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摘要：本文分析了钢结构的特性，展望了其在房屋建设中的应用前景，最后总结了钢结构房屋结构设计的原则和设计要点。
关键词;钢结构；结构设计；设计要点
Abstract: this paper analyses the characteristics of the steel structure, discussed its application prospect in housing construction, and finally summed up the steel structure housing structure design principle and design points.
Key words; Steel structure; Structure design; Design points
中图分类号：TU765 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1钢结构特性分析
钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。近年来，钢结构住宅凭借其安装容易、造价低等多种有点，获得了迅速的发展。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特點。
首先，钢作为建筑材料，具有很好的强度和韧性。在建设跨度加大或者荷载较大的工程项目时，选用钢无疑是明智的选择。钢材的材质较为均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
其次，钢结构制造简便，专业化的金属构件精确度较高。钢结构材料密度大，但是由于钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多，所以重量轻，以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的 1/3 至 1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近 1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，重量轻也是一个重要的有利条件。
但是同时我们也应该客观地认识到钢结构存在的缺陷，其耐腐蚀性和耐火性都有待提高，防护费用与企业结构相比的造价费用也高。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受 100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达 150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。例1 钢结构住宅发展的前景和优势
2钢结构住房未来的发展前景
将钢结构体系用于住宅建筑可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点,从而大大地提高住宅的安全可靠性。近年来的地震灾害,尤其是台湾大地震调查结果证明了钢结构在地震中的良好表现。钢结构住宅比传统建筑更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板提高使用面积率。目前,经国内广泛研究、实验分析,钢结构用于民用住宅,具有良好的发展前景和独特的优势。
3、钢结构房屋结构设计中要点解析
住宅房屋的结构设计注重结构的刚度强度耐久性和稳定性，这也是出于结构安全方面的考虑。结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。按照上述原则，根据实际案例建筑设计的布置和功能要求，综合考虑了结构的经济性、建筑设计的特点和施工合理性等因素，采用钢框架—支撑和钢框架—剪力墙结构体系，并分别进行布置。
3.1必须把握的设计原则
梁柱体系平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接 H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为 H 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。钢框架—支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架—剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。楼盖体系一般各层楼（屋）盖均采用钢筋混凝土楼（屋）盖，楼板厚度依结构计算定为 110mm，140mm。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。基础形式钢框架—支撑采用柱下独基，钢框架-剪力墙采用柱下独基与筏板基础。内外墙体系框———剪采用蒸压轻质加气混凝土板材（简称 ALC 板材），外墙板厚为 200mm，内墙板厚 100mm。框—支采用陶粒砼砌块。
3.2设计要点分析
1)初步判断阶段：判断核实的结构类型
虽然钢结构具有高强度等优良特性但也存在许多缺陷，设计第一步要分析是否采用钢结构。钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
2)安全可靠性是节点设计的出发点
节点设计应该充分考虑安全可靠性，应给与足够的重视。钢结构的节点设计包括梁-柱节点、梁-梁节点、柱-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,并尽量采用简捷、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三类:铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究得比较成熟,因此在工程中取得了广泛的应用。
3)概念设计
在结构选型和布置极端，概念设计的理念十分重要，主要可以用来就难以精确理性分析的问题，依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
4)构件设计
构件设计是钢结构设计中重要的内容之一。要综合考量多方面的因素，首当其冲要考虑的就是选择材料方面。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
参考文献：
[1] 刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论[J].建筑创作，2003.
[2] 马飞宇.钢结构住宅--我国住宅工业化的发展方向[J].盐城工学院学报，2003.
[3] 张小玲.钢结构住宅建筑体现状和发展趋势[J].建设科技，2003.
关键词;钢结构；结构设计；设计要点
Abstract: this paper analyses the characteristics of the steel structure, discussed its application prospect in housing construction, and finally summed up the steel structure housing structure design principle and design points.
Key words; Steel structure; Structure design; Design points
中图分类号：TU765 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1钢结构特性分析
钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。近年来，钢结构住宅凭借其安装容易、造价低等多种有点，获得了迅速的发展。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特點。
首先，钢作为建筑材料，具有很好的强度和韧性。在建设跨度加大或者荷载较大的工程项目时，选用钢无疑是明智的选择。钢材的材质较为均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
其次，钢结构制造简便，专业化的金属构件精确度较高。钢结构材料密度大，但是由于钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多，所以重量轻，以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的 1/3 至 1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近 1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，重量轻也是一个重要的有利条件。
但是同时我们也应该客观地认识到钢结构存在的缺陷，其耐腐蚀性和耐火性都有待提高，防护费用与企业结构相比的造价费用也高。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受 100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达 150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。例1 钢结构住宅发展的前景和优势
2钢结构住房未来的发展前景
将钢结构体系用于住宅建筑可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点,从而大大地提高住宅的安全可靠性。近年来的地震灾害,尤其是台湾大地震调查结果证明了钢结构在地震中的良好表现。钢结构住宅比传统建筑更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板提高使用面积率。目前,经国内广泛研究、实验分析,钢结构用于民用住宅,具有良好的发展前景和独特的优势。
3、钢结构房屋结构设计中要点解析
住宅房屋的结构设计注重结构的刚度强度耐久性和稳定性，这也是出于结构安全方面的考虑。结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。按照上述原则，根据实际案例建筑设计的布置和功能要求，综合考虑了结构的经济性、建筑设计的特点和施工合理性等因素，采用钢框架—支撑和钢框架—剪力墙结构体系，并分别进行布置。
3.1必须把握的设计原则
梁柱体系平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接 H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为 H 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。钢框架—支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架—剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。楼盖体系一般各层楼（屋）盖均采用钢筋混凝土楼（屋）盖，楼板厚度依结构计算定为 110mm，140mm。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。基础形式钢框架—支撑采用柱下独基，钢框架-剪力墙采用柱下独基与筏板基础。内外墙体系框———剪采用蒸压轻质加气混凝土板材（简称 ALC 板材），外墙板厚为 200mm，内墙板厚 100mm。框—支采用陶粒砼砌块。
3.2设计要点分析
1)初步判断阶段：判断核实的结构类型
虽然钢结构具有高强度等优良特性但也存在许多缺陷，设计第一步要分析是否采用钢结构。钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
2)安全可靠性是节点设计的出发点
节点设计应该充分考虑安全可靠性，应给与足够的重视。钢结构的节点设计包括梁-柱节点、梁-梁节点、柱-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,并尽量采用简捷、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三类:铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究得比较成熟,因此在工程中取得了广泛的应用。
3)概念设计
在结构选型和布置极端，概念设计的理念十分重要，主要可以用来就难以精确理性分析的问题，依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
4)构件设计
构件设计是钢结构设计中重要的内容之一。要综合考量多方面的因素，首当其冲要考虑的就是选择材料方面。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
参考文献：
[1] 刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论[J].建筑创作，2003.
[2] 马飞宇.钢结构住宅--我国住宅工业化的发展方向[J].盐城工学院学报，2003.
[3] 张小玲.钢结构住宅建筑体现状和发展趋势[J].建设科技，2003.