某多层钢结构住宅的结构设计

摘要：本文阐述了建筑设计中结构构思的重要性，结合工程实例对建筑结构和多层结构设
计进行探讨。

 

　　关键词：建筑设计；多层结构；结构设计

 

　　

1 引言 

　　结构设计是整个建筑设计过程中的一个重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳
定起着至关重要的作用。结构设计需要务实，任何一个项目设计都必须要协调好结构的设计。
多层钢结构住宅是结构住宅产业化推广的重要组成部分，也是今后多层住宅发展的主要方
向。传统大住宅多采用砖混或混凝土结构，钢材强度高，房屋自重轻，因此较容易实现大，
灵活分隔的建筑设计理念，实现居住空间在空间和时间上的可变性。不过，在国内对多层钢
结构大住宅的研究力度还不够。

 

　　

2 多层钢结构住宅体系的结构设计要点 

　　

2.1 多层钢结构住宅的结构布置 

　　多层住宅钢结构体系一般采用纯框架体系，与钢筋混凝土框架体系类似，纵、横方向均
为刚接框架，但将梁、柱改为钢梁和钢柱，且大多采用

H 型截面，其承载能力及空间刚度

均由刚接框架提供，适用于无法设置支撑的建筑物。由于结构采用型钢，故其成为施工速度
最快的一种结构形式，采用该种结构体系的钢结构住宅，柱网分布有大跨度和小开间密柱
式两类。

 

　　

(l)应用于住宅的大跨度结构，合理利用钢结构的受力特点，充分发挥钢材作用，建筑

空间开敞，平面布置灵活，空间可变性较强，但结构构件尺寸随柱网增大而增大。受梁柱体
系高跨比的限制，随跨度的增大，结构钢梁的高度也随之增大，通常结构钢梁高跨比为

1: 

(15~20)。从结构受力分析的合理性和经济性两方面考虑，用于住宅的大跨度钢结构柱网以
6.0~7.2m 为宜。此时结构梁高约 300~500mm，按层高 2.8m 考虑，立面开窗高度能达 1.4m
以上，基本满足住宅规范要求。虽然也有采用更大跨度结构柱网

(类似于排架结构)的情况，

但通常进深方向为长跨距，从经济方面考虑，开间方向即使在层高增大的情况下也不宜过
大。

 

　　

 (2)当建筑设计方案为每一开间均设有柱时，可采用小开间密柱式布置，一般柱距为

3~5m，此结构类型因跨度小，梁、柱断面都相对减小，在立面开窗、开门上有较大自由度，
由于跨度小，结构梁柱断面和相应的楼板厚度均减小，可减小结构自重，是较为经济的方
法。但住宅空间布局受限制较大，难以形成开敞的大空间，建筑空间的可变性仍较弱。

 

　　工程抗震经验表明，不规则建筑结构体型对结构抗震不利，甚至会造成建筑物的严重
破坏或倒塌，它一般分为两类

:

① 建筑平面不规则;② 建筑结构立面和竖向剖面不规则。由于

后者的危害性史大，因此多层住宅钢结构体型宜力求规则和对称。

 

　　

2.2 连接节点设计 

　　钢结构节点连接是保证钢结构安全的重要部位，对结构受力有着重要影响，是整个设
计工作的关键环节。地震灾害记录表明，许多钢结构都是由于节点首先破坏而导致建筑物整
体破坏的，因此节点必须具有良好的抗震性能，能满足各种不同高度的钢结构体系相应的
强度、刚度和延性要求，以确保安全可靠。节点设计一般要求遵循以下原则：

(l)节点受力要

力求传力直接简单和明确，使计算分析与节点的实际受力情况相一致

;(2)保证节点连接有足

够的强度和良好的延性

;(3)构件的拼接按等强度原则设计，即拼接件应能传递断面的最大承

载力

;(4)尽量简化节点构造，以便于加工和安装时容易就位调整。

　　多层住宅钢结构节点主要包括梁与梁的拼接节点、柱与柱的拼接节点、梁与柱的连接节
点、支撑与梁柱的连接构造、柱脚的连接节点等。连接节点可分为

3 种形式，即铰接、刚接和