钢结构住宅体系
关于多层钢结构住宅结构设计体系综述
关于多层钢结构住宅结构设计体系综述摘要:多层钢结构住宅一般采用装配式结构,其优势是施工速度快,建筑布局限制小。
其结构都是由多层水平的楼板、梁和竖向的柱、墙等组成。
主要的竖向荷载首先传给楼板,楼板再传给梁,然后每层的楼面荷载通过梁以及梁上的填充墙荷载传给竖向的柱、墙等构件,而柱、墙等构件除了把从上至下的荷载传给基础之外,还承担着风力和地震力的荷载。
因而随着建筑高度的变化,其组成方式、受力变形特性及结构体系会有明显的变化。
框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元,由它们及其变体组成了各种结构体系,如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架一筒体结构体系、错列桁架结构体系等。
关键词:钢结构住宅结构设计钢框架结构钢柱和钢梁一般采用H型钢,也有把钢柱做成钢管混凝土柱或者是劲性柱(外包混凝土的型钢柱)的。
在多层钢结构住宅的结构形式的选择上,主要综合考虑它们工业化装配、结构的力学性能、建筑发挥的自由度、施工速度、建筑造价的经济性等几个方面。
对于钢结构而言,结构抗侧力性能是结构整体性能的重要因素,决定着结构的选型和用钢量。
下文主要论述目前我国主要的几种抗侧力体系。
1 钢框架结构体系1.1 体系简介1)框架体系是指沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所形成的结构体系。
2)地震区的建筑采用框架体系时,纵、横向框架梁与柱的连接一般采用刚性连接,某些情况下,为加大结构的延性,或防止梁与柱连接焊缝的脆断,也有采取半刚性连接构造。
3)框架的杆件类型少,构造简单,施工周期短,对于层数不太多的楼房,框架体系是一种应用较多的结构体系。
1.2 结构优缺点结构设计理论成熟,设计施工简单,结构各部分刚度比较均匀,自震周期较长,对地震作用不敏感。
节点构造简单。
但是在抗震设防烈度较高地区,其抗侧刚度较小,水平位移较大。
为满足水平位移的要求,会导致梁、柱截面急剧增大,用钢量明显多于其他的结构形式,造价太大,不适合推广建造,从而导致经济指标无法满足市场推广的要求。
钢结构住宅建筑体系产业化
墙 。拥 有剪力墙 的钢结构建筑 不仅扩大 了可利用面积 ,增
强 了坚 固性 ,也使 住 宅 设计 变 得更 自由 。
13 钢框架一核 心筒体 系 同剪力墙体 系一样 ,在钢结构 中心部位 的周 围添 加现 浇的混凝土 ,并将其墙体 围成筒状结构 。在核 心筒结构体 系中 ,由于钢材料具有高强度和轻质量等优 点,而且 建筑 中钢梁和钢柱 的横截面积很小 ,所 以,采用 了此体 系的住
的市 场 发 展潜 力 。
同传统 住 宅 相 比 ,钢 结 构 住 宅 的最 大 优势 ,即钢 结 构住 宅 户 型 单 元进 行 设计 前 可将 其 设计 成 开 间相 对较 大 的房 间 ,并 通 过 不 同 角度 和 方 法对 其 内容 因 素进 行 展 示 ,且 布 置 相 当 灵活 。 设 计 过 程 中 ,通 过 对 户型 单 元 进 行全 面 而 深 入 的剖 析 后 ,可依 据 经 济 性原 则 及 其 建筑 等 方面 的 要 求 ,深 入 剖析 住 宅 居 住 生 活
211 面及 其造 型 设计 要 点 , 平
住宅时 ,可将工厂化 的生产模式运用到钢结构住宅 的构件
中 ,实 现 生 产 的 工 厂 化 和 一 体 化 ,提 高 了住 宅 建 筑 效 率 和 质 量 。 钢 结 构 住 宅 本 身 拥 有 成 本 低 、污 染少 、 易安 装 等优 点 。 因 此 ,在 住 宅 的 建 筑 市 场 中 ,钢 结 构 住 宅 具 有 非 常 大
( 材料及其构件的清 点和验收 1)
进 行 安 装 之 前应 以设计 规 范 等 相 关要 求 为 依据 ,对 进 场 材 料 及 其 构件 进 行 认 真 清点 和 检 查 ,并 仔 细 进 行 材质 证 明书 及 工
中、外钢结构住宅的几种实用体系,涨知识了~~
1.SI体系SI,是Skeleton Infill的缩写,顾名思义是将住宅建筑分为“支撑体”与“填充体”两大部分。
S包含所有主体结构包括梁、柱、楼板及承重墙、共用设备管网等;I包含户内设备管网、室内装修、非承重外墙及分户墙。
1961年,美国哈布瑞根教授在其著作中提出“骨架支撑体”理论,被视为SI体系的前身。
国内外多数钢结构住宅多以此为基础衍生而来,如日本的KSI住宅体系、NEXT21住宅体系、美国的预应力板柱体系及我国的CSI体系和VSI体系等等。
区分SI体系与非SI体系的关键点在于除主体结构外的构件是否可以拆卸替换。
SI体系的提出有两方面的优势,一是住户可在建筑主体框架不变的前提下,在建筑的全生命周期内,依据自身经济能力的变化、家庭成员的发展变化及不同阶段的喜好对住宅进行平面及空间改造。
二是将一些使用寿命较短的构件与主体结构的寿命区别对待,比如埋置于主体结构内的管线及配管等设备构件的寿命一般只有20-30年,与主体结构的设计年限50年-100年相比相差甚远,SI体系可确保住户在不损伤主体结构的前提下更换设备及构件,从而实现百年住宅的目标。
以下列举钢结构体系均可实现SI体系的概念。
2.日本积水住宅β体系由积水住宅创建的β体系为框架结构,适用于三层至四层建造体系,均为工厂生产的高精度高强度的钢结构构件。
积水住宅目前可实现梁位置固定后柱子位置可变,即上下层柱子位置可不对齐,平面灵活度更高。
不仅可以灵活布置平面,也能实现角部无柱灵活布置角窗的效果。
β体系中,外墙板运用挤塑成型水泥墙板,此类墙板不仅具备优异的耐久耐火等性能,独特的工艺早就了丰富的表面肌理。
除此之外,锁定工法及墙壁内通气工法的使用提升了墙体性能及耐久性。
3.意大利BSAIS钢框架支撑结构体系BSAIS体系适用于1~8层钢结构住宅,柱子采用H型钢,主梁采用大断面冷弯型钢,支撑采用角钢,梁柱通过高强螺栓连接。
楼板为带凹痕的压型钢板。
外墙板采用双层墙板体系,外侧为普通混凝土预制条形板,内侧为轻钢龙骨石膏板;内隔墙采用轻钢龙骨石膏玻璃棉。
轻钢房屋有哪些组成部分
品质优良的轻钢房屋不仅可以代替传统的砖混结构住房,还可以完全使用工业化生产的钢材,以钢代砖、以钢代木、钢代混凝土的环保节能型住宅成为改善人类社会居住环境的产品,那么想要建筑一个轻钢材质的房屋由哪些部分组成呢?一、轻钢结构体系轻钢房屋尽管是轻钢体结构,但是其承载能力却是非常强大的,从承重能力方面分析包括钢框架的支撑体系、轻钢龙骨体系以及错裂支架体系等,另一方面从轻钢住宅的横截面结构分析又包括焊接形截面、热轧型截面以及圆钢管内灌混凝土等等.这种多样化的轻钢结构体系使得轻钢房屋的造型能够有更多样化的选择。
二、维护结构体系轻钢房屋尽管是轻钢体结构,但是其承载能力却是非常强大的,从承重能力方面分析包括钢框架的支撑体系、轻钢龙骨体系以及错裂支架体系等,另一方面从轻钢住宅的横截面结构分析又包括焊接形截面、热轧型截面以及圆钢管内灌混凝土等等.这种多样化的轻钢结构体系使得轻钢房屋的造型能够有更多样化的选择。
三、楼板结构体系轻钢房屋传统的楼板结构体系包括木质楼板,压型钢板以及现浇混凝土钢板等,这些建筑结构不能够满足房屋的轻钢体结构的要求.因此,轻钢房屋楼板的结构应该采用蒸压轻质的加气混凝土楼板,这样的楼板能够使得房屋具有更强的结构体系,可以再铺设一些地毯有利于其结构的美观。
轻钢房屋主要就是由轻钢结构、维护结构和楼板结构三种体系组成,这样的建筑施工工艺简单,工期短,能够更好的节省开支.现在所使用的先进的轻钢房屋更加富于轻盈动感,具有更佳的保湿性能,使用不同质感的墙面材料可创造出各种建筑风格。
安徽宏俊钢结构有限公司是一家集钢结构加工制作、设计和施工安装于一体的综合性企业,具有国家钢结构专业承包贰级资质。
公司主要从事钢结构、轻钢厂房、钢网架、彩钢压型板、彩钢复合板等产品的设计、制作、施工及配套产品的生产和销售。
公司以国家优惠政策为向导,坚持以人为本,把握市场规律,恪守优良的质量和服务理念;以科技为先导、质量管理为中心,用全新的姿态步入新世纪高新建筑安装钢结构的各个领域。
钢结构住宅的结构体系及设计原则
钢结构住宅的结构体系及设计原则【摘要】钢结构住宅是一种更符合“绿色生态建筑”特征的结构形式。
它具有自重轻、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等优势,具有较好的综合经济效益。
【关键词】钢结构住宅;绿色建筑;结构体系;经济效益0.前言住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路,这将成为推动我国经济发展新的增长点。
钢结构住宅体系易于实现工业化生产,标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,它属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略。
若是在城市中采用钢结构住宅,因为其工厂化程度高、施工周期短的优势,将能很好地解决城市市区,尤其是中心市区人口稠密交通繁忙、施工生产不便的问题。
因此钢结构住宅应该是城市住宅设计的主要方案之一,同时钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展,直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。
1.多高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承重钢结构体系及体系的分类(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,减少层间位移,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。
(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。
钢结构住宅体系的应用浅析
H型钢 、 彩色钢板、 冷弯型钢的生产能力大大提高 , 为钢结构发
展 创造 了重 要 的条 件 。经 济 的 不 断发 展 , 绿 色环 保 型 建 筑 的 对
点处与钢框架相连 , 且砼墙板与框架梁柱 留有空隙。从受力上 讲, 它仍是一种支撑 , 但其特点是 内藏钢板按强度控制设置 , 不 考虑屈曲。 对砼墙体应双面配筋 , 且应布置拉结筋 。 在钢支撑端 部范围内, 应设置构造加强筋 , 如采用梅花筋 、 螺旋筋、 钢箍等。 这种体系受力性能好 , 支撑构件相对较经济 , 且能与隔墙布置 相结合。但现场安装 比较困难 , 制作 比较复杂。
轻钢龙骨体 系一般 由柱 、 、 龙骨 、 龙骨及中间腰 支 梁 大 地 撑通过配套扣件 和加劲件用自攻螺钉连接而成。 其主要优点在 于构件隐藏在墙体内部 , 有利于建筑布置; 保温性能好, 旌工速 度快。缺点 在于不适合强震地区高层建筑, 耐火性能差。
凝土建筑施工周期 可缩短一半 , 减少作业量 , 且其节能指标可
宅将 不 断得 到推 广 。 文 总结 了钢 结构住 宅 的几 种 结构体 系, 本 分
体系。 其主要优点在于减少 了用钢量 , 、 梁 柱节点构造也相对简
单; 支撑增加 了结构整体刚度 , 侧能力加强 ; 抗 框架和支撑形成 了两道抗震防线 , 使得结构具有较好的抗震性能。主要缺点在
析 了钢 结构 住 宅设 计 中存 在 的 一些 问题 ,以及在 钢 结构 住 宅推
灵 活 , 用 空 间大 ; 作 安 装 简 便 , 工 速 度 较 快 , 点 在 于 侧 使 制 施 缺 向 刚度 较 小 。
钢结构住宅结构一般设计 为强柱弱梁形式 。梁柱均取等 截面形式。梁主要选用高频焊接和热轧 H钢, 它具有抗弯性能 好, 翼缘宽 , 侧向刚度大 , 翼缘表面相互平行 , 构造方便等优点。
多层钢结构住宅体系及性能探析
关键词 : 多层 钢 结 构 ; 构 形 式 ; 构 构 件 结 结
中图分类号 : TU
文 献标识码 : A
文 章 编 号 :6 23 9 (O 12 一3 60 1 7 —1 8 2 l ) 3o 1—2
1 多层钢 结构 住 宅体 系概述
有 结 构 构 件 和 非 结 构 构 件 两 种 , 构 构 件 主 要 有 基 础 、 面 结 构 、 盖 、 柱 等 , 结 构 构 件 主 要 是 围 护 结 构 体 系 。对 于不 结 屋 楼 梁 非 同 的 住 宅 建 筑 , 所 选 用 的钢 结 构 形 式 和 构 件 是 不 一 样 的 , 此 应 该 对 其 进 行 具 体 的 性 能 分 析 , 其 因 并加 以 选 型 , 而 提 升 住 宅 从
. 着 我 国 经 济 和 社 会 的 发 展 , 们 的 环 保 意 识 逐 渐 提 高 , 过 2 2 结 构 构 件 形 式 人 而 对 于结构构 件形 式 , 多层 钢结 构 住宅 体 系 主要 有 结构 去传 统的钢筋 混凝土结构 在构造 过程 中往 往会 引起 许 多环
结 屋 境污 染 , 人们 非常重视 和关注 , 别是 进入 2 特 1世 纪 , 环保 已 构 件 和 非 结 构 构 件 两 种 , 构 构 件 主 要 有 基 础 、 面 结 构 、 梁柱 等 , 结构 构 件 主要 是 围护 结构 体 系 。其 中, 非 基 成 为 世 界 可 持 续 发 展 的 重 要 课 题 , 存 在 污 染 环 境 的 钢 筋 楼盖 、 对 如 混 凝 土 结 构 开 始 改 进 , 而 催 生 出 新 型 钢 结 构 建 筑 , 是 时 础 形 式 主 要 选 用 柱 下 基 础 , 果 建 筑 物 所 在 地 质 条 件 很 差 , 从 这 则可选 择桩基础 、 形 基础 、 筏 条形 基础 等 ; 盖 和屋 面 结构 楼 代进 步 、 会进步 的象征 。 社
隐式钢结构住宅结构设计及应用
隐式钢结构住宅结构设计及应用摘要:随着社会工业化的发展,为了适应绿色、环保、标准化等原则,国家大力推进装配式建筑。
而钢结构天然具备标准化、高集成性及工业化的优势。
如何在如今政策下采用钢结构住宅,也是设计考虑的方向及未来趋势。
隐式钢结构住宅体系在如今发展趋势具有较大的应用前景关键词:钢结构;装配式;隐式钢结构第一章工程概况项目位于海口市,用地面积7万㎡,总建筑面积14万㎡,其中地上计容建筑面积10万㎡,地下建筑面积3万㎡。
地块西侧包括17栋高层住宅建筑,10~13层,高度40米以下。
第二章结构体系及主要参数结构体系采用隐式钢框架+钢板墙(支撑)结构专利体系,钢柱采用宽钢管混凝土柱,为提高结构抗侧刚度,根据建筑方案设置钢板墙,钢板墙自下而上连续布置,无地下室时延伸至基础顶面,有地下室时延伸至地下室顶板(计算嵌固端)。
结构在水平荷载作用下,通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与刚接框架共同工作,形成双重抗侧力结构体系。
钢板墙是第一道防线,框架是第二道防线,该体系具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度。
钢梁采用H型钢(热轧或焊接组合),与钢柱刚性连接。
本项目楼板采用现浇混凝土楼板。
第1节主要设计参数主体结构钢材采用Q355B,应符合国家有关规范要求。
钢材的化学成分及含量限值、力学及环境耐侯性能、延性与可焊性等要求符合国家有关标准。
钢材强度标准值的保证率要求不小于95%。
第2节分析方法主要设计参数主体钢结构的内力和变形采用弹性方法计算。
本项目考虑非承重轻质墙板对结构刚度的影响,结构周期折减系数取0.9,采用盈建科结构设计软件(YJK4.0.1)进行钢结构计算分析。
第三章隐式钢结构住宅设计的难点及重点1.强柱弱梁设计现行规范中提到的“强柱弱梁”设计思想,希望塑性铰出现在梁端,不在柱子端部,起到个很好的耗能增强延性且结构不至于垮塌的抗震思想。
故规范通过强柱弱梁系数、控制柱轴压比提高柱延性等措施来达到强柱弱梁的设计概念。
装配式高层钢结构住宅技术体系应用研究与分析
首钢铸造村装配式高层钢结构住宅工程总建筑面积为35 164 平方米。
在该住宅建筑设计中引入国际先进的SI(S为支撑体,I为填充体)设计理念;结构采用大空间框架-抗侧力结构体系;楼板采用叠合楼板,阳台、楼梯等水平构件均为预制构件;外墙采用200 mm厚新型加气条板+100 mm厚复合保温板;采用整体卫浴、整体橱柜、同层排水技术;全流程采用BIM信息化技术;防腐方面引入了耐候钢技术。
0、引言首钢铸造村4号、7号钢结构住宅工程位于北京市石景山区铸造村,西五环以外西六环以内,距离市中心约21.8 km,距阜石路0.2 km,距五环主干路4.6 km。
4号、7号钢结构住宅总建筑面积为35 164 平方米,其中地上建筑面积为30 711 平方米,地下建筑面积为4 453 平方米。
4号楼地上13层,地下2层;7号楼地上15层,地下2层。
地上部分为住宅,住宅层高2.9 m;地下1层为自行车库;地下2层战时为人防掩蔽所,平时为办公用房。
该项目为绿色建筑三星,工业化评价为AA级标准,被北京市建委列为住宅产业化试点工程。
铸造村钢结构住宅具有绿色、高效、节能、环保的特点。
建筑设计上引入SI(S为支撑体,I为填充体)设计理念,解决结构支撑体和填充体不同寿命的问题,在保证住宅建筑长久性和全生命周期的前提下,实现住宅设备设施和内装产品的检修和更新。
采用具有安全可靠的大空间框架-抗侧力结构体系;楼板采用叠合楼板,阳台、楼梯等水平构件均为预制构件,减少施工缺陷的同时,提升施工效率;外墙采用200 mm厚新型加气条板+100 mm厚复合保温板,实现墙板与结构主体的柔性连接,外立面平整,整体性好,不易发生漏雨问题;采用整体卫浴、整体橱柜、整体收纳、轻钢龙骨隔墙、同层排水技术实现内装技术的干式施工工艺,提高施工质量和住宅品质;全流程采用了BIM信息化技术,实现了国内首次在高层钢结构住宅中应用耐候钢,将钢材的耐腐蚀性能提升40%。
1、建筑SI设计理念首钢铸造村装配式高层钢结构住宅采用国际先进的SI技术体系,将S部分和I部分分离,减少设备、内装对结构主体的损害,延长房屋整体使用寿命,方便设备、内装的使用维护、更换,解决结构支撑体和填充体不同寿命的问题,保证住宅建筑长久性和全生命周期的前提下,方便地实现住宅设备设施和内装产品的检修和更新。
轻钢结构住宅体系发展浅析
轻钢结构住宅体系发展浅析郭晓艳(富士康(太原)科技工业园山西营建030023)摘要:本文通过相关资料检索,阐述了轻钢结构住宅在国内外发展状况,并结合我国特点提出一些合理化建议。
关键词:轻钢结构住宅体系发展钢结构住宅在欧美已经有几十年的历史了,凭借着良好的抗震性、灵活的可变空间、环保等优点,发展迅速。
在我国,绿色建筑业无疑将成为我国经济发展中新的增长点,轻钢结构住宅顺应了绿色节能住宅的发展潮流。
因此已被国家建设部列为重点推广项目。
轻钢结构住宅体系的概述轻钢住宅在国内是一个全新的概念,它属于轻钢建筑范畴,指采用轻型钢结构布局、以国民长期居住为目的,适宜于长期日常居住的房屋建筑。
准确地说,所谓轻型钢结构体系,是由轻型钢结构材料作承重骨架,配合楼板、屋面板和墙板等围护结构,共同组成整栋建筑物的结构体系。
该体系的承重骨架构成主要包括冷弯型钢、热轧或焊接H型钢、T 型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件等。
作为围护结构的轻型板材主要有石膏板、OSB板、PC板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)、彩钢板等。
采用钢结构骨架使室内使用空间增大,房间隔断更加灵活,屋面造型丰富多彩。
轻质板材的使用,使室外装饰材料的类型和色彩有更多的选择余地,可以充分发挥建筑师的想象力,设计出美观、适用、健康环保的“绿色建筑”,该种房屋体系一般为低层或多层的轻钢别墅或住宅公寓。
总之,轻钢构件的多样化,为高效、高质、高强,以及省工省时省料的轻钢住宅结构体系提供了保证,同时也为其工业化、系列化和成套生产奠定了基础。
轻钢结构住宅的结构体系与传统砖混结构或混凝土结构住宅的结构体系有很大的不同,它主要由轻钢结构体系、楼面结构体系和维护结构体系等组成。
轻钢结构住宅体系发展优势随着国家对环境保护意识的认识不断加深,对木材和粘土砖已经提出限制、限时使用,现阶段我国住宅建筑的主要结构形式主要以钢筋混凝土框架为主,但该结构施工烦琐、施工垃圾多且结构自重大,进深和开间相对较小,梁、柱粗大,空间利用率较低等缺点,这在一定程度上无法满足条件越来越高的住宅建筑的功能要求。
浅谈钢结构住宅中的楼盖体系
科之 学友
Fnfie ar  ̄d e ts e ccme o nA u S
27o 国 0 ̄ 2 0 , q
浅谈钢 结构 住宅 中的楼盖体 系
牛恒茂 ,雷宏 刚
( 太原理工大学建筑与土木工程学 院,山西
摘
太原 002 ) 304
要 :钢结构住 宅发展迅速 , 盖体 系选择至关重要 , 楼 文章就此阐述 了钢结构住 宅常用
12 叠合板楼盖 . 混凝 土叠合板是将预制钢筋混凝土板支撑 在工 厂制作 的焊 有栓钉剪力连接件 的钢梁上 ,在铺设完现浇层 中的钢筋之后浇 灌混凝土, 当现浇混凝土达到一定 的强度时 , 栓钉连接件使槽 口
混凝土 、 现浇层及预制板与钢梁连成整体共 同工作 , 形成 钢 一混 凝土叠合板组合梁 , 预制板和现浇层相结合形成叠合板。 图 2 见 。
但是钢结构住宅中楼盖设计相对滞后 , 发展相对缓慢 , 还未 有成熟体系产生 ,以下介绍当前钢结构住宅常用楼盖 的形式及
做法 , 以提供适合于钢结构住宅楼盖 的新思路 。
1 钢 结构住宅 常用楼盖
11 钢 一混凝土组合扁梁楼盖 .
降低结构高度并考虑楼盖与钢梁 的组合作用 ,出现了将混 凝土楼 盖放置在钢梁的下翼缘 上的新型钢 一混凝土组合梁—— 组合扁梁 。组合扁梁楼盖 由钢梁 和预制 钢筋 混凝 土空 心楼板组 成, 其中预制钢筋混凝土楼板搭在钢梁的下翼缘上。同时加 配横 向钢筋 和钢丝网保证在扁梁达到强度极 限状态前不发生混凝土 板纵 向剪切破坏 , 剪力连接件可保证剪力有效地传递及叠合板
能共同工作 , 图 l 见 。
现浇混凝土 抗剪连接件 钢 丝网
图 2 叠合板示意图
混凝土叠合板共同工作依赖于新 旧叠合面的抗 剪性 能。只 要保证叠合面的粗糙程度 以及预制薄板的开裂 情况 , 抗剪性 能 般可以满足要求 。 装配化程度高 、 施工速度快是钢结构优势。混凝土叠合板把 装配式结构和现浇结构优 势结合起来 , 扬长避短 。 叠合板预制底 板可作为施工模板 , 吊装钢 柱、 在 钢梁 的同时吊装预制底板 , 其 施工周期短 、 现场作业量小 、 施工简便 ; 现浇混凝土后 , 整体性得 到保证 , 同时造价相对较低 。 混凝土叠合板符合钢结构特点且设 计、 施工成熟 , 故在钢结构住宅上有广阔的应用前景 。
装配式多高层钢结构住宅建筑体系研究与进展
装配式多高层钢结构住宅建筑体系研究与进展1. 引言1.1 背景介绍多高层钢结构住宅建筑体系的研究和应用将大大推进建筑行业的技术更新与发展,提高建筑质量、节约资源、减少能耗,从而实现可持续发展。
对于装配式多高层钢结构住宅建筑体系的研究与进展,具有重要的现实意义和广阔的发展前景。
本文将从多个方面对此进行深入探讨,并就未来研究方向进行展望。
1.2 研究意义多高层钢结构住宅建筑体系是当前建筑领域的一个热门研究方向,其具有以下几点研究意义。
随着城市化进程的加速和人口增长,高层住宅建筑的需求量呈现出增长趋势。
而采用钢结构和装配式建筑技术可以有效缩短建筑周期、减少资源浪费、提高建筑质量,因此研究多高层钢结构住宅建筑体系对于提高建筑施工效率和满足市场需求具有重要意义。
多高层钢结构住宅建筑体系的设计原则和施工工艺直接影响建筑结构的稳定性和安全性,而这些因素又直接关系到住户的生命财产安全。
深入研究多高层钢结构住宅建筑体系的设计和施工技术,对于确保建筑结构的安全可靠性具有重要意义。
多高层钢结构住宅建筑体系的性能研究可以为建筑结构的改进和优化提供理论支持,促进钢结构与装配式建筑技术的进一步发展。
通过研究多高层钢结构住宅建筑体系的性能,可以为其他类型的高层建筑结构提供借鉴和参考,推动建筑行业的可持续发展。
2. 正文2.1 多高层钢结构住宅建筑体系概述多高层钢结构住宅建筑体系是指采用钢结构作为主要承重结构的多层住宅建筑体系。
相比传统的混凝土结构,钢结构具有自重轻、抗震性能好、施工速度快等优点,因此在高层建筑领域得到广泛应用。
多高层钢结构住宅建筑体系通常采用钢柱、钢梁和钢框架作为主要承重结构,地板则采用钢板混凝土结构或夹层板结构。
在设计中,需要考虑结构的整体稳定性、抗风性能、抗震性能等因素,以确保建筑在各种外部荷载作用下能够安全稳定地运行。
多高层钢结构住宅建筑体系还需要考虑建筑的功能布局、空间利用效率、建筑节能等方面的问题,以满足用户对于住宅建筑的需求和要求。
浅述钢结构住宅结构体系
工程技术浅述钢结构住宅结构体系霍志刚徐志山(大连先锋建筑设计咨询有限公司,辽宁大连¨6011)鬟舔ii斓-镝毒害学誉鳓鞠黪豢两样渤楼电梯或型垂阍裔龟潮钢筋硷,彤葳主要的抗侧力结构,而夕卜周韵框聚爵攀鞠翻辘辈。
钢结构。
霍磐甜缓激旃罐菇赛羼谚囊萋械j|,j。
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?¨|:一|;|薯i≤≥-0|||1钢结构住宅结构体系的几种形式1)钢框架与砼简体(墙体)的混合结构体系:2)钢框架加支撑的结构体系;3)钢框架与预制砼墙体的框剪结构体系:4)纯钢框架结构体系;5)错列桁架结构体系;6)轻钢龙骨结构体系。
1.1钢框架与砼筒体(墙体)的混合结构体系钢——硷混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋砼,形成主要的抗侧力结构,而外周的框架则采用钢框架。
此结构体系将钢的强度高、重量轻、施工快和砼的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来,外周梁柱连接一般采用刚性连接,而楼面钢梁与砼墙则采用铰结。
12钢框架支撑体系对多层及小高层建筑,可以建筑的外墙,结合门窗位置布置双向交叉支撑,支撑采用角钢、槽钢或圆钢,可按拉杆设计,而且在轻钢结构中,支撑也未必自下而上同位置设置,也可跳格布置,其目的主要是增加结构刚度。
当外墙开有门窗时,也可在窗台高度范围内布置,形成类似周边带状桁架的结构形式,对结构整体刚度进行加强。
对高层住宅,可选择山墙和内墙布置中心支撑或偏心支撑,值得注意的是,当采用单斜杆体系时,应设置不同倾斜方向的两组单斜杆,以抵抗双向地震作用,在节点方面,若支撑足以承受建筑物的全部侧向力作用,则梁柱可部分或全部做成刚接。
13钢框架——预制砼墙体该体系一般在预制砼墙体中均埋有钢板支撑,只在支撑点处与钢框架相连,且砼墙板与框架梁柱留有空隙。
从受力上讲,它仍是一种支撑,但其特点是内藏钢板按强度控制设置,不考虑屈曲。
对砼墙体应双面配筋,且应布置拉结筋,在钢支撑端部范围内,应设置构造加强筋,如采用梅花筋、螺旋筋、钢箍等。
中建钢构装配式钢结构住宅介绍自制2
传统方案 1800厚筏板, 共215根桩
1800厚筏板
装配式钢结构方案 条形桩承台, 共135根桩
条形桩承台
2.快——工期快,节约财务费用
钢结构与传统钢筋砼地上标准层结构施工工期相比, 主体结构工期可缩短30%~50%。
混
凝
土
结 构
原材料现场加工
工
艺
慢
铺设满堂架
平台模板铺设
架体拆除
张拉预应力, 模板拆除
2.围护体系
2.3预制轻质条板
轻质高强
绝干容重为400-650㎏/m³,和木材相当。可减轻 墙体负荷50-60%,建筑自重减轻20-30%。
保温隔热
自保温体系,外墙单一墙体05级200厚即能满足 65%节能要求,300厚即能满足75%节能要求。
耐火 A级防火,100厚耐火3.5h,150厚耐火5h。
6—7
2—3
2 高峰期所需人工(单位:人) 240
140
3
工人产量(单位:平米/人. 年)
30
130
4
工时节约情况
节约近50%
某住宅 (多层民用住宅)
传统建筑 工业化建筑
1.3
0.7
60
40
58
136
节约近40%
5
备注
文卫建筑用工工时情况与住宅类基本钢结构
钢框架体系
节能
节地
节水
节材
环境保护
3.好——得房率更高
钢结构强度高, 构件截面小, 且能够承受更大的荷载, 钢结构建筑的得房率比 传统钢筋混凝土建筑要6%~10%。
天津厂公寓楼得房率比传统建筑提高6.8%
使用面积57.23㎡
CAD 建筑面积67.81㎡
钢结构住宅国家建筑标准设计
钢结构住宅国家建筑标准设计钢结构住宅国家建筑标准设计具体包括哪些内容呢,下面本店铺为大家带来相关内容介绍以供参考。
长期以来,我国的住宅结构以砖混结构和钢筋混凝土结构为主。
传统的住宅结构自重大,同时,由于墙厚、梁高、柱大,而使得空间利用率低,开间进深较小,布置不灵活。
钢结构住宅体系是由围护结构和钢支撑结构共同组成的住宅体系,是节能省地型的新型住宅体系。
它钢结构住宅摒弃了实心粘土砖,有效利用了土地资源。
钢结构住宅与传统住宅相比,在使用功能、设计、施工和综合经济方面都具有优势,主要体现在以下几方面:——使用空间上能更好地满足建筑大开间、分隔灵活的要求,可增加使用面积5~8%。
——钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重,大大降低基础造价,可减少运输和吊装费用。
——钢结构易于定型化、标准化,可采用工厂化生产,建筑质量易于保证。
能实现构件的预制和现场装配化施工,实现技术集成,提高住宅的科技含量和使用功能,符合住宅产业化要求。
——与钢结构配套使用的轻质复合墙板、复合楼板等新型材料符合建筑节能和环保要求,能满足节能标准的要求。
——钢结构延性好,整体性强,建筑物抗震、抗风性能好。
——施工速度快、周期短,且施工作业受天气和季节影响少。
——易于改造和拆建。
材料的回收和再生利用率高。
2003年建设部下达了编制《钢结构住宅》国家建筑标准设计图集的任务。
标准设计图集的主编单位为中国建筑标准设计研究院和建设部住宅产业化促进中心与科技发展促进中心,并由中国建筑标准设计研究院负责组织编制。
编制组在大量收集资料、调查研究、认真总结示范工程的经验,并借鉴国外先进经验的基础上,编制了《钢结构住宅》国家建筑标准设计图集,供建筑设计人员、房地产开发商和建筑施工单位使用。
根据钢结构住宅特点,将《钢结构住宅》图集分为两册,即《钢结构住宅(一)》(05J910-1)和《钢结构住宅(二)》(05J910-2)。
每册图集中就每种类型的钢结构住宅结构体系、墙体构造、屋盖体系和楼盖体系及其技术要求,均用文字和建筑构造详图详细表达,并表示了楼梯的构造做法及与楼地面的连接构造、门窗与墙体的连接构造,墙体与基础、墙体与楼板、墙体与屋盖等的连接构造以及墙面、楼地面、屋面的工程做法等。
住宅产业化—钢结构住宅围护体系及发展策略研究共3篇
住宅产业化—钢结构住宅围护体系及发展策略研究共3篇住宅产业化—钢结构住宅围护体系及发展策略研究1近年来,住宅产业化已成为住房建设的重要趋势之一。
随着人口增长和城市化进程的不断推进,对于建筑产业的产能和效益的要求越来越高。
在这种背景下,住宅产业化逐渐被认为是住房建设的未来方向。
本文将围绕着住宅产业化中的钢结构住宅围护体系及发展策略进行探讨。
一、钢结构住宅围护体系的优势1.1 提高施工速度钢结构住宅的零部件可以在工厂中预先组装。
这种预制的方法可以在到达现场之前就预先完成大部分工作。
这将提高施工速度,减少人工和时间成本。
1.2 轻量化结构钢结构通常比传统的混凝土或砖墙花费更少的建筑材料,从而导致住宅更轻、更坚固。
相比之下,更轻的结构不仅更容易运输和安装,而且可以减轻土地基础的负荷。
1.3 环保可持续钢结构住宅所用的大多数材料都可以循环利用,并且在制造钢材的过程中可以减少废料。
此外,少量的废料也可以回收制成钢材。
这比传统的混凝土或砖墙要环保得多。
1.4 安全可靠钢结构住宅经过专业设计和测试,在抗震和抗风性能方面要比传统建筑更加卓越和可靠。
钢结构与木结构相比,在防火性和耐腐蚀性等方面也有很大优势。
二、发展策略2.1 改善高端住宅市场钢结构住宅在其设计中融入了新型人居理念,富有创新,以质量和效益作为衡量标准。
这种住宅的质量得到了市场的认可,通过引领住房建设市场的转型和升级,将更好地满足消费者需求。
2.2 推动住宅节能减排钢结构住宅的保温、隔热性好,使用节能设备、清洁能源,可有效地减少二氧化碳和污染物的排放。
此外,随着现代建筑技术的不断提高和标准化的建设进程,未来优质的住宅将越来越需要采用高效的节能技术。
2.3 支持跨行业合作钢结构住宅对施工企业、科技人员、供应链等相关行业进行了整合和重组。
有利于发挥它们在工业、制造业等相关领域的经验和技术优势,实现互补优势和持续性的发展。
2.4 强化市场宣传随着消费者关注环保、节能、品质等方面效益的提高,宣传已成为住宅建筑标准化的核心推力。
冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系
冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系是一种采用冷弯薄壁型钢作为主要承重构件的建筑结构体系。
冷弯薄壁型钢是一种轻质、高强度、经济实用、绿色环保的建筑材料,具有重量轻、耐腐蚀、施工方便、可重复利用等优点,逐渐广泛用于房屋建筑和工业厂房等领域。
冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系的主要特点是采用钢材进行建造,可以实现柱、梁、墙板等构件的工业化生产,然后通过拼装和连接的方式进行现场组装。
相比传统的混凝土结构,冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系具有更快的建设速度、更高的抗震性能、更好的安全可靠性和更高的使用寿命。
冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系的施工流程相对简单。
首先,根据建筑设计图纸制作构件制作设备,然后使用冷轧薄壁型钢进行冷弯成型,形成各种规格和形状的构件。
接下来,将构件进行装配,按照设计要求进行拼装和连接,形成建筑的骨架结构。
最后,根据设计要求进行外墙和内部装修,完成建筑的建设。
冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系在设计和施工上具有很高的灵活性。
由于钢材的轻质化特点,可以灵活地设计出各种不同形状和规格的房屋结构,满足不同需求,并且可以根据客户的要求进行个性化定制。
同时,在施工过程中,由于构件的工业化生产,可以大大缩短施工周期,减少施工成本。
冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系具有显著的经济效益和环保效益。
由于钢材的高强度和轻质化特点,可以减少建筑物的自重,降低基础工程和地基工程的成本,并提高土地的利用率。
同时,钢材可以循环利用,减少建筑废弃物的产生,减少对环境的污染。
总之,冷弯薄壁型钢钢结构住宅体系是一种具有重要应用价值和发展前景的建筑结构体系。
在未来的建筑领域中,它将继续发挥重要的作用,推动建筑产业的可持续发展。
cecs钢结构住宅标准
CECS钢结构住宅标准本标准旨在规定钢结构住宅的材料要求、设计原则和结构设计等方面的内容,以确保其安全性、耐久性和经济性。
一、材料要求1.钢材:应采用符合国家或行业标准的钢材,其质量应符合相关规定。
主要受力构件应采用高强度钢材,如Q345、Q390等。
2.连接材料:应采用符合国家或行业标准的连接材料,如焊条、焊丝、焊剂等。
其质量应符合相关规定。
3.防腐涂料:应采用适合钢结构表面的防腐涂料,并应符合国家或行业标准的要求。
二、设计原则1.安全性:钢结构住宅的设计应确保结构的安全性,包括承载能力、稳定性和抗震性能等方面。
2.经济性:钢结构住宅的设计应考虑其经济性,包括材料成本、施工成本和维护成本等方面。
3.耐久性:钢结构住宅的设计应考虑其耐久性,合理确定结构的使用寿命和维护要求。
4.可行性:钢结构住宅的设计应符合实际情况,满足施工条件和安装要求。
三、结构设计1.结构设计应遵循以下原则:2.a) 结构应简单、传力明确;3.b) 构件应合理划分,并应考虑加工、运输和安装的方便性;4.c) 应采取必要的措施,提高结构的整体性和稳定性。
5.基础设计:基础设计应根据地质条件、荷载分布和上部结构等特点,选择合适的类型和埋深。
基础顶面应平整,并与底部构造连接牢固。
6.主体结构设计:主体结构应采用框架结构或框架-支撑结构体系,并应根据建筑物的使用功能和荷载分布情况合理布置梁柱和支撑体系。
钢框架结构的梁柱应采用焊接或轧制成型,并应满足承载力、稳定性和刚度的要求。
7.楼盖结构设计:楼盖结构应采用钢梁-混凝土板组合楼盖体系,并应根据建筑物的使用功能和使用条件选择合适的楼板厚度和配筋方式。
钢梁应有足够的承载力和稳定性,并应与混凝土板牢固连接。
8.连接设计:钢结构住宅的连接设计应采用焊接或螺栓连接,并应满足承载力、稳定性和构造要求。
焊接连接应采用合适的焊接方法和技术条件,并应进行焊接质量检验;螺栓连接应采用高强度螺栓,并应按照国家或行业标准的规定进行预拉力和抗滑移试验。
钢结构体系住宅平面及空间设计
浅谈钢结构体系住宅平面及空间设计摘要:随着生活水平的不断提高,居民对居住质量的要求也越来越高。
钢结构体系住宅具有坚固耐久,建造迅速,易于改建等优点,已经成为住宅建筑和结构发展的重要趋势。
本文首先介绍了钢结构体系住宅在平面及空间设计上的特点,然后详细谈谈钢结构体系住宅平面及空间设计原则与设计方法。
关键词:钢结构体系;住宅设计;空间设计目前我国住宅的建筑形式和风格多种多样,但就结构体系而言,钢结构体系住宅易于实现工厂化、现代化、标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,符合可持续发展的战略,是建筑中最适合产业化和技术创新的住宅结构体系。
1 钢结构体系住宅在平面及空间设计上的特点1、优点钢结构住宅通常为框架体系,结构体系与围护体系完全分开,两者相互独立,围护墙体可以根据需要灵活设置,建筑空间处理的任意性大大高于以墙体承重为主的传统住宅。
同时,钢框架由于刚度较大,结构构件均较为纤细.可以节约出更大的有效空间。
2、不足框架体系在空间处理上也会有一定障碍。
钢柱截面通常会大于墙体宽度,且形状(h型、箱型、圆形)无法做成混凝土框架结构中的异型接,因而会突出墙面之外、对空间形状的完整性及家具摆放造成一定影响。
框架梁会导致局部空间层高较低,对空间划分造成妨碍。
纯钢框架结构考虑抗震而设置的侧向文撑,使房间墙体上门窗洞口的开设受到限制。
2 钢结构体系住宅在平面及空间设计基于以上对于钢结构住宅空间结构特点的分析,在平面及空间设计中应遵循的原则是:通过建筑、结构、设备各专业的配合,达到平面及空间使用上最大限度的无障碍性。
1、居住空间(1)卧室卧室的主要功能是满足家庭成员睡眠休息的需要。
通常在一套卧室中有一间至数问卧室以满足家庭中数个使用对象的不同需要,又因为使用对象在家庭中的地位及使用要求的不同,把不同的卧室分为主卧室、次卧室、客房等。
卧室的空间要求主要是满足睡眠的需要,卧室之间不应穿越,卧室应有直接的采光、自然通风。
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二、钢结构房屋的抗震技术(一)震害调查由于地震通过地震波释放巨大的能量,因此发生地震时会对地面上的事物产生巨大的影响,从而造成人员伤亡和社会的物资财务损失。
如1976年的唐山7.8级地震,使24.2万余人丧生,6.4万余人重伤,直接经济损失达100亿人民币;1995年日本阪神7.2级地震,四8420人,上45000人,直接经济损失达1213亿美元。
最近的四川汶川地震已造成68516人遇难,365399人受伤,失踪19350人。
直接经济损失约1500亿人民币。
强烈的地震不仅造成了巨大的人员伤亡和经济损失,而且瞬间的灾难给人们精神上带来了强烈的恐惧。
面对强烈的地震作用,房屋的抗震性能就变得尤为重要。
砌体与混凝土结构自身重量较大且延性较低,在强烈的地震作用下,大量砌体与混凝土结构倒塌,破坏的钢筋混凝土楼板和梁柱既造成了直接的人员伤亡,也给救援工作带了了很大的困难。
而钢结构的房屋自身重量轻且具有良好的延性,破坏较轻,1976年我国唐山地震、1985年墨西哥地震和1995年日本阪神地震,钢结构房屋的破坏程度远低于钢筋混凝土结构房屋。
(二)钢结构房屋的抗震原理1. 钢结构的优点钢结构与传统的砖混结构和钢筋混凝土结构相比,在使用功能、设计、施工及综合经济方面都具有优势,在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几方面:[4](1)构件截面小,可增加大约5%的使用面积;可采用较大柱网尺寸,户内空间分隔较为灵活。
(2)与钢结构配套的轻质墙板、复合楼板等新型材料,符合建筑节能和环保的要求,可以达到节能50%的目标,极大地节约了我国相对人均短缺的能源;(3)钢构件及配套技术相应部件的绝大部分易于定型化、标准化,可采用工业化生产方式,实现构件的工厂预制和现场装配化施工;实现技术集成化,提高住宅的科技含量和使用功能,符合住宅产业化要求;(4)钢结构住宅体系工业化生产程度高,现场湿作业少,而且钢材本身可以再利用,符合环保建筑的要求;(5)钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重的30%,提高住宅的抗震性能,并大大降低基础的造价;(6)钢结构体系施工周期短,可以大大提高资金的投资效益;(7)钢结构住宅体系直接造价略高,但综合经济效益却明显好于传统的住宅体系;(8)易于改造和拆建,材料的回收和再生利用率高,符合可持续发展的要求。
综上所述,钢结构住宅由于适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高,可以将设计、生产、施工、安装一体化,提高住宅产业化水平,因而在住宅市场中有良好的发展前景。
2. 钢结构房屋的结构体系及其抗震性能常用的钢结构体系有框架结构,框架支撑结构、框架-抗震墙板结构及筒体结构、巨型框架结构等。
(1)钢框架结构体系钢框架结构构造简单,传力明确,制作安装方便,建筑平面布置及窗的开设等有较大的灵活性。
在水平力的作用下,当楼层较少时,结构的侧向变形主要是剪切变形,及主要有框架柱的弯曲变形和节点的转角所引起;当层数较多时,框架柱的轴向变形所引起的结构整体弯曲而产生的侧移明显增大,结构的侧向变形为弯剪形。
由此看出,纯框架结构的抗侧移能力主要取决于框架柱和梁的抗弯能力。
当层数较多时,要提高结构的抗侧移刚度,只有加大柱和梁的截面,就会变得不经济,因此,这种结构体系适合于建造20层以下的中低层房屋。
(2)钢框架——支撑结构体系在柔性钢框架体系的基础上,加入抵抗侧向荷载的柱间支撑,组成钢框架-支撑体系。
在水平荷载作用下,支撑通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与钢框架共同工作,从而形成双重抗侧力结构体系。
支撑是第一道防线,框架是第二道防线。
对于支撑的设置,根据不同的设计要求,可选择中心支撑、偏心支撑或消能支撑等类型。
(3)钢框架-抗震墙板结构体系钢框架-抗震墙板结构体系是以钢框架为主体,并配置一定数量的抗震墙板。
抗震墙板包括带竖缝墙板、内藏钢板支撑混凝土墙板和钢抗震墙板等。
带竖缝剪力墙板在弹性状态下具有较大的抗侧移刚度,在强震下可进入屈服阶段并耗能。
这种结构具有多道抗震防线,同实体剪力墙板相比,其特点是刚度退化过程平缓,整体延性好。
内藏钢板支撑混凝土剪力墙是以钢板为基本支撑,外包钢筋混凝土墙板的预制构件,内藏钢板支撑可做成中心支撑也可做成偏心支撑,但在高烈度地区,宜采用偏心支撑。
预制墙板仅在钢板支撑斜杆的上下端节点处于钢框架梁相连,除该节点部位外与钢框架的梁或柱均不连接,留有间隙,因此内藏钢板支撑抗震墙仍是一种受力明确的钢支撑。
由于钢支撑有外包混凝土,故不考虑平面内和平面外的屈曲。
墙板对提高框架结构的承载能力和刚度,以及在强震是吸收地震能量方面有重要作用。
钢板抗震墙板是一种用钢板或带有加劲肋的钢板制成的墙板,其上下两边缘和左右两边缘可分别与框架梁和框架柱连接。
4. 筒体结构体系筒体结构体系具有较大刚度,有较强的抗侧能力,能形成较大的使用空间,对于超高层建筑是一种经济有效的结构形式,根据筒体的布置、组成、数量的不同,筒体结构体系可分为框筒、筒中筒、桁架筒、带加强层的筒体及束筒等体系。
(1)钢框架筒结构钢框架筒结构体系的外围框架有密柱和深梁组成,形成一个筒体来抵抗侧向荷载,结构内部的柱子只承受重力荷载而不考虑其抗侧作用,框架筒作为悬臂的筒体结构,在水平荷载作用下,由于横梁的弯曲变形,会产生剪力滞后现象。
这样,使得房屋的角柱要承受比中柱更大的轴力。
(2)桁架筒体结构桁架筒体结构体系是由钢框架筒体结构体系增设交叉支撑而形成。
可大大提高结构的空间刚度,使剪力主要由支撑斜杆承担,避免横梁受剪变形,基本上消除建立之后现象。
(3)筒中筒结构体系筒中筒结构体系就是集外围框筒和核心筒为一体的结构形式,其外围多为密柱深梁的钢框筒,核心为钢结构构成的筒体,内外筒通过楼盖系统的联接,保证筒体的协同工作,筒中筒结构具有很大的侧向刚度和抗侧力能力。
(4)束筒结构体系束筒结构就是将多个单元框架筒体结构相连在一起而形成的组合筒体,是一种抗侧刚度很大的结构形式。
这些单元筒体本身有很大的强度,他们可以在平面和立面上组合形成各种形状,并且各个筒体可终止与不同高度。
既可使建筑物形成丰富的立面效果,又不增加结构的复杂性。
(5)巨型框架结构体系巨型框架结构体系是由柱距较大的立体桁架柱及立体桁架梁构成,立体桁架梁沿纵、横向布置,形成一个空间桁架屋,在两层空间桁架层之间设置次框架结构,以承担空间桁架层之间的各楼面荷载,并将其通过次框架梁结构的柱子传递给立体桁架梁及立体桁架柱。
这种结构体系能在建筑中提供特大空间,他具有很大的刚度和强度。
3. 本公司在钢结构抗震方面的研究本公司在发展已有技术的基础上,大力开展与钢结构相关的新型技术的研发。
(1)耗能的抗侧力构件——开缝钢板剪力墙a. 带缝钢板剪力墙概念的提出由于钢结构中柱的高强度化和计算跨度的增大,当侧向荷载起控制作用,重力荷载退居为第二位时。
抗侧力体系成为结构的重要组成部分,在一定程度上影响着结构的用钢量。
因此研究各种抗侧力构件已经成为钢结构研究中的一个重要课题。
为了满足建筑物在风载及常遇地震下人们舒适性和安全感的要求,又要保证强震时建筑物具有柔性的特点。
所以期望研究出一种正常使用情况下刚度大,强震作用时刚度低,而且可吸收地震能量的新型抗震单元。
出自经济性的原因,首先考虑到了混凝土剪力墙,但由于其初期刚度过高,若与钢框架联合使用,则在地震时首先会在这个墙上产生较大的应力集中而导致产生斜向大裂缝,即发生所谓的脆性破坏而迅速失去抗力。
这样就只好由框架来承受水平外力,从而导致各个击破的恶劣后果,而且其并不能在强震作用下吸收大量的地震能量。
当采用钢支撑时,楼层的刚度调整比较困难,且当斜撑屈曲时刚度急剧下降。
普通的钢板剪力墙屈曲后的抗力发挥不够稳定且防止屈曲的加强材料会提高成本。
所以针对现有抗侧力构件的不足,开发新的抗侧力构件——带缝钢板剪力墙。
b. 钢板剪力墙的概念带缝钢板墙是指用激光开缝机在原本完整的钢板上挖掘出间距大约200~300mm,长度约l000mm,宽约l0mm的狭缝,缝的长边方向沿钢板的高度方向,钢板剪力墙与钢梁用高强螺栓连接如图1。
图1 钢板剪力墙带缝钢板墙通过在墙板上开设竖缝,将墙板划分为几个功能不同的区域,并主要利用缝间墙肢形成的塑性铰来消耗地震能量。
通过对竖缝的合理设计,在遭遇小震及风荷载作用时,带缝钢板剪力墙可依靠本身比较大的初始侧向刚度来保证结构不会出现过大的变形,满足日常使用的需要。
当建筑物遭遇罕遇地震作用时,墙肢缝端部分由于应力较高会而首先屈服进入塑性,进而形成塑性铰,使墙板的抗侧刚度大大降低,并使其延性增加。
同时由于部分进入塑性,墙板的抗侧移刚度随着外荷载的增加将逐渐降低,相当于在结构中增加了阻尼装置,可以减弱地震对建筑物的进一步破坏作用。
c. 钢板剪力墙的优点根据“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计原则,结构在罕遇地震下允许产生较大的塑性变形,所以结构的抗震性能的优劣取决于抗震构件吸收和耗散能量的能力,塑性变形正是吸收和耗散能量的有效手段,而带缝钢板剪力墙较其它抗侧力构件有着优良的塑性变形能力。
带缝钢板剪力墙还具有下列优点:①与其他抗侧力构件相比,带缝钢板剪力墙有着良好的耗能机理,在带缝混凝土中,依靠的是连接件在较大层间转角时的断裂来消耗地震能量;十字加劲钢板剪力墙则是依靠剪力墙的局部屈曲和屈服来达到消耗地震能量的目的,但是其对框架边柱的刚度有着很大的依赖性:支撑则是通过把力传到耗能梁端来消耗地震能量;而剪力墙则是通过缝间壁端部在随着水平荷载和水平位移的增加的情况下逐渐进入塑性状态最后形成塑性铰的过程来消耗地震能量,整个变形过程中不发生平面外失稳,有着稳定的滞回曲线;同时由于耗能位置发生在剪力墙上,因此在耗能过程中保护了框架梁。
c. 钢板剪力墙研究为进一步了解带缝钢板剪力墙的性能,公司与宝钢、同济大学合作,进行与带缝钢板剪力墙相关的理论和试验研究。
(a)理论分析首先根据实际工程中常用的模数和现有的资料,确定带缝钢板剪力墙的几何尺寸,然后借用有限元软件建模对其进行分析,如图。
通过对不同参数的调整,对剪力墙进行优化,提高其耗能能力,如图2。
图2 剪力墙性能曲线结果表明,带缝钢板剪力墙具有较大的初始刚度和良好的延性。
通过带缝钢板剪力墙两侧加劲肋的设置,能更好的提高剪力墙的抗侧性能。
(b)试验研究根据有限元分析的结果,并结合实际工程,公司在同济大学试验室进行了带缝钢板剪力墙的试验研究。
采用1:1的真是模型,深入了解剪力墙在实际情况下的力学性能,为工程中的实际应用提供依据。
如图3.图3 剪力墙试验通过试验分析,带缝钢板剪力墙在现实情况中具有较高的初始刚度和良好的延性。
(1)冷弯矩形钢管与H型钢连接的新型节点a. 冷弯矩形钢管与H型钢连接的新型节点的提出根据工程实际应用情况的总结以及住宅钢结构的未来的发展趋势,对创新节点的基本要求:1)无隔板,以便做到:柱子通长(三到四层一根,10m左右),在加工时无需截断;可灌筑混凝土并确保质量,这样可有效地提高柱子的刚度和承载力;3)梁—梁弯矩尽可能直接传递,避免经过柱身母材,造成复杂应力状态;2)现场无仰、侧焊缝,以免造成施工困难;3)高强度螺栓失效时有补救螺栓措施;4)节点的预加工部分在工厂段生产线上可批量生产;5)节点板件加工应为简单工艺,既可采用热弯、焊接等工艺完成;6)外形满足运输和建筑空间要求;7)可自由灌注混凝土。