多层轻钢民用建筑中的结构体系分析.doc

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1、多层轻钢民用建筑中的结构体系分析摘要：本文结合办公室的典型布置，在对各种方案分析比较的基础上，讨论了适合多层及小高层建筑的结构体系，给出了3至18层建筑的合理经济的结构体系及其相应的单位用钢量，为类似的建筑物结构体系的选择提供了可靠的依据。关键词：结构体系用钢量多层轻钢一、概述　　过去，我国钢材年产量较低，建筑行业一直限制钢材的使用，提倡大力发展混凝土结构和混合结构，因此民用钢结构一直发展缓慢。80年代以后，随着经济发展的需要，我国开始引进钢结构房屋，以门式刚架为主，主要用于工业厂房、库房和一些公共设施。多层轻钢结构采用钢骨架和轻质围护结构，自重轻，对地质条件要求低。另外

2、，钢结构构件标准，适合工厂化生产，现场安装，湿作业少，施工占用场地少，速度快。与多层钢筋混凝土结构相比，不仅造价持平甚至略低，而且综合效益明显。随着我国城市对粘土砖的禁用，多层民用轻钢结构越来越受到工程界的青睐，正成为较有竞争力的民用建筑结构体系之一。近几年，上海、北京、长沙、大连、天津等地对多层钢结构房屋进行了有效的尝试，取得了一些经验。但是，目前的示范工程还仍很不多，经验还很缺乏，有关技术规程还没有跟上，工程界对合理的多层钢结构体系还未达成共识。总体上看，多层钢结构的开发还处于启动阶段。本文在对已有的示范工程分析比较的基础上，本着寻求受力合理、用钢量低的原则，对多层民

3、用建筑中的结构体系进行了分析，以供参考。二、结构方案1．结构体系的选择　　结构体系的选择，不仅要从满足建筑的使用功能出发，节约投资考虑，更主要的是取决于建筑的高度，即取决于建筑层数的多少。建筑层数越多，高度越高，则由于风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物必须有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体系也就需要不断的发展。目前，多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。　　(1)纯框架结构体系。纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性，自振周期较长，

4、因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。　　(2)框支结构体系。纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。4　　(3)框架

5、剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。2．楼面结构　　多层轻钢建筑楼板必须有足够的刚度、强度和整体稳定性，同时应尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，并提高施工速度，组合楼盖是常用的楼盖之一。到目前为止，组合楼盖主要

6、有以下三种形式：(1)压型钢板组合楼盖，其下表面凹凸不平，在民用建筑中需做吊顶，造价较高；(2)现浇整体组合楼盖，其整体性能好，但需要支模板，施工速度慢；(3)钢－混凝土叠合板组合楼盖，其整体性好，还能节省支模和吊顶的费用。　　在组合楼板的应用中，为使楼层高度减到最小，提供更大的无柱空间，现在的趋势是把楼板和钢梁合为一体，形成组合扁梁楼盖。3．支撑和剪力墙形式　　多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱，随着层数的增加，为了抵抗水平地震作用，减小层间错移，常在墙体内布置垂直支撑，为了方便门窗开洞，支撑形式可以灵活采用，如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。建议多采用偏

7、心支撑，因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。　　剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大，地震时易发生应力集中，导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。为避免这种现象，可采用带缝剪力墙。钢板剪力墙是以钢板做成剪力墙结构，与钢框架组合，起到刚性构件的作用。三、工程实例分析1．工程概述　　分析以典型的办公楼布置为基础，平面尺寸为72m×14.4m，基本柱网尺寸为8.4m×7.2m，跨度为6m，柱距为7.2m，内走廊宽2.4m,层高为3.2m，层数考虑3至18层。