高层轻型钢结构住宅设计及探究

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1、高层轻型钢结构住宅设计及探究摘要：在住宅经济高速发展的情况下，结合工程实践对我国高层轻型钢结构住宅的设计和发展展开分析和探讨。关键词：轻型住宅；钢结构；稳定性；H型钢1城市高层住宅钢结构的优点钢结构是利用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的，随着高层建筑的发展，政府部门积极采用钢结构的政策和我国钢材总产量的进一步提高，使得钢结构在建筑也中得到了迅速的发展，尤其是在高层住宅建筑中，下面总结钢结构建筑的优点。（1）强度高、塑性好。在建筑工程中，钢材与混凝土、砖瓦、木材相比，刚度要大的多，这就能够承受住高层建筑强大的压力，且不会再超载情况下突然断裂，体现出

2、高层住宅建筑的优势；（2）质量好。随着冶金技术的不断发展，产生了许多复合型的钢材，这些钢材充分发挥了各个成分的作用，提高了钢材的质量，并且缩小了截面的尺寸，更加能适应抗震性要求；9（3）自重轻。与混凝土相比，钢结构的自重很轻，在高层建筑中，如果采用混凝土结构，那么建筑自重很大，对地基和结构受力都产生了很大的影响，对于钢结构来说，在承受同样荷载的情况下，钢结构重量仅为混凝土结构的1/3；（4）抗震性能好。轻型钢结构建筑，具有整体性好的特点，能够适应强大的动荷载作用，在地震作用下变形能力强；（5）施工周期短。在轻型钢结构住宅建筑中，型钢都是在工厂预制好了的，运到现

3、场只需要进行组装即可，不需要进行钢筋绑扎、支模等施工工序，同时在混凝土浇筑过程中，不需要进行临时支撑，提高了现场施工速度，缩短了建设周期，节省了造假，提高了经济效益；（6）钢材具有二次利用性，钢结构建筑中使用了大量的钢材，这些型钢需要在工程预制好，同时当建筑寿命达到期限必须拆除时，可以将这些钢材收集起来，进行废旧利用。2高层轻型住宅设计内容2.1工程概况兴福商业城位于大连市青州街黄金地段，其中高层住宅部分建筑面积约为32300m²，层高3.0m，带有地下室1层，地上28层，建筑檐口标高为87.32m。其中住宅长42m，宽12m，楼梯开间为2.7m，室

4、内设有电梯2部，工程抗震类别为丙类，抗震设防烈度为7°。9住宅建筑平面采用单元式布置方式，一层一梯两户，单元内采用大柱网结构，这样可以保证每一个户型可以获得更多的建筑面积，户内墙体为填充墙，用户可以根据自己的风格进行装修，住宅楼板采用压型钢板与混凝土组合楼板；外墙采用蒸压加气混凝土板，板厚为150mm，板宽为600mm，直接采用外挂式挂在钢结构框架梁上，这种外墙施工方式可以提高施工周期，不受季节的影响，安装方便，抗震性好。2.2结构体系设计钢结构体系的类型有很多种，根据组合形式不同可以分为钢框架体系、钢框架-支撑体系、钢框架-混凝土剪力墙体系、错列桁架体系、框

5、架-核心筒体系、轻钢龙骨体系等。本工程采用轻型钢框架-混凝土剪力墙结构体系，其中楼梯间和电梯井采用现浇混凝土剪力墙作为结构的主要抗侧力体系，框架柱采用钢管混凝土柱，根据混凝土设计规范，钢管混凝土柱的设计承载力（1）其中，――钢管的设计承载力；――混凝土的设计承载力。所以，钢管混凝土结合了钢与混凝土的优点，与钢筋混凝土相比，耗钢量基本相同或略高，但是可以节约混凝土50%以上，减轻自重50%以上，同时减小了构件的横截面面积，增加了建筑的有效面积和降低了基础造价。9钢管混凝土结构可以适用于承受轴力，也可用于小偏向受压构件，一般高层建筑都是这种受力形式，因此在高层住宅

6、建筑中使用这种结构体系能够提高建筑的性能，但是在钢管混凝土受压过程中的受力和变形是非常复杂的，因为承受的荷载不一样，所处的受力状态不一样都会影响到钢管混凝土的极限承载力：（2）其中，――钢管混凝土构件的轴心压力设计值；――钢管混凝土轴心受压构件的承载力设计值；――钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值；――钢管混凝土的套箍指标；、――钢管的横截面积和抗拉（抗压）强度设计值；、――核心混凝土的横截面面积和抗压强度设计值；――考虑受压构件长细比影响的承载力折减系数；――考虑偏心率影响的承载力折减系数。2.3截面设计当结构体系选好以后，就可进行梁截面选择，根据工程中广

7、泛使用的工字钢梁的实际情况，本工程采用双轴对称焊接工字钢梁作为梁截面，只考虑梁截面边缘纤维的屈服作为极限状态，即为弹性设计，假设荷载作用在梁上端，且在梁的纵向对称面内，不考虑荷载的偏心问题，考虑到梁对空间的限制，可以选取。2.3.1工字形梁截面稳定性验算梁受到横向力作用时，发生侧向失稳的临界公式：（3）9式中：，称为梁的计算长度，其中、为长度系数；称为临界弯矩的修正系数，称为荷载作用点位置影响系数；惯性矩，；、分别为钢材的抗拉和剪切弹性模量。2.3.2工字形截面刚度校核（4）式中：为规范规定的受弯构件的容许挠度，根据梁的不同要求，可有不同的取值，根据本工程梁的

8、情况，选择。通过对工字形钢的稳定性和刚