轻钢结构商品住宅的设计与施工

轻钢结构商品住宅的设计与施工

王忠勋

王忠勋

吉林建工集团有限公司吉林长春130000

摘要：轻钢结构商品住宅比传统的建筑模式住宅具有便于工厂化制造,建造周期短、安全可靠、施工简便、空间分割灵活,更容易满足建筑学的要求等明显优点,有较大的潜在市场需求。本文重点探讨了轻钢结构商品住宅的设计与施工要点，望对轻钢结构商品住宅的应用有所帮助。

关键词：轻钢结构商品住宅；设计；施工

一、轻钢结构商品住宅的设计

轻钢结构商品住宅是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架,配以新型轻体的保温隔热、高强墙体材料作为围护结构形成的住宅,它克服了许多传统模式的缺点。设计是轻钢结构商品住宅的基础，设计的好坏直接影响住宅的质量，下面对其设计进行分析。

（一）钢结构装配式住宅优化设计思路

1、以建筑专业为主导，结构专业为辅助

钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则，更多地关注其现场板材裁截量、使用功能、节能环保以及建筑效果等，然后才是发挥钢结构的优势。

2、户型设计标准化、定型化

若住宅户型设计随意，规格太多，会导致现场施工的不确定性，严重拖延了现场施工周期。针对标准化生产的板材尺寸统一的特点，房间的进深、开间尺寸应满足模数制的要求，尽可能减少异形板的使用量和现场板材裁截量，以提高生产效率、缩短工期。

3、厨、卫设计标准化、定型化

住宅的心脏是厨房、卫生间，内部管道多，功能复杂，如果要把复杂的问题简单化，厨房、卫生间设计就应该执行标准化，定型化。尽可能减少异形板的使用量和现场板材裁截量，以提高生产效率、缩短工期。

4、平面布置系列化、模块化和灵活化

以住宅开间、套型或单元为单位模块，以模块的多种拼接形式来适应总平面的布置变化。实现住宅平面功能的开放设计，充分发挥构件标准化设计、工厂化生产、通用化应用，多样化组合的特点。

（二）钢结构住宅结构体系布置

目前国内钢结构建筑体系主要有纯框架体系、框架－支撑体系、框架－核心筒体系等结构形式。

钢结构住宅构件的截面形式分为：热轧Ｈ型钢截面，焊接Ｈ型钢截面、钢骨混凝土截面、焊接箱形截面、冷弯焊接方管或圆管截面等，在设计过程中选用何种体系，应该综合考虑多方面的因素，例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要求。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。⑷采用间隔桁架体系时，房屋纵向走廊宜在横向桁架的中部。

（三）轻钢结构商品住宅主要构件设计

1、柱

钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。

2、支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。

3、节点抗震设计

框架梁柱节点一般采用刚性连接方法，根据“常用设计法”，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区隐患很大。

4、屋面板及檩条设计

设计屋面板和檩条的设计，现在通常是檩条等间距布置，檩条对屋面板是等跨支座，例跨度15m以上的刚架多为双坡，每坡屋面板在7.5m以上。根据檩条布置，屋面板多按5跨等跨连续梁设计，其结果是屋面板端跨的跨中弯矩比中跨的跨中弯矩大很多，按端跨跨中弯矩选用屋面板，则中跨屋面板不能充分发挥作用。对檩条的线荷载又以屋面板的第二支座反力为依据，第二支座反力是5跨连续板中反力最大的支座，以此反力设计檩条，此时只有屋面板第二支座的檩条能充分发挥作用，中跨支座檩条承载力富裕很多，不能充分发挥作用。

为此建议檩条采用不等跨布置，檩条的布置在屋面板端跨处间距减少而中跨处间距放大使屋面板的端跨弯矩和中间跨弯矩比较接近，或由于檩条不等跨布置使屋面板支座反力比较接近，这样能充分发挥屋面系统的材料性能，降低单位用钢量，降低造价。一般工程的屋面系统用钢量占总用钢量的比例较大，所以这样处理效果较好。檩条采用不等跨布置，相应的檩托布置不等距，檩条拉杆长度也会不等，只要认真施工，是可以满足设计要求的。

二、轻钢结构商品住宅的施工

（一）钢柱和钢梁的安装

钢柱安装时，吊机缓缓提升钢柱，待钢柱提升离地25cm～30cm后，检查塔吊钢索是否牢固，然后继续提升塔吊将钢柱提升至安装面后，在离安装面5cm～10cm的距离时，将柱脚底部地盘的螺栓孔与基础上的预埋螺栓对正，缓缓放下，预埋螺栓插入螺孔，用高强连接螺栓进行临时固定，放松吊绳，用经纬仪对钢柱的垂直度进行校对，检查钢柱的垂直度偏差（2cm以内），紧固螺栓，松开吊绳，去掉吊钩。

对于安装钢梁，我们可以将其分为主梁安装、次梁安装以及外挑梁安装。同时要注意，在立柱形成单元后，主梁要使用捆绑串吊施工，依据此工程的设计要求吊装的数量应在两到四根。因为空间与接点的现实情况，次梁与剪力墙框架梁通常使用单根吊装。

（二）高强螺栓施工技术

钢结构工程中螺栓连接一般用高强螺栓和普通螺栓。普通螺栓连接，每个螺栓一端不得垫2个以上垫片，螺检孔不得用气割扩孔，螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2个螺距：高强螺栓使用前我们检查螺栓的合格证和复试单，安装过程中板叠接触面应平整，接触面必须大于75％，边缘缝隙不得大于0.8mm，高强螺栓应自由穿入，不得敲打和扩孔；高强螺栓不得作为临时安装螺栓，螺栓拧紧应按一个方向施拧，当天安装的应终拧完毕，终拧完毕应逐个检查，对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。

（三）焊接

焊接作为钢结构施工的重要工序，其承上启下直接关系到结构的设计强度和使用寿命。在焊接过程中，当焊接表面潮湿、有油污、焊接环境温度过大或焊接部位受风、雨、雪直接侵袭时，都无法保证焊出高质量的焊缝，特别是焊低氢焊条时更容易出现问题，施工单位应在工艺方案及对焊工进行施工交底时明确。为减少焊接应力，避免产生焊接裂纹，对焊接部位预热时应严格按照标准规定要求进行，为了保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝，在整个焊接过程中应随时加热，在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。

（四）防火施工

钢结构耐火性能很差,解决该问题的方法有两种,一是使用耐火耐候钢,该种钢材是采用技术在钢材中添加合金元素(如Cu、Ni、Cr、Si、P等元素),使钢材的金相组织发生变化,从而改善钢材内在的耐火性和耐候性,这种钢材在600℃高温下,屈服强度下降不大于1/3;二是使用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法。对于外露的钢构件多采用10～40㎜厚的涂料,耐火极限可达1.5～3h;对于隐藏的钢构件,珍珠岩防火喷涂或防火板是经济有效的方法。

参考文献

[1]李瑞鸽,张耀庭,俞永敏.多层轻钢结构商品住宅的设计与施工[J].施工技术,2006年3期.

[2]刘贵安.结合工程实例谈多层轻钢结构施工技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2011年15期.