结构选型建议1-钢结构

1 规划与建筑设计

1.1套型与结构的交互设计

1.1.1建筑专业按基本模数假定柱网格进行套型设计，预估做法荷

载后提交结构专业协调，协调中处理：

（1）纵横向选用体系；

（2）抗侧力构件位置；

（3）梁柱、撑构件截面（经试算修正确定）；

（4）与竖向交通有关的构件布置；

（5）楼盖技术层厚度。

1.1.2结构专业提出方案后，建筑专业进行详图试做，对构件空间

关系进行处理，决定墙位置、墙厚度、窗高度、吊顶标高及设备空间等细节。

1.1.3整合上述成果，完成技术方案，包括加工和施工方案。

1.2建筑设计

1.2.1在同一柱网格条件下完成普通套型和无障碍套型设计，见图

2、3、4、5。

1.2.2根据平面方案比较规整的条件，用面构成手法处理立面，同

步处理构造，使建筑形象简捷大方，构造经济可行，见图6、7。

1.2.3按照节能标准控制体型系数，选用外墙、屋面、门窗、处理

钢构件热桥。

1.2.4细部设计中解决隐藏钢构件。

1.2.5根据潮热的气候条件，为所有卫生间设计自然通风，同时解

决同层排水和二表出户。

1.3主要构造和工程做法（表一）

2. 结构设计介绍

• 2.1 结构体系的确定

2.1.1小柱网该体系一般开间

3.0~3.6m，跨度4~6m，因单柱负荷

面积较小，梁柱截面亦较小，使得建筑处理十分方便，但同时该体系过分依赖于建筑师的户型设计，或者说只有当户型方案与结构计算密切配合时方可得出一个使用与结构都比较合理的方案。

2.1.2大柱网该体系一般开间和跨度均在6.0~8.0m之间，梁柱负

荷面积的增大导致梁柱的截面增大，这需要建筑师巧妙的户型设计才能取得较好的使用空间。

2.1.3框架－混凝土核心筒该体系一般利用楼、电梯间，卫生间的

墙体构成抗侧力的筒体，刚度很大，可以承担大部分的水平力，钢结构部分基本由竖向荷载控制，与纯框架结构相比可以明显减少钢结构的用钢量。但工期不是它的优势。

2.1.4框架－支撑与框架－混凝土核心筒体系类似，只是用钢支撑

代替了混凝土墙，可以取得工期上的优势。但对住宅结构来说，横向支撑的设置较为方便，纵向支撑基本没有可能。如何协调纵横向的刚度是这种体系要考虑的重要问题。

• 2.2本工程推荐采用框架－支撑体系，以使开发商获得在北方气候条件下最优工期。

2.2.1柱子用冷弯方矩管，梁和支撑用热轧H型钢。标准单元的支

撑仅横向布置，建筑户型决定了无法布置纵向支撑，为保证纵向

刚度，柱子长边沿纵向布置，这种布置方式同时满足了建筑师隐藏柱子的要求，除底部三层的中柱外，其他柱子均隐藏于墙体之中。

2.2.2关于支撑型式可选择“人”及“×”型式，若采用“人”型式，为保证横梁稳定需在人字交点处设置隅撑等措施，这样会严重影响使用，所以采用“×”型支撑；采用拉杆支撑会造成框架梁受压，对结构不利，所以采用“×”型压杆支撑。

2.2.3设置地下室钢结构住宅，框架-支撑结构中竖向连续布置的支撑、钢柱延伸至地下一层；

• 2.3 节点设计

2.3.1节点设计是钢结构设计中的关键，节点设计的成败关系到整个钢结构设计的成败。本工程梁柱节点考虑工期及现场情况采用全栓接节点，即柱子伸出悬臂梁段与梁栓接，该节点的关键是柱子隔板的做法。对小截面方矩管，外环板的做法是简单易行的，但本工程不适用，外环板暴露在外，建筑无法处理。一般由四块钢板组合而成的箱形柱内隔板的做法为柱子第四块钢板焊和前先焊好三条焊缝，最后用电渣焊解决第四条焊缝。对冷弯方矩管柱，此法依然不行。解决办法见下图，优点是操作简单，缺点是焊接量偏大。

2.3.2梁柱、支撑节点采用全栓连接，见图。

支撑连接

框架节点连接柱脚节点

3.技经分析

3.1综合效益：

3.1.1钢结构工程的抗震性能与混凝土结构相比，其优势相当明显。

3.1.2钢结构住宅的有效使用面积比同类混凝土结构相比高出3.5％。由于钢结构的梁柱截面小，按照80㎡的套内面积计算，钢结构工程为住户可以多处2.8㎡的有效使用面积，按照房价3600元/㎡计算，即可以为住户多创造价值10080元。

3.1.3工期优势：

•由于钢结构工程的梁柱都在工厂制作，然后运输至现场安装，因此钢结构工程的大部分结构作业可以运用机械化作业和工厂

作业，这种工业化的作业大提高了工作效率，可以缩短工期60

天。

•本工程采用688型0.8mm镀锌压型钢板组合楼板，该楼板在工厂制作好之后，运输至施工现场直接铺装，减少了现场模板安

装量和制作量，可以缩短工期20天；采用压型钢板组合楼板后，减少了楼板钢筋的用量，因此楼板钢筋的制作量、安装量减少，这样以来可以缩短工10天。总共可以缩短工期90天。如果考

虑钢结构工程对天气的依赖因素大大低于混凝土结构。总工期

相比混凝土结构缩短约100天。

•在沈阳的气候条件下，100天的净工期意味着两年的工程可以在一年内完成。

3.1.4 对环境的影响：

•钢结构工程由于大部分在工厂作业，对施工现场周围的噪声污染几乎可以忽略不计，减少了扰民；钢结构工程大部分结构采

用干作业，减少了城市自来水的用量和水污染，同时大大减少

水泥用量；建材的回收利用方面，钢结构的钢材在房屋拆除时，钢结构构件经过简单处理后全部可以回收，混凝土拆除量也比

混凝土结构要少很多；相对而言，可以称为绿色建筑。

3.2工程造价分析：

•任何新技术和新的工艺如果要能得到社会的认可和大规模的推广，其经济性是一个很重要的方面。

3.2.1主要材料用量见表1。