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鋼結構住宅結構體系的6種形式

日期:2018-08-08 06:59:49   人氣:  

鋼結構住宅結構體系大致可分為以下幾種形式:1)鋼框架結構體系,2)鋼框架支撐體系,3)框架一核心結構體系,4)框架一剪力墻體系,5)錯列桁架結構體系,6)輕鋼龍骨結構體系。

鋼結構住宅結構體系的6種形式

一、鋼框架結構體系

框架體系是指沿房屋的縱向和橫向,均采用框架作為承重和抵抗側力的主要構件所構成的結構體系??蚣芸v橫向大梁與柱的連接,一般均采取剛性連接??商峁┹^大內部使用空間,建筑布置靈活??蚣軛U件類型少,構造簡單,施工周期短,一般用于6層以下多層建筑。

二、鋼框架支撐體系

對于多層及小高層建筑,可設置雙向交叉支撐。支撐采用角鋼、圓鋼或槽鋼,可按拉桿設計。在輕鋼結構住宅中,為了增加結構剛度,也可設置支撐,此時可設計成跳格布置。對于高層住宅,支撐多半沿樓面中心部位服務面積的周圍布置。沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接,形成一個支撐芯筒。常用支撐形式有軸交支撐,跨層支撐,偏交支撐。

該體系特點是:整幢樓房的水平荷載是作用于結構之上??蚣芎椭巫鳛轶w系中的分離體所受到水平荷載大小是按兩者抗推剛度的大小比例分配的。由于支撐的抗推剛度遠大于框架,所以框架的抗推剛度小,因此其所受的水平荷載也小??蚣芊蛛x體在其自身水平作用下的自由側移,頂點側移的數值是較小的。相反,支撐的頂點側移是較大的。一般在均衡的底層的支撐結構中,剪切變形最為重要,底層層間變形較大;在中高層結構中,柱子較大的軸向力和變形以及二者沿高度的大量積累使彎曲變形占主導地位,因此該結構的頂端或接近頂端的層間位移最大。此外,由于各層樓蓋的作用,將框架與支撐二者的側移曲線協調一致,合成一條共同的曲線,使得支撐頂點與框架底部最大層間側移角減小,對于抗震是非常有利的。

三、框架一核心結構體系

在框架一抗剪結構體系中,如將抗剪結構設置于內筒(電梯井、設備管道井等)的四周形成封閉的核心筒體,則稱為框架一核心結構體系。

核心筒可設計為鋼筋混凝土的或鋼的,核心筒承受全部或大部水平側力及扭轉荷載。外圍結構可設計鉸接的框架梁、柱,也可設計成型鋼混凝土結構。這種結構體系將鋼材的強度高、重量輕、施工速度快和混凝土的抗壓強度高、防火性能好、抗側剛度大的特點有機地結合起來。由于鋼框架僅承受垂直荷載,框架用鋼量很低,一般僅為50~70kg/m2。樓蓋系統多是由鋼梁壓型板與現澆混凝土層構成的組合結構,水平荷載將通過剛性樓蓋傳給核心筒。結構的破壞主要集中于核心筒,特別是結構下部簡體四角,此外鋼梁與混凝土墻交界處也易遭受破壞。由于內筒平面尺寸相對較小,側向剛度有限,對抗震不利,故不宜用于強震地區。

四、框架一剪力墻體系

剪力墻可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土帶縫剪力墻及鋼板剪力墻等。鋼筋混凝土剪力墻剛度較大,地震時易產生應力集中現象,以至產生斜向大裂縫而產生破壞。為避免這種現象,可采用帶縫剪力墻,及在鋼筋混凝土墻板中按一定間距設置豎縫,在豎縫中放人兩塊重疊的石棉纖維板做隔板,既不妨礙豎縫處的剪切變形,還可以起防火隔音作用。該墻體平時處于彈性狀態,在強震時進入塑性階段,能吸收大量地震能量。鋼板剪力墻由鋼框架和鋼板墻組合而成。起到剛性構件的作用,鋼板厚度一般為8~lOmm。研究表明,當水平剛度相同時,其耗鋼量要比純鋼方案少。

五、錯列桁架結構體系

該體系產生于20世紀60年代,由美國麻省理工學院首先提出。錯列桁架結構體系由房屋外側柱子與跨度等于房屋寬度的桁架組成。桁架與樓屋等高,在相鄰柱上為上下層交錯布置。樓板一端擱置在桁架的上弦,另一端擱置在相鄰桁架下弦。因為兩開間布置一榀桁架,且中間無柱子,所以建筑單元的布置非常靈活。

該體系的水平力由桁架斜腹桿傳給基礎,樓層間的柱子主要承受軸力,其所受剪力,彎矩很小。由于桁架有整層樓高,所以整個體系剛度很大,一般不需要增加柱子剛度以控制其側移。由于結構體系中柱子主要承受軸力,其柱截面強軸可布置在縱向,所以縱向側移剛度較大。在這種體系中可獲得較大空間,用鋼量較框架結構減少30%~40%。

六、輕鋼龍骨結構體系

輕鋼龍骨結構體系主要用于中低層住宅和別墅。輕鋼龍骨截面主要分兩大類,即C型槽鋼及C型主龍骨。槽鋼及主龍骨寬度可分為60mm一360mm不等。作為承重龍骨,鍍鋅鋼板厚度一般采用1.0—1.2mm。該體系中板材起著重要維護和分隔作用,外墻及屋面采用定刨花板,內墻板材采用防火石膏板,保溫隔熱材料以玻纖綿為主。梁,柱截面組合靈活,最大跨度梁可做到9m。鋼龍骨之間的連接采用自攻自鉆螺釘。

該體系承重墻的龍骨間距一般400mm左右。墻體龍骨厚度lOOmm~150mm,樓面龍骨高一般采用300mm高。這樣墻體和樓面空間可為管網的布置提供便利條件。間距基本上為400mm間距密度的龍骨在封完結構性板材及石膏板之后,形成了非常堅固的“板肋結構體系”,即產生應力蒙皮效應,可把建筑物自重中的集中荷載分解到最小程度,具有更強的抗震能力和抵抗水平荷載的能力。

該體系優點為保溫隔音性能好,室內水電管線可全部布置在墻內,住宅實用面積占92%以上,基礎處理簡單,工業化程度高,施工速度快,施工工序管理先進。


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