高层住宅建筑钢结构体系应用探讨

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1、万方数据建筑与工程1种思烹黑焉烹晨，高层住宅建筑钢结构体系应用探讨赵永帅(保利华南实业有限公司)[摘要]本文结合作者多年的工作实践经验，对多层及高层住宅建筑钢结构体系的组成、特点、适用范围、材料选用、设计原则及其在国内的典型工程应用的介绍，分析论述了这类建筑体系的技术经济综合效益，谨供大家参考之用。[关键词】钢结构体系技术工程应用中图分类号：TU393文献标识码：^+文章编号：1009-914X(2010)35-0130-02麓育近几年来国家提倡绿色环保建设，钢结构体系已成为民用住宅建筑中的一种绿色环保的新型结构体系。钢结构体系具有轻质高强、抗震性好、基础造价低、施工周期

2、短、质量易保证、商品化程度高、外形美观、适用性广、建筑布局灵活合理、增加有效使用面积、提高建筑使用功能、节约能源、符合环保等明显的技术、经济和社会综合效益。它有利于促进节能环保型建材的开发和拉动冶金行业内需。所以钢结构住宅建筑必将具有更广阔的发展前景。1多矗层钢结构住宅的结构体系多高层住宅建筑的钢结构体系与传统的砖混结构体系、混凝土结构体系有很大的不同，它主要由承重钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。1．1承重钢结构体系1、体系的分类(1)钢框架结构体系。其特点是受力明确，平面布置灵活，为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀，具有较大的延性，自振周期

3、较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好，结构简单，构件易于标准化、定型化，施工速度快．但框架结构属典型的柔性结构体系，其侧向刚度差，易引起非结构构件的破坏。(2)钢框架一支撑结构体系。为了提高钢框架的侧向刚度，有效地抵抗水平荷载，减少层问位移，通常在墙体平面内布置由角钢或槽钢构成的垂直支撑体系，当房屋较高时，较纯框架经济。支撑设置的位置要合适，为了与建筑设计相协调，一般布置在窗台下至下层窗顶之间，既隐蔽又能满足支撑体系的需求。考虑到门窗的布置，可采用W形、x形、K形、人字形和门式等形式。支撑与框架铰接，按拉杆或压杆设计。设计时可根据建筑物高度及水平力作用情况调整支撑的数量

4、、形式和刚度。为了有效地提高钢框架的侧向刚度，支撑应沿建筑物同一平面四周环向封闭布置，以形成一个封闭的加强箍。偏心支撑在地震作用下具有较好的延性和耗能性能，可在强震区采用。(3)交错桁架结构体系。由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合要求各单元灵活布置的住宅、旅馆建筑。同时，因为桁架隔层布置，减小了桁架弦杆引起的局部弯矩。使柱在框架平面内的夸矩很小，主要受轴力，有利于减小柱的断面尺寸，框架的横向刚度大，侧向位移小．1．

5、2适用范围(1)3层及以下的低层住宅：①轻型钢框架结构体系：②冷弯薄壁型钢密捧柱(轻钢龙骨，C形或z形檩条)结构体系。(2)4～6层多层住宅：①钢框架结构体系：②钢框架一支撑结构体系：③钢框架一混凝土剪力墙结构体系。(3)7～12层中高层住宅：①钢框架一支撑结构体系：⑦钢框架一混凝土核芯筒结构体系．(4)13～30层高层住宅：①钢框架一支撑结构体系：②钢框架一抗剪桁架结构体系：③钢框架一混凝土核芯筒结构体系：④钢框架一带竖缝预制混凝土剪力墙结构体系：⑤钢框架一抗剪钢板剪力墙结构体系。1．3设计原则承重钢结构体系的结构设计宜遵循强柱弱粱、强节点弱构件的一般设计原则．在具体设

6、计时，若较难满足强柱弱梁的设计公式，则满足轴压比要求也可。框架主粱的材料～般可选用热轧或高频焊接H型钢，次梁可以有多种作法。框架柱子的材料一般可选用热轧或焊接工字钢、H型钢、方(箱形)钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢。为了节约钢材，降低造价，框架柱也可采用在空钢管内浇筑高强素混凝土而形成的钢管混凝土框架柱．由于钢管混凝土柱结合了钢柱与混凝土柱的优点，具有良好的受力性能、抗震性能和耐火性能。其单柱的轴向承载力大幅提高，使钢柱截面尺寸大幅减小．与H型钢柱相比，用钢量呵节省约50％。造价约降低45％。1．4莲接形式框架横粱与柱在强轴方向适于采用刚性连接：而在弱轴方向宜结

7、合支撑布130l科冀博茏置采用钢管柱．1殳!计方案。钢框架粱柱节点连接的构造形式为：①螺栓连接：②焊接连接：③栓、焊混合连接。焊接节点的连接刚度大，混合节点次之。螺栓节点的连接刚度较小，但螺栓连接的安装施工速度最快，且在现场拼接和安装时，施工质量容易保证。主粱与次梁之间一般也采用铰接．在连接构造上以焊接和高强度螺栓连接为主，也可采用栓、焊混合的连接方式：粱腹板用高强度螺栓连接，翼缘用焊接，可先用螺栓安装定位，再对翼缘施焊．2楼面结构体系楼面结构由钢梁和楼面板组合而成。楼盖除了将竖向荷载直接分配给墙、柱外，更主要的作用是参与并保