浅析钢结构住宅设计的特点及发展前景
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摘要:建筑自人类产生以来都是人们生活的重要组成部分，但在很长时间里运用的都是石材与木材等。随着科技的发展，新型材料广泛运用于房屋建筑中。钢结构由于在高层建筑和大跨度高耸结构方面的优越性，使其在非居住建筑领域得到了广泛的应用。国家经济实力的增强和住宅商品化、产业化的要求，促进了住宅新技术和新材料的研究、应用，钢结构将成为建筑中最适合创新的住宅结构体系，也是住宅建筑行业二十一世纪的主导方向。
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：
引言
在我国大力倡导可持续发展的今天，住宅建设作为能耗量较大的产业，必须要积极新型的建筑材料，这样才能够满足我国可持续发展的基本要求。钢结构作为一种新型的建筑模式由于其各种优点在国内外住宅建筑中得到了较为广泛的应用，同时钢结构的在住宅设计中的运用也未国家政策的落实提供了必要的技术保证，其具备较好的发展前景。但是，相关工作人员还必须要加大研究力度，不断拓展钢结构的应用范围。
1现代钢结构的建筑特点
1.1预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短
钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性。同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本；并且加快了施工速度，使工期能够缩短40%以上，从而加快了房地产开发商的资金周转速度，使建筑能更早投入使用。
1.2建筑与结构的设计与功能一体化，使建筑更富有功能化
在钢结构建筑中，结构成为形象构成的重要因素，结构的形体，构件，节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化并创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。北京2008年奥运会国家体育场投标方案中有许多方案都体现了钢结构建筑的这一特点。例如清华大学建筑设计院设计的可开合式方案，在体育场大屋面的中央设置两个半圆型的玻璃顶面，同时相对旋转、平行滑动完成大屋面的开合；又如中国建设设计研究院场馆方案外观即为建筑的结构，形象完美纯净，功能与结构达到了完美的统一；还有日本朱式会设建筑事务所设计的折叠式方案，屋顶由悬臂的钢架结构支撑，可在30分钟内完成开闭的动作，确保全年比赛及活动不受天气影响。
1.3能够满足超高度和超跨度的要求
钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。现在人类已具有建造跨度超过1000米的超大穹顶与高度超过1000米最高至4000米的超高层建筑的能力。并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求，使这在型建筑成为樗性建筑，比如日本东京后园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，面积达28000平方米，英国政府为迎接21世纪而兴建的樗性建筑伦敦千年穹顶大型综合性展览建筑也是索膜结构体系，其穹顶直径达到320m。
1.4原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展
发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，边角料也有价值，不需要制模施工。目前国际上引人瞩目的新型住宅品引入我国，其环保节能的特点主要体现在两个方面：
1.4.1该类型住宅采用全封闭式保温隔热防潮系统，温度变化小，热损失低。不论冬夏，都具有舒适当居住环境。室外零摄氏度时，室内仍可以保持17摄氏度以上；以室外温度达到30摄氏度的情况下，室内温度仅为21摄氏度左右。
1.4.2与砖混结构住宅相比，可节能60%以上，冬夏季空调设备可节约耗电30%以上，结构的废旧利用为100%，与砖混结构比较， 同样楼层净高条件下，钢结构维护墙体面积小，节约空调所需能源，减小维护费用。
2在住宅设计中运用钢结构的具体分析
2.1钢结构住宅的主要构成
钢结构住宅通常由楼梯、门窗、屋顶、楼层板、装饰外墙、轻质墙体、维护骨架以及支持骨架系统等几个部分构成。钢结构的形成的方式有多种，可是用在住宅设计中的主要包括巨型机构的加子机构、错层桁架以及钢支撑框架等，其中钢结构主要通过耐火钢、防火喷漆以及防火板外包等方式进行防火。而钢结构住宅的结构通常运用的墙板主要有夹心板、太空板、轻混凝土板以及水泥刨花板等，其内墙通常会采用稻草板、石膏板、轻砼板以及水泥刨花板等。
2.2结构的选型和布置
住宅钢结构设计的过程中必须要重视概念设计，其在结构的选型和布置阶段尤为重要，对于部分难以实施规范规定以及精确性的状况可以按照整体结构与分结构体系之间存在的力学关系、工程经验、试验现象、震害以及破坏机理等方面来取得设计的思想，站在全局的立场来确定钢结构的细部措施以及布置。钢结构的形式主要有塔桅、轻钢、索膜、网架、框架以及平面架等，并且其技术与理论均逐渐成熟，但是仍存在着一些问题，或者是没有选用一些适用简单的形式、结构以及设计方法，因此在设计的过程中必须要充分考虑房屋建设的实际情况来选用合适的钢结构。
2.3钢结构材料的要求
要充分发挥出钢结构的各种优越性能必须要具备比较适合的结构体系的立面处理以及设计方案。同时还要选用比较合适的楼面、内墙以及外墙材料，这样才能够保证钢结构的耐用以及经济性能。，此外，在选用钢结构材料时还要具备可以为开发商所接受的性价比，在保证材料质量的基础上不断降低材料的成本。
2.4可以满足可持续发展以及住宅产业化的基本要求
钢结构的工业化程度比较高，适合在工厂进行大规模的生产，同时还能够把隔热、防水以及节能等先进的成品充分结合在一起来成套使用，并把设计、施工以及生产融于一体，使住宅产业化水平大大提升。在住宅设计中利用钢结构可以满足新型住宅的要求，进而满足人们不同的使用要求以及审美要求，在钢结构的设计过程中可以通过空间、尺度以及造型的转变设计出不同的房型，同时生产厂家也可以高速度、高质量以及高精度的完成，为住宅的设计提供良好的条件。
3钢结构住宅发展前景
住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。
钢结构建筑的科技含量很高，结构本身往往就是建筑表现，钢结构的表现与工艺不仅是实现形象构思的必要手段，而且对建筑形象的影响极为显著，这就决定了结构构思是形象构思成功与否的关键所在。科学技术的进步，审美观的改变必然使得钢结构建筑不断地去扩展自身的表达语汇而寻求发展。我们所提倡的是：抛开风格要素，从结构理性主义出发，从现代的和传统的从多风格流派中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构精品建筑。
目前国内的建筑业生产效率较低，尚属劳动密集型产业，而钢结构住宅属于高技术高效率的产业，加快对钢结构住宅的研究，将促进建筑业向技术密集型产业转化，并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。
应该看到，我国钢结构住宅正得到大力地发展，但从建筑、结构设计到制作安装，各个环节我们都与国外先进水平有很大的差距。作为设计人员，应在工作中应该脚踏实地的积极创新；专业研究人员则应对钢结构设计理论和设计方法进行深入系统的研究；技术主管要加强对从业人员的技术培训及市场的管理力度。只有这样才能使我国钢结构住宅产业化得到更加健康的发展，成为真正具有国际竞争力的产业。
4结语
随着我国经济的快速发展以及进步，人们的物质生活水平也得到了较大的提升，人们对衣食住行等基础生活的要求也在逐渐提高，人们对住宅舒适度以及美观度的要求也在不断提高，而钢结构可以随着人们的审美观的变化以及不同的功能要求，来设计造型、空间以及尺度各异的住宅，并且生产厂家可以高速度、高精度以及高质量的完成，这样就可以为人们提供经济又美观的住宅，使人们的生活质量不断提升。
参考文献
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