鋼結構住宅的平面、立面、剖面及節(jié)能設計,建筑設計論文

鋼結構住宅的平面、立面、剖面及節(jié)能設計,建筑設計論文前言.變革傳統(tǒng)的建筑理念,使建筑具備環(huán)保、節(jié)能、工業(yè)化即綠色建筑的特征,是社會生產力發(fā)展和建筑科技進步的必然趨勢,也是人類的共同理想.與傳統(tǒng)的住宅建筑構造形式相比,鋼構造是一種最符合綠色建筑特征的構造形式.它最容易實現(xiàn)設計的標準化、構配件生產的工廠化、施工的裝配化和機械化、產品供給的社會化和市場消費的系列化.能夠預期,隨著高效建筑鋼材的開發(fā)和鋼構造應用技術的發(fā)展,21世紀將會是鋼構造住宅建筑興起的世紀.作為鋼構造住宅的設計者,學生畢業(yè)設計(鋼構造住宅)的輔導者在設計實踐中體會到了其存在和發(fā)展的優(yōu)勢,同時也發(fā)現(xiàn)了鋼構造住宅在今后推廣和應用中所亟待解決的問題.鋼構造住宅的建筑設計是鋼構造住宅設計的重要組成部分,現(xiàn)以多層鋼構造住宅設計為例,介紹設計鋼構造住宅在建筑方面值得注意的幾個重點問題及其相應對策.1平面設計住宅的平面功能是住宅建筑設計的出發(fā)點與歸宿點.從社會學的角度看,住宅平面組織應該是居民生活方式的反映.鋼構造住宅建筑設計約束因素除應遵守國家建筑法規(guī)和技術規(guī)范外,還應注意下面方面.1.1柱網布置應知足規(guī)則性要求多層鋼構造住宅的構造大多采用框架構造體系,不適宜軸線錯開較多,形心和質心距離較大和易于產生較大扭轉的住宅平面,柱網布置應知足規(guī)則性要求,宜以住宅單元或套型為單位實現(xiàn)模塊化,以模塊的平接、錯接、對稱接、凹凸接等多種拼接適應總平面布置的變化.1.2柱距確實定與經濟要求有關過小的柱距將導致柱子數(shù)量增加,致使構造用鋼量增加;而過大的柱距,將導致需采用較大的梁截面高度,除可能影響設備管道的通行外,尤其會增加建筑的層高,進而使建筑的造價及使用維護費用的增加.一般框架構造較合適的柱網尺寸為6m~12m[1].1.3住宅平面應按模數(shù)規(guī)定布置住宅功能的多樣性要求房間的開間、面寬均有較大的變化,反映到構造構件上,會帶來構造構件如梁、柱的用料、斷面尺寸、大小等的不同.與傳統(tǒng)砌體構造建筑不同,鋼構件不能在現(xiàn)場自由加工、任意增加其長短,同時鋼節(jié)點所用的連接件的用料、尺寸變化也比擬多樣,這增加了工廠加工制作的難度,而且提高了制作成本,同時也給現(xiàn)場施工帶來困難,不利于施工速度的提高.因而,在鋼構造住宅的設計中既要考慮到房屋功能方面的要求,又要考慮到鋼構造的施工、加工方面的要求,使鋼構造住宅設計向模數(shù)化、體系化的方向發(fā)展.對房間跨度進行模數(shù)規(guī)定,有利于鋼構造計算,同時有利于構造構件的模數(shù)化以及連接節(jié)點的標準化,因此最終有利于鋼構造住宅的生產與施工.1.4平面布置的靈敏性由于鋼構造具有強度高、能夠實現(xiàn)大開間、高凈空的特點,因此在住宅設計時能夠將傳統(tǒng)磚混構造住宅的很多承重墻改為輕質隔墻.由于隔墻的輕質化和可拆改化,寓居空間的大小能夠靈敏布置,能夠最大限度地知足住戶對住宅的功能和設備的高檔次的需求.除了樓梯間、廚房、衛(wèi)浴等部分的功能確定之外,住宅中的其他部分均可由輕質隔墻來完成分區(qū),在有限的不變體限定下,能夠創(chuàng)造出無限的自由戶型,知足了人們對住宅多樣化功能的需要.一般來講,磚混構造住宅的靈敏性設計只能到達一級,一般粱柱體系的鋼筋混凝土空間構造體系的住宅的平面靈敏性能夠到達二級,而鋼構造住宅的靈敏性則能夠到達五級[2].從上述靈敏性的分析中,我們不但了解到鋼構造住宅比磚混構造住宅和鋼筋混凝土框架構造住宅在平面設計上,有著無法比較的靈敏性的優(yōu)點,同樣在日后的使用、改造和拆除方面都有著明顯的優(yōu)越性.1.5廚房、衛(wèi)生間的設計研究開放住宅(或研究住宅的靈敏性),一個關鍵的問題就是廚房衛(wèi)生間的設計.第一,廚房、衛(wèi)生間的位置應靠近混凝土核心筒或混凝土剪力墻,避開鋼構造承重構件,以利于鋼構件的防火、防腐處理.第二,為了到達同層檢修的目的,讓廚房、衛(wèi)生間地面整體下沉,再用輕質材料回填.假如是整體廚房、衛(wèi)生間盒子間,已包括了廚房、衛(wèi)生間的6個面,原有的地面也應該下沉.廚房、衛(wèi)生間地面整體下沉的做法,并不僅僅是鋼構造住宅的特殊要求,其他構造形式的住宅的廚房、衛(wèi)生間設計也應該朝這個方向發(fā)展,它能夠解決上下樓層之間滲水的矛盾.第三、廚房、衛(wèi)生間應采取整體化設計,廚衛(wèi)設備應符合模數(shù)協(xié)調原則;實行工廠預制成品、現(xiàn)場組裝并為一次裝修到位創(chuàng)造條件.2立面設計2.1體型設計當前我們國家大多數(shù)的鋼構造住宅由于構造跨度的需要,多采用一些簡單體型,往往使整個體型比擬呆板.但這一特點恰恰符合節(jié)能建筑設計技術,平整的墻面能夠增加南向敞開度,加大日照面積;窗戶的設置有利于組織良好的室內通風,并保證夜晚室外涼快清爽的氣流進入洞口后能覆蓋室內平面,在人體高度范圍內通過.因而,應將鋼構造住宅建筑體型塑造的重點放在屋頂、門窗、雨篷、檐口等的形式上,用以追求變化.這是區(qū)別于其他建筑構造的.2.2立面設計鋼構造住宅在建筑立面沒計中,能夠利用外圍護構造本身材料質感的不同并配合個性墻體色彩,將鋼構造住宅處理得更豐富;可以以根據建筑造型的需要,在建筑入口、陽臺、雨篷及樓梯間頂部架設構造鋼架,再配以符合建筑個性的裝飾材料,精心設計能夠獲得較為理想的造型效果.2.3協(xié)調鋼構造住宅的外墻板與住宅平面開間關系鋼構造住宅外墻除需知足各項技術要求外,還應采用與住宅平面相協(xié)調的模數(shù)體系,以有利于建筑外立面的洞口設置(包括門洞及窗洞).設計經過中需要考慮采光窗與外墻墻板的模數(shù)關系,采光、通風及立面造型方面能夠到達建筑設計要求,同時使外墻板之間、外墻板與鋼構件之間的連接安全合理、構造方便,并為構件制作、運輸、吊裝創(chuàng)造條件.3剖面設計.由于鋼材的材料特性,使得同樣跨度時的鋼梁、柱斷面尺寸都比混凝土梁、柱小,這樣有利于建筑室內空間的設計.但鋼構造梁、柱與樓板的連接方式與混凝土梁、板的連接有所不同,住宅根據2.8m的層高,除去鋼梁截面高度0.5m(以跨度最大鋼梁截面高度計),在減去樓板厚度,室內凈高小于2.2m,根據原有的住宅層高標準不能很好地知足寓居要求,因而建議住宅方案的層高定為3.0m.4節(jié)能設計固然鋼構造住宅相較于傳統(tǒng)建筑材料住宅而言有著非常多的優(yōu)勢,但是鋼材的熱導率卻是混凝土的30多倍[3].所以鋼構造住宅在保溫節(jié)能上需要進行更為細致的設計與建設.當下鋼構造節(jié)能構造基本都是從下面幾個方面出發(fā):4.1住宅建筑的朝向住宅建筑的朝向選擇很重要,以南北向或接近南北向為好,冬季應有適量的陽光射入室內,并盡量避免冷風直接吹襲;夏季則盡量減少太陽直射室內及外墻面.主要房間宜設在冬季背風和朝陽的部位,減小圍護構造的散熱量.4.2提高圍護構造的熱工性能建筑空間內熱環(huán)境的優(yōu)劣,取決于室外自然環(huán)境和圍護構造的熱工性能.據統(tǒng)計,建筑物通過圍護構造散失的熱量大約占整個熱量損失的70%左右.因而,建筑節(jié)能設計應通過控制窗墻比和改善外墻、屋面、樓地面、門窗、樓梯間等建筑圍護構造的熱工性能,來實現(xiàn)節(jié)能65%的目的[4].4.3建筑構造設計上盡量減少熱橋的出現(xiàn)熱橋是鋼構造住宅中應該著重注意的地方.所謂熱橋就是在建筑中由于多種構造因素,使得建筑圍護構造的局部位置導熱率增大,與建筑總體導熱率不匹配,進而出現(xiàn)熱量大量流失的部位.通常情況下,熱橋在建筑的構造當中很難完全回避,譬如T型拐角處、建筑樓板層處.但是鋼構造住宅又具有非常靈敏多變的設計,所以這對于熱橋的控制提供了很大的幫助.4.4鋼構造住宅內部設置熱阻斷部分在住宅的關鍵部位進行鋼材的開孔處理,這樣既不會對建筑的力學性能造成影響,同時還能夠實現(xiàn)很好的建筑節(jié)能效果.5結語設計鋼構造住宅應尊重住宅使用的根本要求,鋼構造僅僅僅是建筑中承重體系和服務部分,它不是建筑使用中的主要成分.鋼構造住宅設計首先要遵循住宅建筑設計中的一般原則,然后才是發(fā)揮鋼構造的優(yōu)勢,單純突出鋼構造而不考慮生活的舒適性、不能知足人文要求的鋼構造住宅項目是沒有市場的.鋼構造住宅建筑設計中需要解決的問題還有很多如建筑方案、建筑設備標準化的問題、建筑構造、建筑節(jié)能、裝修等方面存在的問題,這都需要從事鋼構造住宅設計方面的設計人員在今后的實踐中研究解決.以下為參考文獻: