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    多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究
    
                                  
                    
    作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
    
					時(shí)間：2009-12-22 20:46:58					[收藏]
    
               
    
                
    				
    				
    

               
    
               
      
				國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，鋼產(chǎn)量的提高，給鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用帶來了前所未有的機(jī)遇。國內(nèi)除各種鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房、鋼結(jié)構(gòu)體育場館、鋼結(jié)構(gòu)橋梁、大型飛機(jī)庫建設(shè)外，還有已建和在建的一批如深圳帝王大廈、上海金茂大廈、大連遠(yuǎn)洋大廈等近3O幢高層鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑。在此期間，以輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展最快，普及最廣。輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于各種工業(yè)與民用建
      
筑，起結(jié)構(gòu)形式主要有波形拱殼屋面結(jié)構(gòu)和門式剛架結(jié)構(gòu)，它們以美觀、新穎的造型、較低以的用鋼量和較短的施工周期而倍受業(yè)主的歡迎。
      
一、
      
多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用結(jié)構(gòu)方案輕型鋼結(jié)構(gòu)多層房屋中最常用的結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)建筑方案的需要有時(shí)也采用懸掛體系。梁柱多為軋制或焊接工形截面，有時(shí)柱也可采用箱形截面。由于受到我國型鋼品種和供應(yīng)的限制，目前主要采用焊接構(gòu)件。框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，柱網(wǎng)尺寸磕打可小(一般6?9米)，各部分剛度比較均勻，構(gòu)造簡單，易于施工。其自振周期較長，自重較輕，對地震作用不敏感。但其側(cè)向剛度小，側(cè)向位移難以控制。對于一些設(shè)有電梯的多層房屋，為增強(qiáng)側(cè)向剛度，結(jié)合其電梯井的布置，還可以采取框架一抗剪桁架體系或框架一剪力墻(通常為鋼板剪力墻)結(jié)構(gòu)體系。支撐體系為了加強(qiáng)多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，抵抗水平風(fēng)荷載和地震作用，通常用槽鋼或角鋼在墻體平面內(nèi)布置垂直支撐體系。根據(jù)要求可以沿縱、橫單向布置或雙向布置。支撐與框架鉸接，按拉桿或壓桿設(shè)計(jì)。考慮到門窗的布置，可以采用X型、單斜桿型、人字型、倒人字型、w型、倒W型、門式等形式．為在強(qiáng)震作用下具有良好的吸能耗能性能，則采用偏心支撐。在不影響建筑功能的前提下，在平面上支撐應(yīng)均勻布置。對后五種支撐應(yīng)驗(yàn)算梁上支撐軸力引起的附加彎矩。偏心支撐的優(yōu)點(diǎn)是在較小或中等的水平荷載作用下有足夠的剛度，而在嚴(yán)重超載(如大地震)時(shí)具有良好的延性，是一種較好的抗剪支撐。
      
樓蓋體系多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的樓板必須有足夠的承載力、剛度和整體性。當(dāng)前較常采用的是在鋼梁上鋪設(shè)壓型鋼板，再澆注100?150mm的鋼筋混凝土板，即壓型鋼板組合樓板，壓型鋼板與鋼梁之問用栓釘連接。另外還可用預(yù)應(yīng)力薄板加混凝土現(xiàn)澆層或一般鋼筋混凝土樓板，此時(shí)應(yīng)保證樓板和鋼梁之間的可靠連接。設(shè)計(jì)時(shí)如考慮鋼梁和樓板的組合作用，可顯著提高梁的承載力和整體穩(wěn)定性，并有效降低梁高。主梁與次梁的連接一般為簡支等高連接，有時(shí)也做成不等高連接，如采用壓型鋼板組合樓板時(shí)，為便于鋪設(shè)壓型鋼板，主次梁頂面相差壓型鋼板厚度，同時(shí)還可以增大建筑凈層高。
      
圍護(hù)結(jié)構(gòu)為了減輕多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的自重，圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用輕質(zhì)材料。外墻墻體多采用輕質(zhì)填充材料，如空心砌塊、加氣混凝土等，有時(shí)可采用壓型鋼板加輕質(zhì)保溫層組成的復(fù)合墻體，也有很多房屋外墻采用輕質(zhì)美觀的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。內(nèi)隔墻可采用空心砌塊、加氣混凝土等輕質(zhì)填充墻或輕鋼龍骨石膏板，目前也有采用鋁合金框玻璃隔斷的。對輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋來說，傳統(tǒng)的油氈加瀝青的屋面防水層很不經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)大都采用卷材防水。屋頂也掘棄了傳統(tǒng)的水泥砂漿找平層和焦渣保溫層而采用輕質(zhì)保溫材料，如JQN板、聚乙烯混凝土板等，可根據(jù)要求做成變厚度而取消屋面找平層。基礎(chǔ)形式多層輕鋼房屋基礎(chǔ)常用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)，有時(shí)也可采用片筏基礎(chǔ)。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)．應(yīng)注意各基礎(chǔ)相對不均勻沉降對上部結(jié)構(gòu)的影響。基礎(chǔ)梁常用現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有時(shí)根據(jù)要求也可采用鋼基礎(chǔ)梁，但通常將埋置在地面以下的柱腳和鋼梁外包混凝土，以解決防腐問題。
      
節(jié)點(diǎn)構(gòu)造多層房屋鋼結(jié)構(gòu)柱多采用焊接工形或箱形截面。由于工形截面腹板比較薄，故在此弱軸方向與梁的連接多采用鉸接，而強(qiáng)軸方向采用剛接形式。有時(shí)還可采用半剛性連接，但其受力特性較復(fù)雜，往往通過試驗(yàn)來取得較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。同時(shí)多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件相對較薄，應(yīng)盡量避免工地現(xiàn)場焊縫連接。為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度，可以把次梁做成連續(xù)梁的形式。防火和防腐措施我國的鋼結(jié)構(gòu)防火主要采用防火涂料、發(fā)泡防火漆和外包防火層等方法。對于外露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如樓梯等多用涂料和漆料，采用1O～40ram厚的涂料，耐火極限可達(dá)1．5?3h，而發(fā)泡漆的耐火時(shí)間一般為0．5h。對隱藏的構(gòu)件，珍珠巖和蛭石防火噴涂或防火板是經(jīng)濟(jì)有效的方法，3O一40mm厚的噴涂可實(shí)現(xiàn)1．5h的耐火極限，并兼有一定的防腐能力。暴露鋼構(gòu)件一般采用耐腐蝕涂料或油漆防腐，由底漆和面漆組成。目前防腐涂料的有效期為10～20年，所以要定期重新涂刷。鍍鋅壓型鋼板本身具有一定的防腐能力，在用于樓蓋時(shí)可借助于防火涂料解決防腐問題，但用于屋面和外墻面時(shí)還要涂以有機(jī)涂料，增加其耐久年限。 
      
二、應(yīng)注意的問題
      
1、結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)(如3D3S、STS、STAAD、ETAB等)，采用三維空問結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算中應(yīng)考慮梁、柱的軸向變形、彎曲變形和剪切變形的影響，以及梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對側(cè)移的影響。
      
2、應(yīng)盡量降低樓蓋自重，如采用輕骨料混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)，自重可進(jìn)一步減輕。應(yīng)深入該方向的研究。
      
3、輕型鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能雖然優(yōu)于其他材料的結(jié)構(gòu)，但實(shí)踐中，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的鋼結(jié)構(gòu)破壞，以輕型鋼結(jié)構(gòu)居多。應(yīng)開展多層輕型鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下的工作性能、破壞機(jī)理幾設(shè)計(jì)方法(節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)體系)的研究。
      
輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)住宅為特點(diǎn)的新型
      
住宅建筑是近年來歐美一些國家住宅結(jié)構(gòu)發(fā)展的結(jié)構(gòu)之一。我國正在加速發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，隨著中國加入WTO后國外鋼結(jié)構(gòu)公司(BHP、BUTLER等)的進(jìn)入以及國內(nèi)各設(shè)計(jì)研究機(jī)構(gòu)的不斷努力，相信不遠(yuǎn)的將來輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用會(huì)有新的飛躍。
      

      


              
      				
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