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1、钢结构住宅的平面、立面、剖面及节能设计,建筑设计论文 前 言. 变革传统的建筑理念,使建筑具备 环保、节能、工业化 即 绿色建筑 的特征,是社会生产力发展和建筑科技进步的必然趋势,也是人类的共同理想.与传统的住宅建筑构造形式相比,钢构造是一种最符合 绿色建筑 特征的构造形式.它最容易实现设计的标准化、构配件生产的工厂化、施工的装配化和机械化、产品供给的社会化和市场消费的系列化.能够预期,随着高效建筑钢材的开发和钢构造应用技术的发展,21 世纪将会是钢构造住宅建筑兴起的世纪. 作为钢构造住宅的设计者,学生毕业设计(钢构造住宅)的辅导者在设计实践中体会到了其存在和发展的优势,同时也发现了钢构造住宅
2、在今后推广和应用中所亟待解决的问题.钢构造住宅的建筑设计是钢构造住宅设计的重要组成部分,现以多层钢构造住宅设计为例,介绍设计钢构造住宅在建筑方面值得注意的几个重点问题及其相应对策. 1 平面设计 住宅的平面功能是住宅建筑设计的出发点与归宿点.从社会学的角度看,住宅平面组织应该是居民生活方式的反映.钢构造住宅建筑设计约束因素除应遵守国家建筑法规和技术规范外,还应注意下面方面. 1.1 柱网布置应知足规则性要求 多层钢构造住宅的构造大多采用框架构造体系,不适宜轴线错开较多,形心和质心距离较大和易于产生较大扭转的住宅平面,柱网布置应知足规则性要求,宜以住宅单元或套型为单位实现模块化,以模块的平接、错
3、接、对称接、凹凸接等多种拼接适应总平面布置的变化. 1.2 柱距确实定与经济要求有关 过小的柱距将导致柱子数量增加,致使构造用钢量增加;而过大的柱距,将导致需采用较大的梁截面高度,除可能影响设备管道的通行外,尤其会增加建筑的层高,进而使建筑的造价及使用维护费用的增加.一般框架构造较合适的柱网尺寸为6m12m1. 1.3 住宅平面应按模数规定布置 住宅功能的多样性要求房间的开间、面宽均有较大的变化, 反映到构造构件上, 会带来构造构件如梁、柱的用料、断面尺寸、大小等的不同.与传统砌体构造建筑不同, 钢构件不能在现场自由加工、任意增加其长短, 同时钢节点所用的连接件的用料、尺寸变化也比拟多样, 这
4、增加了工厂加工制作的难度, 而且提高了制作成本, 同时也给现场施工带来困难, 不利于施工速度的提高.因而, 在钢构造住宅的设计中既要考虑到房屋功能方面的要求,又要考虑到钢构造的施工、加工方面的要求, 使钢构造住宅设计向模数化、体系化的方向发展.对房间跨度进行模数规定, 有利于钢构造计算, 同时有利于构造构件的模数化以及连接节点的标准化,因此最终有利于钢构造住宅的生产与施工. 1.4 平面布置的灵敏性 由于钢构造具有强度高、能够实现大开间、高净空的特点,因此在住宅设计时能够将传统砖混构造住宅的很多承重墙改为轻质隔墙.由于隔墙的轻质化和可拆改化,寓居空间的大小能够灵敏布置,能够最大限度地知足住户对
5、住宅的功能和设备的高档次的需求.除了楼梯间、厨房、卫浴等部分的功能确定之外,住宅中的其他部分均可由轻质隔墙来完成分区,在有限的不变体限定下,能够创造出无限的自由户型,知足了人们对住宅多样化功能的需要.一般来讲,砖混构造住宅的灵敏性设计只能到达一级,一般粱柱体系的钢筋混凝土空间构造体系的住宅的平面灵敏性能够到达二级,而钢构造住宅的灵敏性则能够到达五级2.从上述灵敏性的分析中,我们不但了解到钢构造住宅比砖混构造住宅和钢筋混凝土框架构造住宅在平面设计上,有着无法比较的灵敏性的优点,同样在日后的使用、改造和拆除方面都有着明显的优越性. 1.5 厨房、卫生间的设计 研究开放住宅(或研究住宅的灵敏性),一
6、个关键的问题就是厨房卫生间的设计.第一,厨房、卫生间的位置应靠近混凝土核心筒或混凝土剪力墙,避开钢构造承重构件,以利于钢构件的防火、防腐处理.第二,为了到达同层检修的目的,让厨房、卫生间地面整体下沉,再用轻质材料回填.假如是整体厨房、卫生间盒子间,已包括了厨房、卫生间的 6 个面,原有的地面也应该下沉.厨房、卫生间地面整体下沉的做法,并不仅仅是钢构造住宅的特殊要求,其他构造形式的住宅的厨房、卫生间设计也应该朝这个方向发展,它能够解决上下楼层之间渗水的矛盾.第三、厨房、卫生间应采取整体化设计, 厨卫设备应符合模数协调原则; 实行工厂预制成品、现场组装并为一次装修到位创造条件. 2 立面设计 2.
7、1 体型设计 当前我们国家大多数的钢构造住宅由于构造跨度的需要,多采用一些简单体型,往往使整个体型比拟呆板.但这一特点恰恰符合节能建筑设计技术,平整的墙面能够增加南向敞开度,加大日照面积;窗户的设置有利于组织良好的室内通风,并保证夜晚室外凉快清爽的气流进入洞口后能 覆盖 室内平面,在人体高度范围内通过.因而,应将钢构造住宅建筑体型塑造的重点放在屋顶、门窗、雨篷、檐口等的形式上,用以追求变化.这是区别于其他建筑构造的. 2.2 立面设计 钢构造住宅在建筑立面没计中,能够利用外围护构造本身材料质感的不同并配合个性墙体色彩,将钢构造住宅处理得更丰富;可以以根据建筑造型的需要,在建筑入口、阳台、雨篷及
8、楼梯间顶部架设构造钢架,再配以符合建筑个性的装饰材料,精心设计能够获得较为理想的造型效果. 2.3 协调钢构造住宅的外墙板与住宅平面开间关系 钢构造住宅外墙除需知足各项技术要求外, 还应采用与住宅平面相协调的模数体系, 以有利于建筑外立面的洞口设置(包括门洞及窗洞).设计经过中需要考虑采光窗与外墙墙板的模数关系, 采光、通风及立面造型方面能够到达建筑设计要求,同时使外墙板之间、外墙板与钢构件之间的连接安全合理、构造方便, 并为构件制作、运输、吊装创造条件. 3 剖面设计. 由于钢材的材料特性, 使得同样跨度时的钢梁、柱断面尺寸都比混凝土梁、柱小, 这样有利于建筑室内空间的设计.但钢构造梁、柱与
9、楼板的连接方式与混凝土梁、板的连接有所不同,住宅根据 2.8m 的层高, 除去钢梁截面高度 0.5m ( 以跨度最大钢梁截面高度计) , 在减去楼板厚度, 室内净高小于 2.2m,根据原有的住宅层高标准不能很好地知足寓居要求,因而建议住宅方案的层高定为 3.0m. 4 节能设计 固然钢构造住宅相较于传统建筑材料住宅而言有着非常多的优势,但是钢材的热导率却是混凝土的 30 多倍3.所以钢构造住宅在保温节能上需要进行更为细致的设计与建设.当下钢构造节能构造基本都是从下面几个方面出发: 4.1 住宅建筑的朝向 住宅建筑的朝向选择很重要,以南北向或接近南北向为好,冬季应有适量的阳光射入室内,并尽量避免
10、冷风直接吹袭;夏季则尽量减少太阳直射室内及外墙面.主要房间宜设在冬季背风和朝阳的部位,减小围护构造的散热量. 4.2 提高围护构造的热工性能 建筑空间内热环境的优劣,取决于室外自然环境和围护构造的热工性能.据统计,建筑物通过围护构造散失的热量大约占整个热量损失的 70%左右.因而,建筑节能设计应通过控制窗墙比和改善外墙、屋面、楼地面、门窗、楼梯间等建筑围护构造的热工性能,来实现节能 65%的目的4. 4.3 建筑构造设计上尽量减少热桥的出现 热桥是钢构造住宅中应该着重注意的地方.所谓热桥就是在建筑中由于多种构造因素,使得建筑围护构造的局部位置导热率增大,与建筑总体导热率不匹配,进而出现热量大量
11、流失的部位.通常情况下,热桥在建筑的构造当中很难完全回避,譬如 T 型拐角处、建筑楼板层处.但是钢构造住宅又具有非常灵敏多变的设计,所以这对于热桥的控制提供了很大的帮助. 4.4 钢构造住宅内部设置 热阻断部分在住宅的关键部位进行钢材的开孔处理,这样既不会对建筑的力学性能造成影响,同时还能够实现很好的建筑节能效果. 5 结 语 设计钢构造住宅应尊重住宅使用的根本要求,钢构造仅仅仅是建筑中承重体系和服务部分,它不是建筑使用中的主要成分.钢构造住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则,然后才是发挥钢构造的优势,单纯突出钢构造而不考虑生活的舒适性、不能知足人文要求的钢构造住宅项目是没有市场的. 钢构造住宅建筑设计中需要解决的问题还有很多如建筑方案、建筑设备标准化的问题、建筑构造、建筑节能、装修等方面存在的问题,这都需要从事钢构造住宅设计方面的设计人员在今后的实践中研究解决. 以下为参考文献: 1 李国强.多高层建筑钢构造设计M.北京:中国建筑工业出版社,2004. 2 陈俊宇.钢构造住宅平面设计与分析J.中国科技博览,2018(35). 3 贺晨云.浅析钢构造住宅的节能设计J.中国建筑金属构造,2020(14). 4 王连坤,孙彤.高层钢构造住宅节能技术分析与讨论J.建筑技术,2018(8).