挑高住宅鋼結構的應用研究
來源:用戶上傳
作者: 王志鵬
摘要：隨著人們生活水平的提高，人們對居住條件的要求也逐步提高。住宅由原來的強調大居室、小臥室、全明設計等功能方面合理化的要求，發展到現在追求空間上的變化；住宅內部功能要求分區明確、動靜分開、住宅的思密性等等。因此，住宅的戶型設計由原來的平面戶型發展到躍層、錯層及復式住宅，挑高住宅也是在這種環境下應運而生的。
關鍵字：挑高住宅 躍層住宅 綜合經濟效益
1 前言
住宅是與人們密不可分的建筑類型，其建造體系的發展自然也與人們對住宅的功能和質量的要求分不開。隨著當今社會技術的不斷發展，現代化程度的不斷提高，人們不僅僅關心居住的基本需要，而且更為注重住宅戶型布局是否科學合理、空間功能是否舒適、材料和環境是否綠色環保以及戶型的靈活可變性等多方面因素。傳統的磚混及混凝土住宅結構體系可以在一定程度上滿足人們的居住需求，但因材料和使用功能單一、能耗高、資源浪費大、對環境污染嚴重、建設速度慢，越來越不適應現代社會的發展和人們生活質量日益提高的要求。相比之下，鋼結構住宅是一種可以大力發展的綠色住宅體系，具有廣闊的發展前景。
2 挑高戶型的發展及其特點
挑高戶型源自于臺灣、香港地區，其實質在于將人們通常認知的住宅的平面空間加高至約等于平面戶型1.8-2倍左右的高度(比如h=5.2m)，購買后用戶可以根據使用要求在平面上靈活布置夾層樓板，將住宅分成上下兩層，比如：使下層層高高些，h2=2.7m，設計客廳、餐廳、廚房、衛生間、客房等，是屬于家庭起居、聚集活動的場所；上層層高則低些，h1=2.5m，作為家庭隱密性較強的臥室和書房。這樣劃分使住宅空間密度分布更合理，動靜分區明確，把人們生活中需要與家人共享的動態區域和需要安靜的靜態區域很好地分離，戶內有獨用小樓梯供上下聯系。
挑高住宅不同于復式住宅或躍層住宅的是，復式住宅或躍層住宅每戶都有兩個樓板層，購買時按兩個樓層的建筑面積計算；而挑高戶型有兩層層高，只有一個樓板層，購買時只按一個樓層的建筑面積計算。用戶實際上是花一層住宅的價錢買兩層的住宅的面積，用挑高戶型來解決戶內的空間問題，從而使房價下降，比較經濟實用。開發商在交房時，每套戶內均為5m左右的高度。用戶購買后根據自己的需要進行設計，可得二層的面積與布局。這樣挑高住宅打破了傳統住宅的平面格局，強化了面積加體積的空間概念，充分滿足了強調生活品質與個性展現這一現代居住觀念的需求，成為當前房地產市場時尚的住宅形式。
3 挑高鋼結構住宅的特點
當住房作為商品進入消費市場后，哪種住宅可以使開發商得到更高的利潤，居民獲得更多的實惠，成為住宅發展的趨勢和難點。挑高鋼結構住宅與其它普通戶型鋼結構住宅相比具有以下特點：
(1)每戶住宅的層高較高，用夾層樓板將每戶分成上下兩層，使單層住宅變成兩層住宅，住宅使用面積變大。消防也能夠滿要求。
(2)由于樓上主要是居室，層高可適當降低，這樣可降低住宅總高，有效降低住宅的總體造饑
(3)由于夾層樓板一般由鋼擱柵和木質樓板組成，與混凝土樓板相比，可以大大減輕房屋的自重，能更好地解決因混凝土樓板自重大而造成施工和基礎處理的難題；減少濕作業；加快施工進度，降低施工風險和施工安裝費用。
(4)空間更加緊湊，聯系更加緊密。隨著住宅面積地加大，各房間如果只是在平面上展開，一套住宅的對角線就會過長，聯系不便，而豎向組織空間，使空間既富于變化，又很緊湊，生活更富情趣。
4 挑高住宅鋼結構的鋼應用研究
4.1柱子截面形式的選用
結合結構性能和用鋼量分析得出，在進行挑高住宅鋼結構設計時無論采用鋼框架――支撐體系還是鋼框架――簡體體系，宜優先選用方、矩形鋼管柱。采用鋼框架――支撐體系時，矩形鋼管柱截面高度沿橫向框架布置為最佳；采用鋼框架――筒休體系時，矩形鋼管柱截面高度沿不同方向布置差別不大。
4.2梁截面形式的選用
挑高住宅混凝土樓板處宜采用高頻焊接H型鋼梁；夾層輕質樓板處宜采用矩形鋼管梁，這有利于鋼擱柵與主梁的連接，而且在沒有剛性樓板的情況下穩定性能比一般的H型鋼梁好。在等質量的條件下，矩形鋼管梁截面高度比H型鋼梁小，有利于增加房間凈高，雖然結構的抗側性能不如使用一般的H型翎梁好，但只要稍加大矩形鋼管梁截面規格，結構的側移就會減小，用鋼量也不會增加很多。
4.3結構的自重與地震力
挑高住宅結構總質量最輕，挑高住宅比其他住宅輕10％-20％，又因為地震作用大小和樓層質量有關，因此挑高住宅所受的地震荷載最小，約比其它兩種住宅(復式住宅和躍層住宅)小10％-20％。
4.4用鋼量
通過設計分析得出的數據顯示，不將挑高住宅的鋼擱柵用量計算在內，在7度區，無論采用何種結構體系，挑高住宅，躍層住宅和常規住宅的型鋼用鋼量比值約為1.01：1：1.05。躍層住宅的用鋼量最小。挑高住宅一般底層柱子的截面規格比其他兩者小些，柱子用鋼量較小，但支撐和夾層部位主梁的用鋼量會大于躍層住宅，因此總用鋼量與躍層住宅基本持平；常規住宅由于總高較高，柱子用鋼量較大，總用鋼量也最大。在8度區，三種住宅采用鋼框架――混凝土核心筒體系的用鋼量明顯低于采用鋼框架――支撐體系，三種住宅的總用鋼量之比為1.04：1：1.04，在8度區挑高住宅為增大縱向抗側剛度。加大了縱向主梁截面規格，因此總用鋼量比躍層式住宅大，和常規住宅基本持平。相比之下，鋼結構高挑住宅是一種可以大力發展的綠色、節約型住宅體系。
5 針對挑高住宅設計的幾點建議
(1)挑高住宅屬于一種經濟型住宅，也需要有合適高度的層高和很好的建筑空間規劃和戶型，挑高住宅的層高宜在5.2米以上，這樣才能滿足人們舒適度的要求。
(2)挑高住宅建造的高度不易太高，應在10層(不含夾層)以下，而且宜建在7度區及7度以下抗震設防烈度的地區。
(3)挑高住宅在6層時七度區宜采用鋼框架一混凝土核心筒結構體系，八度區宜采用鋼框架一支撐結構體系，9層時挑高住宅無論在七度區或八度區均宜采用鋼框架一支撐結構體系。
(4)在挑高住宅設計時宜選用方鋼管柱或矩形鋼管柱，挑高住宅在混凝土樓板處宜采用高頻焊接H型鋼梁。在夾層輕質樓板處宜采用矩形鋼管梁。挑高住宅夾層鋼擱柵多采用工字鋼或者槽鋼，應與縱向或橫向主梁有可靠的連接。
(5)挑高住宅的廚房、衛生間的上下樓板都宣采用混凝土樓板，因此在施工時，可以預先將夾層部位的廚房和衛生間的混凝土樓板現澆好，用戶購買房后再進行房星其他部位夾層樓板的安裝。
(6)在有抗震設防的地區建造挑高住宅，都宜做彈塑性時程分析，因為在挑高住宅的夾層輕質樓板部位可能由于沒有樓板的整體剛度作用，結構的側向變形過大，不能滿足規范限值要求。
(7)在住宅的縱向由于受建筑設計的限制，布置支撐和剪力墻有些困難，當結構的縱向層間側移不能滿足要求時，可以通過調整梁柱規格來增大結構的縱向抗側剛度。當梁桂線剛度比小于3時，在滿足強柱弱梁要求的前提下，宜通過提高縱向主梁的截面規格可有效提高結構的縱向抗側剛度，這比增大柱的截面規格更有效，且用鋼量也增加不多。當梁柱線剛度比大于3時，再一味增大梁的規格不能有效提高結構的縱向剛度。宜同時提高梁和柱的截面規格來增大結構的縱向抗側剛度。
參考文獻：
[1]邱洪興，建筑結構設計[M]南京：東南大學出版社，2009：12-13
[2]李國強，多高層建筑鋼結構設計[M]，北京：中國建筑工業出版社，2009：23-24
[3]丑郭兵，多層民用鋇結構房屋設計[M]，北京：中國建筑工業出版社,2009：67-69
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