工成本比较高，且需要消耗大量的人力、物力才能完成建设，也会给人们的生命和财产安全带来威胁。传统的重型钢结构虽然在一定时期有优势，但随着建筑领域的不断发展，已越来越不再适应社会发展的需要。在此背景之下，轻型钢结构建筑逐步被应用于住宅建筑中，以满足当前住宅生产的需求。轻型钢结构的重量轻、成本低、施工方便，且现场投入的资源量比较少，所以是目前钢结构建筑领域中应用比较广泛的一种形式。

1.2钢结构的声环境

钢结构运行环节会受到声环境的影响，主要是人们日常生活中各种因素所造成的噪声，分为如下几种类型。

(1)物体振动噪声。振动发声是最基本的物理原理，并且不同的振动源所产生的噪声也会有很大的不同。为降低振动噪声，可安装吸声材料、隔声层，配备隔声门和隔声窗，或在建筑结构中设置隔振沟，以有效减少噪声的产生和传播。

(2)雨水撞击噪声。目前，建筑结构设计阶段都会选择使用阻断声音的材料来减小雨水撞击所造成的噪声。

(3)空气传播噪声。当前住宅和民用建筑中应用厚度50mm的岩棉夹芯板来隔绝空气传播中产生的噪声。

1.3钢结构的安全性

确保钢结构建筑的安全性是保障其长久使用的关键，更是保护公众安全的基石。在构建过程中，普遍采取防腐、防火、抗震、防爆等措施以增强结构的稳固性。无论是在住宅还是民用建筑中，这些措施都旨在提升结构安全性，满足工程需求，并延长使用寿命。特别在钢结构设计阶段，选择涂刷防火涂料是至关重要的一环，选择时必须严格遵循《钢结构防火涂料应用技术规程》(T/CECS24－2020)的要求，并确保各项性能指标与工程需求相匹配。

2轻钢住宅建筑结构的设计要点

2.1防腐设计

建筑工程在盐雾和潮湿等环境中会产生一定程度的腐蚀问题，进而对建筑钢结构的稳定性造成影响。一般情况下，钢结构在使用过程中容易出现化学腐蚀和电化学腐蚀两种情况，现代建筑工程针对上述问题已经开发出了适用于不同环境下的建筑防腐蚀涂料。例如，在潮湿环境下可在钢结构表面涂抹抗腐蚀材料，将水、空气与钢材料有效隔离；在海水等高度盐的环境下，钢材料与钠离子之间会发生电化学反应，因此可将钢材料转换成生成物，能够有效解决钢结构腐蚀问题，实现建筑钢结构的稳定性的显著提升。

2.2优化地基结构设计

地基作为建筑物的基础，其稳定性直接关系到整个建筑的安全与持久。因此，设计人员在着手进行地基结构设计之前，必须对项目所在地的地质、水文条件进行深入而细致的勘察。这一过程涉及到对土壤类型、地下水位、土层厚度、地质构造等多个方面的考察。通过专业的地质勘探，设计人员能够获取到关于土地承载能力的关键数据，这对于后续的地基设计至关重要。同时，对建筑物造型的充分了解也是不可或缺的，因为不同的建筑造型对地基结构的要求也各不相同。基于这些详尽的数据和信息，设计人员能够确定出最合适的基础设计形式。他们会综合考虑地质条件、建筑造型、荷载分布等多个因素，在选择基础设计方案时，必须权衡经济性与安全性，确保两者兼顾。对于钢结构建筑的框架结构设计而言，为了增强基础结构的整体稳固性，推荐使用交叉梁条形式的地基结构。这种结构形式能够有效地分散和传递荷载，提高地基的承载能力和稳定性。同时，它还能够增强基础结构的整体性，防止因地基不均匀沉降而导致的建筑损坏。

2.3压型钢屋面构造的设计

在进行轻型钢结构压型钢屋面构造设计时，应设置采光、通风以及突出结构部件等位置。(1)屋面漏水问题。在轻型钢结构建筑屋面设计阶段，应合理布置边长和孔直径较小的挂件，并在这些位置涂抹硅酮胶以强化密封性。对于直径较大的孔洞，现场需进行防水处理，以确保结构防水性能达标，从而延长建筑的使用寿命。

(2)在轻型钢结构屋面通风设计中，需充分考虑大气污染环境对屋面的潜在影响。设计阶段应精准选择风管安装位置，以确保内部空气得以顺畅排放。对于建筑而言，鉴于生产过程中易产生大量粉尘等污染物，设计时应配备必要的排放装置，以确保建筑运行的安全性达到标准。

(3)在轻型钢结构屋面采光设计中，应严格遵循国家标准，以确保采光效果满足要求。采光顶棚式屋面在突出位置设置天窗时，设计人员需依据实际情况设计天窗的开向、高度、坡度等尺寸，以确保理想的采光效果。在建筑中，轻型钢结构的采光板主要选用中空板和玻璃纤维加强聚酯等材料，并安装围护板材以维持结构的采光性能。在具体屋面设计中，玻璃纤维加强聚酯因其高强度、易成型的特性而备受青睐，其应用效果满足标准，是理想的采光材料选择。

2.4钢结构连接部件的设计

在新型钢结构设计中，连接部件的选用尤为关键，它直接影响钢结构的强度和稳定性。当前，钢构件的连接形式主要包括焊接、铆接和螺栓连接等。其中，高强度螺栓连接因其高可靠性而备受青睐。但具体选择还需结合现场实际情况，可能还需采用焊接和铆接的方法。因此，设计人员在制定钢结构建筑设计方案时，需全面考虑各种因素，要确保结构质量及稳定性达标，以满足正常使用需求，并延长结构的使用寿命。

2.5防火设计

建筑钢结构具有相对较差的防火性，钢材料所处环境温度在430℃以上时，则会导致钢结构的承载性能出现大幅度下降，进而影响到建筑结构的稳定性与安全性。因此，对建筑钢结构稳定性设计时需要考虑防火设计，优先选择防火性能比较高的材料，例如高粘性、厚涂层的钢材料，通过高阻燃效果提高建筑钢结构的防火性。同时，在建筑钢结构施工过程中需要对钢材料进行防锈以及阻燃处理，通过人工手段提高建筑钢结构的防火性。

结束语

随着建筑工程领域的快速发展，轻型钢结构的应用日益广泛，特别是在建筑领域，其使用范围持续扩大。轻型钢结构在设计和应用上展现出了显著优势，不仅可满足人们日常生产生活的需求，还能有效降低项目施工成本，并提供便捷的维护方式。展望未来，对轻型钢结构建筑的深入研究与分析将进一步提升钢结构设计水平，进而推动我国建筑工程行业向高质量方向发展。

参考文献:

[1]李峰,高硕,王阳.建筑钢结构设计中稳定性的设计策略[J].中国建筑金属结构,2021,(09):66-67.

[2]杨帆.建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究[J].房地产世界,2020,(22):32-34.

［3］李冰成．轻型钢在建筑结构设计中的应用探究［J］．四川建材，2020，46(7):62－63．