有关多层钢结构住宅设计

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1、徐珂http://www.jiegoublog.cn结构笔记http://www.s-notes.cn多层钢结构住宅设计孙晓彦徐珂摘要：本文着重介绍唐山钢结构试验住宅小区工程概况、结构体系、节点设计及其他技术指标。关键词：H形钢钢框架-支撑体系一、工程概况2唐山钢结构试验住宅小区位于唐山市裕华道，占地17599m，总建筑面2积约为12480m。住宅分别有D1、SD1、T3F、T5F等四种类型15栋，每栋住宅均设一2.2米层高半地下室；小区内设一栋会所，经营超市、餐饮、娱乐。该小区由新加坡蔡家声特许建筑师主持设计，北京华特钢结构设计研究中心负责结构部分设计。在承担此项任务前，结构人员被要

2、求1、主体结构需采用钢结构；2、在已有的建筑布局下布置结构体系。设计工作开始于2001年8月，每种住宅设计周期10天，会所设计周期20天；工程于2001年9月开工，至2001年底，除会所因冬施影响，住宅主体结构均已完成。2小区所在位置基本风压值为0.35kN/m,抗震设防烈度为八度，结构抗震等级为二级；基础落在粉土层，Ⅱ类场地，无液化趋势。小区建筑属丙类建筑，防火等级二级，设计采用厚质防火涂料，耐火时间2.0小时以上。二、地下结构设计本小区建筑物均设半地下室，柱下基础采用独立柱基，基础底标高在同一标高上；基础间设200厚抗水板，板底与独立柱基底相同，这样利于建筑防水施工。因地下室的影响

3、，不能在所有独立柱基间设基础联系梁，结构计算中，将可布置的基础联系梁作为一层框架梁参加整体计算；对地下室内没有联系梁的基础根据其受力、覆土情况单独计算。根据建筑立面要求，柱下独立基础不能露出半地下室外墙，钢柱需深入地下室1.2m与基础短柱相连，设计中要求钢柱预先焊好φ10-200拉接筋，现场施工时与墙体分布筋绑扎，浇筑砼时，外墙包住钢柱，这样保证了外墙整体性，对钢柱受力有一定好处。钢柱与基础短柱连接分两种，住宅部分采用短柱上预埋螺栓连接，会所采用短柱预留杯口连接。前者施工相对简便，但需对柱脚进行安装后处理；后者结构传力明确，短柱顶面如无特殊要求可直接位于地平处。三、结构设计住宅部分采用

4、钢框架-支撑体系，梁柱均采用H形钢，支撑采用角钢，计算中仅考虑其受拉作用，支撑一般布置在建筑分户隔墙内，不影响住户使用，支撑布置上下贯通，并至柱脚处；会所采用钢框架结构，因建筑布局较为新颖，钢柱采用圆钢管与H型钢结合布置，以方便钢梁多角度布局。下面以其中T5F型住宅作介绍：T5F型住宅地上共7层，H型钢柱弱轴位于建筑物横向，从首层至六层在建筑分户墙处设弱轴角钢支撑，钢柱强轴位于建筑物纵向；在受力分徐珂http://www.jiegoublog.cn结构笔记http://www.s-notes.cn析中，横向上支撑为主要抗侧力体系，纵向上钢框架柱为主要抗侧力体系，这样也解决了纵向不能设支

5、撑的问题；框架梁柱采用Q235-BF钢，底层钢柱断面主要采用H300X250X10X14和H350X300X10X16，其中后一种用于建筑南侧悬挑阳台处，该阳台悬挑2.6m，在结构整体分析时，发现其应力过大，通过断面受力分析及手工计算发现，该柱节点应力超标，特将此排钢柱放大。框架梁柱采用栓焊刚接；支撑与主体连接采用预先焊好连接板，现场普通螺栓安装定位，工地焊缝连接。各层楼板为现浇混凝土楼板，楼板与钢梁间设抗剪栓钉，使水平力得以有效传递，这里未采用常见的压型钢板现浇楼板，主要考虑：一是压型钢板楼面为单向受力，板厚较大，在局部悬挑时有方向限制；二是从经济造价上考虑；三是压型钢板楼面需做建筑

6、吊顶装饰，对层高有较大影响；屋面采用泰柏板，因屋面坡度较大，檩条一般为顺坡布置。建筑墙体为成型板材，现场切割，在楼板处采用膨胀螺栓连接。2T5F型住宅设计用钢指标（不包括楼板配筋）为67.5kg/m。本工程结构计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件以及美国REI(STAAD-CHINA)软件，REI软件可进行美国AISC规范中构件检验，计算结果如下：1、自振周期PKPM(TAT-8)1.2065秒2、结构位移项次PKPM软件PKPM软件STAAD-CHINA软件工况层间位移顶部位移顶部位移X向1/4191/7311/606地震Y向1/7711/8671/630X向1/31941/5

7、1431/5533风荷载Y向1/8261/13221/5930徐珂http://www.jiegoublog.cn结构笔记http://www.s-notes.cn四、节点设计本工程的节点、构件设计尽量做到简单统一，使加工厂细化工作量减少且保证施工质量。1、梁柱栓焊节点（见图-1）在钢柱强轴梁下设一角钢L63X6代替一般t=6焊缝垫板，此角钢被要求在加工厂内预先U型角焊缝焊好，在现场安装时做为钢梁的支承点，可防止钢梁将焊缝垫板撞坏；现场安装焊接