挑高住宅钢结构的应用研究

来源:用户上传      作者: 王志鹏

　　摘要：随着人们生活水平的提高，人们对居住条件的要求也逐步提高。住宅由原来的强调大居室、小卧室、全明设计等功能方面合理化的要求，发展到现在追求空间上的变化；住宅内部功能要求分区明确、动静分开、住宅的思密性等等。因此，住宅的户型设计由原来的平面户型发展到跃层、错层及复式住宅，挑高住宅也是在这种环境下应运而生的。
　　关键字：挑高住宅　跃层住宅　综合经济效益
　　
　　1　前言
　　
　　住宅是与人们密不可分的建筑类型，其建造体系的发展自然也与人们对住宅的功能和质量的要求分不开。随着当今社会技术的不断发展，现代化程度的不断提高，人们不仅仅关心居住的基本需要，而且更为注重住宅户型布局是否科学合理、空间功能是否舒适、材料和环境是否绿色环保以及户型的灵活可变性等多方面因素。传统的砖混及混凝土住宅结构体系可以在一定程度上满足人们的居住需求，但因材料和使用功能单一、能耗高、资源浪费大、对环境污染严重、建设速度慢，越来越不适应现代社会的发展和人们生活质量日益提高的要求。相比之下，钢结构住宅是一种可以大力发展的绿色住宅体系，具有广阔的发展前景。
　　
　　2　挑高户型的发展及其特点
　　
　　挑高户型源自于台湾、香港地区，其实质在于将人们通常认知的住宅的平面空间加高至约等于平面户型1.8-2倍左右的高度(比如h=5.2m)，购买后用户可以根据使用要求在平面上灵活布置夹层楼板，将住宅分成上下两层，比如：使下层层高高些，h2=2.7m，设计客厅、餐厅、厨房、卫生间、客房等，是属于家庭起居、聚集活动的场所；上层层高则低些，h1=2.5m，作为家庭隐密性较强的卧室和书房。这样划分使住宅空间密度分布更合理，动静分区明确，把人们生活中需要与家人共享的动态区域和需要安静的静态区域很好地分离，户内有独用小楼梯供上下联系。
　　挑高住宅不同于复式住宅或跃层住宅的是，复式住宅或跃层住宅每户都有两个楼板层，购买时按两个楼层的建筑面积计算；而挑高户型有两层层高，只有一个楼板层，购买时只按一个楼层的建筑面积计算。用户实际上是花一层住宅的价钱买两层的住宅的面积，用挑高户型来解决户内的空间问题，从而使房价下降，比较经济实用。开发商在交房时，每套户内均为5m左右的高度。用户购买后根据自己的需要进行设计，可得二层的面积与布局。这样挑高住宅打破了传统住宅的平面格局，强化了面积加体积的空间概念，充分满足了强调生活品质与个性展现这一现代居住观念的需求，成为当前房地产市场时尚的住宅形式。
　　
　　3　挑高钢结构住宅的特点
　　
　　当住房作为商品进入消费市场后，哪种住宅可以使开发商得到更高的利润，居民获得更多的实惠，成为住宅发展的趋势和难点。挑高钢结构住宅与其它普通户型钢结构住宅相比具有以下特点：
　　(1)每户住宅的层高较高，用夹层楼板将每户分成上下两层，使单层住宅变成两层住宅，住宅使用面积变大。消防也能够满要求。
　　(2)由于楼上主要是居室，层高可适当降低，这样可降低住宅总高，有效降低住宅的总体造饥
　　(3)由于夹层楼板一般由钢搁栅和木质楼板组成，与混凝土楼板相比，可以大大减轻房屋的自重，能更好地解决因混凝土楼板自重大而造成施工和基础处理的难题；减少湿作业；加快施工进度，降低施工风险和施工安装费用。
　　(4)空间更加紧凑，联系更加紧密。随着住宅面积地加大，各房间如果只是在平面上展开，一套住宅的对角线就会过长，联系不便，而竖向组织空间，使空间既富于变化，又很紧凑，生活更富情趣。
　　
　　4　挑高住宅钢结构的钢应用研究
　　
　　4.1柱子截面形式的选用
　　结合结构性能和用钢量分析得出，在进行挑高住宅钢结构设计时无论采用钢框架――支撑体系还是钢框架――简体体系，宜优先选用方、矩形钢管柱。采用钢框架――支撑体系时，矩形钢管柱截面高度沿横向框架布置为最佳；采用钢框架――筒休体系时，矩形钢管柱截面高度沿不同方向布置差别不大。
　　
　　4.2梁截面形式的选用
　　挑高住宅混凝土楼板处宜采用高频焊接H型钢梁；夹层轻质楼板处宜采用矩形钢管梁，这有利于钢搁栅与主梁的连接，而且在没有刚性楼板的情况下稳定性能比一般的H型钢梁好。在等质量的条件下，矩形钢管梁截面高度比H型钢梁小，有利于增加房间净高，虽然结构的抗侧性能不如使用一般的H型翎梁好，但只要稍加大矩形钢管梁截面规格，结构的侧移就会减小，用钢量也不会增加很多。
　　
　　4.3结构的自重与地震力
　　挑高住宅结构总质量最轻，挑高住宅比其他住宅轻10％-20％，又因为地震作用大小和楼层质量有关，因此挑高住宅所受的地震荷载最小，约比其它两种住宅(复式住宅和跃层住宅)小10％-20％。
　　
　　4.4用钢量
　　通过设计分析得出的数据显示，不将挑高住宅的钢搁栅用量计算在内，在7度区，无论采用何种结构体系，挑高住宅，跃层住宅和常规住宅的型钢用钢量比值约为1.01：1：1.05。跃层住宅的用钢量最小。挑高住宅一般底层柱子的截面规格比其他两者小些，柱子用钢量较小，但支撑和夹层部位主梁的用钢量会大于跃层住宅，因此总用钢量与跃层住宅基本持平；常规住宅由于总高较高，柱子用钢量较大，总用钢量也最大。在8度区，三种住宅采用钢框架――混凝土核心筒体系的用钢量明显低于采用钢框架――支撑体系，三种住宅的总用钢量之比为1.04：1：1.04，在8度区挑高住宅为增大纵向抗侧刚度。加大了纵向主梁截面规格，因此总用钢量比跃层式住宅大，和常规住宅基本持平。相比之下，钢结构高挑住宅是一种可以大力发展的绿色、节约型住宅体系。
　　
　　5　针对挑高住宅设计的几点建议
　　
　　(1)挑高住宅属于一种经济型住宅，也需要有合适高度的层高和很好的建筑空间规划和户型，挑高住宅的层高宜在5.2米以上，这样才能满足人们舒适度的要求。
　　(2)挑高住宅建造的高度不易太高，应在10层(不含夹层)以下，而且宜建在7度区及7度以下抗震设防烈度的地区。
　　(3)挑高住宅在6层时七度区宜采用钢框架一混凝土核心筒结构体系，八度区宜采用钢框架一支撑结构体系，9层时挑高住宅无论在七度区或八度区均宜采用钢框架一支撑结构体系。
　　(4)在挑高住宅设计时宜选用方钢管柱或矩形钢管柱，挑高住宅在混凝土楼板处宜采用高频焊接H型钢梁。在夹层轻质楼板处宜采用矩形钢管梁。挑高住宅夹层钢搁栅多采用工字钢或者槽钢，应与纵向或横向主梁有可靠的连接。
　　(5)挑高住宅的厨房、卫生间的上下楼板都宣采用混凝土楼板，因此在施工时，可以预先将夹层部位的厨房和卫生间的混凝土楼板现浇好，用户购买房后再进行房星其他部位夹层楼板的安装。
　　(6)在有抗震设防的地区建造挑高住宅，都宜做弹塑性时程分析，因为在挑高住宅的夹层轻质楼板部位可能由于没有楼板的整体刚度作用，结构的侧向变形过大，不能满足规范限值要求。
　　(7)在住宅的纵向由于受建筑设计的限制，布置支撑和剪力墙有些困难，当结构的纵向层间侧移不能满足要求时，可以通过调整梁柱规格来增大结构的纵向抗侧刚度。当梁桂线刚度比小于3时，在满足强柱弱梁要求的前提下，宜通过提高纵向主梁的截面规格可有效提高结构的纵向抗侧刚度，这比增大柱的截面规格更有效，且用钢量也增加不多。当梁柱线刚度比大于3时，再一味增大梁的规格不能有效提高结构的纵向刚度。宜同时提高梁和柱的截面规格来增大结构的纵向抗侧刚度。
　　
　　参考文献：
　　[1]邱洪兴，建筑结构设计[M]南京：东南大学出版社，2009：12-13
　　[2]李国强，多高层建筑钢结构设计[M]，北京：中国建筑工业出版社，2009：23-24
　　[3]丑郭兵，多层民用钡结构房屋设计[M]，北京：中国建筑工业出版社,2009：67-69

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