钢结构体系及选型设计.pdf

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1、第ll卷第70期2010年1月建筇建衄装饷BuildingMaterialsandDecorationsV01．1l。NoT0January，2010文章编号：1674，3024(2010)01-0045-031引言钢结构体系及选型设计龚金涛(西安远大钢结构有限公司，陕西西安710032)钢结构工程同其他结构工程相比，具有材料强度高、抗震性能好、工业化生产程度高、密闭性能好、安全更可靠的特点，近年来，钢结构工程已从跨度大、多层或高层、耐热陛等要求高的工业建筑逐渐向民用建筑发展，成品钢材的品种越来越齐全，热轧H型钢、彩色钢板、冷弯型钢的生产

2、能力大大提高，为钢结构发展创造了重要的条件。经济的不断发展，对绿色环保型建筑的发展要求，使钢材应用于住宅建筑主体结构已成为发展趋势。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程，发展以标准化、系列化、通用化、以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。国家住房和城乡建设部和中国工程建设标准化协会正在组织研制和开发多层轻钢结构的住宅建筑体的结构选型，新型围护结构与隔断体系以及钢结构构件及配件，结构体系设计与施工技术，编制相应的设计与施工技术规范和规程。可以预见，不远的将来钢结构住宅的发展和应用会将有新的飞跃。经国内广泛实验研究证

3、明，钢结构住宅通用体系用于民用住宅具有独特的优势，与其它住宅通用体系相比。其主要特点是：(1)自重轻，可减轻建筑物的重量约30％，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。(2)布置灵活，开间大，房型丰富，约可提高建筑面积3-5％。具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。(3)可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。(4)施工周期大大缩短。据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半，减少湿作业量，

4、且其节能指标可达50％，属环保型绿色建筑体系。2钢结构住宅的结构体系2．1低层住宅别墅式低层钢结构住宅多采用轻钢龙骨结构体系。轻钢龙骨结构体系又可以分为两类：(1)冷弯薄壁型钢龙骨结构体系。冷弯薄壁型钢主要由0．5～3．5mm厚普通钢板或镀锌钢板冷压或冷弯而成，形状为C形、Z形、L形和方形，并可形成各种形状和卷边，拼成I形和T形，以提高截面刚度和承载力。下面以C型钢龙骨结构为例介绍一下这种结构体系的构件组成。冷弯C型钢龙骨结构体系由以下构件组成：柱、梁、地龙骨和天龙骨、腰支撑和斜支撑以及各种配套的扣件和加劲件，构件与构件之间用自攻螺钉来连

5、接，梁柱构件的厚度在1．0。3．Omm之间，高度在75～200mm范围内，镀锌的标准应根据地区外部环境的腐蚀程度而定。(2)小型热轧型钢龙骨结构体系。热轧型钢龙骨结构体系是由间距在1．2～2．Om的轧制矩形钢管或H型钢柱与柱铰接的H型钢梁构成的框架，辅以一定数量的支撑所组成。这种结构体系类似冷弯C型组成的龙骨结构体系，不同的是前者的竖向结构为墙元，而后者为单根柱，且柱从下到上是连续的。2．2小高层、多层钢结构住宅小高层、多层钢结构住宅的承重结构体系多为纯框架结构体系。这种体系的主要特点在于在垂直平面上不设斜杆传力路径，明确建筑平面布置，灵

6、活制作，安装简单，其结构各部分的刚度较均匀，构造也较简单，框架结构的梁柱构件易于标准化、定型化、装配化，但抗侧移刚度较小。基于抗震验算要求其建造楼层一般不应超过12层。2．3高层、超高层钢结构住宅高层、超高层钢结构住宅可选择的承重结构体系较多，主要有以下几类：建筑建盯装狮第1l卷(1)钢框架支撑结构体系。这种体系是在钢框架中沿房屋进深方向布置钢支撑或沿房屋进深和纵向布置。有时还可以连接成支撑芯筒以获得较大的抗侧移刚度。这种体系适用于抵抗小震或中震抗侧移刚度，足以承受侧向水平力。(2)钢框架剪力墙结构体系。这种体系中一般在钢框架内采用带竖缝

7、的钢筋混凝土抗震墙板或内埋钢支撑的预制钢筋混凝土墙板。它可与室内横隔墙结合布置形成房屋的主要抗侧力构件，抗侧移刚度大。(3)空间错列桁架结构体系。这种体系是由高度等于楼层高，跨度等于房屋总宽度的桁架支撑于房屋外侧的纵列柱上，相邻上下层错列布置，中间无柱楼板分别搁置在左右桁架的上弦和下弦上。故其纵向抗侧移刚度亦很大。这种体系通常为15～20层，但也曾用到35。40层的建筑物中。(4)钢混凝土组合结构体系。这种体系采用钢管、方钢管或圆钢管。3钢结构住宅的选型3．1结构的经济有效性从建筑物的整个寿命周期来考虑，包括初期的土建造价部分、中期的日常

8、维护费用、预期灾害损失部分，以及建筑物寿命终结时的材料回收所得利益来考量。3．2结构的受力性能(1)结构的整体刚度。地震时，建筑物主要是承受水平地震荷载。(2)结构的整体承载力。与低层建筑不同