摘要：随着我国社会经济的不断发展和城市化建设进程不断加快，商业土地占用越来越多，使人均居住面积逐渐减少。为了实现可持续发展和扩大人们的居住使用面积，出现了高层住宅，并且随着钢材锻造技术的不断提高和建筑施工技术的不断提高，高层的住宅逐渐由原来的钢筋混凝土结构改变为由钢结构作为支撑主体。在高层住宅中，钢结构的设计对住宅质量的影响至关重要，所以本文对高层住宅中钢结构设计的特点和原则进行概括总结，并阐述了钢结构设计中的重点问题，并且对钢结构住宅如何提高居住的舒适性进行总结，希望能够为相关设计人员提供借鉴，促进我国建筑行业发展。
关键词：高层住宅；钢结构设计
引言：在社会经济快速发展，城市可使用面积不断减少的情况下，我国的建筑开始向高层数方向发展。由于高层建筑要求使用质量较小的材料，所以钢结构开始在高层建筑中得到应用。钢结构相对于传统的钢筋混凝土结构具有很多优势，并且由于其建造工期较短已经被广泛使用到高层住宅的建造中，并取得了发展。
一、钢结构的优点及设计原则
（一）高层住宅中使用钢结构的优势
传统的建筑中，通常是用钢筋作为骨架、使用混凝土进行浇筑，而随着建筑层数的不断增加，钢筋混凝土的建筑方法已经不能满足高层建筑的需要，钢结构开始替代钢筋混凝土成为高层建筑建造的主要材料。钢结构被用于高层建筑的建造中是因为与传统的混凝土相比它具有非常多的优势，而这些优势能够很好的满足当前人们对于建筑的需求[1]。
（1）钢结构强度大且成本较低
钢结构的强度相对于传统建筑中的混凝土强度更大，通常用于建筑的钢材都是通过特殊加工的，使用寿命比普通的钢材长，且弹性较大不容易受到外部环境的影响，而且质量相对较轻对建筑底部的压力较小用于高层住宅的建造比较安全。此外钢结构建筑施工周期较短，住户可以很快入住。
（2）设计工艺先进，质量好
高层钢结构建筑是近些年来兴起的，钢结构的设计建造所选用的钢材制造工艺比较先进，质量更好，使用周期更长，这就使了高层住宅的使用寿命得到保证。
在传统的混凝土结构中，建筑一旦定型就无法更改，这使得一些建筑由于施工过程中的误差而产生缺陷，而钢结构在拼接时移动跨度可以超过60m避免了建筑因误差而产生的问题。
（3）可回收
在钢结构建筑中，钢结构是建筑的主体，钢材就是建筑的主要材料，所以，当建筑废弃拆除时，建筑的主体结构可以进行回收、循环利用。在环保的同时还能得到部分经济效益。
（二）高层住宅中钢结构设计原则
（1）适用性原则
实用性是进行钢结构设计的基本原则，因为钢结构作为高层建筑的主要支撑，钢材的特性对建筑质量的影响至关重要。在选择钢材时，要根据建筑的高度选择合适的钢材建设钢结构，防止钢材因重量而变形，也要防止钢材过硬发生断裂[2]。在对高层住宅钢结构进行设计时要充分考虑当地的地理环境因素和气候因素，防止自然因素对建筑的破坏。
（2）经济性原则
钢结构的成本较低是钢结构被用于高层建筑的原因之一，由于使用其他材料成本较大，不利于建筑企业的经济发展，所以高层住宅的钢结构设计中要遵循经济性原则。但是，单纯的重视成本也会造成很多问题，所以针对不同的建筑设计，对经济性原则的重视程度要加以深思。如：基础设施、公共建筑就要优先考虑社会效益，在工业厂房的建设中要更加注重经济效益，而在进行高层住宅的钢结构设计时，必须充分考虑安全问题，保证建筑质量。
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二、高层住宅钢结构的设计重点
（一）抗震性
抗震性检验住宅质量是否合格的重要标准，国家对于住宅建筑的抗震等级有着明确的要求。所以，高层住宅建筑进行钢结构设计师要把抗震性当做重点之一。
在高层建筑的使用过程中，有两种自然现象会使建筑产生振动，一是大风，二是地震。在一定范围内高度越高，风力就越大而高层建筑通常会受到风的影响而产生振动，如果钢结构的抗震性不合格很容易造成建筑破坏。其次，地震对一切建筑都会产生影响，特别是高层住宅。住宅区人口相对较多，如果发生地震，高层居民根本无法躲避，所以，这就要求高层住宅的钢结构抗震性要非常高，才能保证居民生命安全得以保障。
（二）承重构件
在设计构件时，要充分考虑，选择质量最好的材料用于建筑节点和构件的制造，并且在原料采购的全过程都要有严格的监督机制和质量把控，保证核心构件质量，增强钢结构的承重能力，防止建筑在使用过程中发生意外。同时在构建的制造上也要由专业技术较高的人员进行操作[3]。
（三）防火设计
火灾是高层建筑最大的安全隐患，一旦高层起火，火势将很难被控制，对于防火的设计必须严格，进行相关设计时要参考国家制定的标准，结合具体的环境进行火灾防范设计。并且建筑之间需要拉开距离防止火势蔓延，高层住宅的防火系统一定要完善。
此外，消防通道的设计也是重点，一般情况下消防通道要使大量的人员在短时间内可以逃生，减少火灾造成的伤亡情况。
三、高层住宅中钢结构设计要适合当前的居住要求
随着人们生活水平的提高，人们对于居住环境的要求更加多样。所以，针对高层住宅进行钢结构设计时要充分考虑居民对于居住环境的要求，以满足人们日益增长的生活需求。
（一）采光
在住宅建筑中采光是否良好是人们评判住宅设计是否合格的重要标准。所以，无论住宅建筑有多高，都不能忽略房屋的采光。在平时的住宅设计中，房屋采光设计已经有了一整套完备的设计方法，在高层建筑中，可以适当对其进行借鉴，但是还要根据实际情况进行采光设计，保证房间采光充分。
（二）住宅墙体的保温隔热性能
由于气温会随着高度的升高而产生变化，所以，对于高层住宅来说，怎样对房间进行隔热或者保温，是对钢材和钢结构设计人员的考验。在钢结构为主的高层建筑中，墙体一般使用复合材料建造，这就需要设计人员对材料特性进行细致分析，使高层建筑的保温和隔热性能满足住户的需要。
（三）高层住宅的抗风和通风
对于高层建筑来说，抗风性能很重要，高度越高风队建筑的影响就越大，所以高层住宅的外形设计也至关重要。在外形设计时该层建筑一般有两种方法来减少大风对建筑造成的伤害。一是将建筑外形设计呈流线型，减少建筑对风的阻力；二是尽量使建筑瘦长，也能减少大风对其影响。
总结：使用钢结构作为高层建筑的主体已经成为高层僵住发展的趋势，随着建筑技术和设计水平的不断提高，钢结构的应用领域将会更加广阔。在高层住宅钢结构的设计中要依据钢结构建筑的设计原则，根据建筑所处位置的实际情况进行分析，提高高层住宅的防灾减灾性能，促进钢结构建筑的发展。
参考文献：
[1]王佐龙.高层建筑中的钢结构设计与施工初探[J].科技创新与应用，2016，10:246.
[2]路致远.高层建筑钢结构施工技术要点分析[J]中国建材科技,2015,(02):268+270.
[3]孙超.高层建筑钢结构设计中应注意的问题分析[J].黑龙江科技信息,2014,(32):247.
作者简介：洪学智（1991-11-17），男，汉族，籍贯：浙江金华，当前职务：设计员，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：结构设计
论文作者:洪学智
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
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