钢框架支撑体系多层学生公寓结构设计

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1、工程建设与设计2004年第3期钢结构住宅专题钢框架-支撑体系多层学生公寓结构设计任宝双，侯建群，郝亚民（清华大学建筑设计研究院，北京!"""#$）[摘要]介绍了某!层全装配钢结构学生渊渊的设计情况。结构主体采用钢框架"支撑体系，楼板采用#$预应力空C楼板，内外墙采用轻质墙板。本工程的实践表明：这种体系受力可靠，施工速度快，经济指标合理。[关键词]多层建筑；钢结构；框架一支撑体系[中图分类号]TU398[文献标识码]B[文章编号]1O07-9476（2004）03-0006-03!!!!长期以来，我国建筑钢结构的应用较少，用钢量占全国抗震性能的研究还很不充分，

2、尤其是多层，采用这种体系将钢材总产量的比重很低。2001年上半年，建设部科技司分别导致地震作用大幅增加。召开了钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会和钢结构住为最大程度避免现场浇注混凝土，探索钢结构住宅产业宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会，通过了18个化的发展方向，本工程标准层采用钢框架一支撑结构体系。包括钢结构住宅建筑体系与关键技术的立项，为发展住宅钢根据建筑平面特点，纵向支撑均匀、对称布置在走廊两结构创造了很好的时机。本文介绍的多层钢结构学生公寓即侧，支撑采用偏心支撑以避开门洞；横向支撑均匀、对称布为18个立项之一。置在楼梯间及宿舍之间的隔墙内，也采用

3、偏心支撑。结构标准层局部梁柱平面布置如图"，局部支撑布置如图#。一、工程概况本工程长64m，宽17m，总建筑面积约7200m2。建筑共8层，其中地面架空层为自行车库，层高2.2m，为满足建筑净高要求，采用钢筋混凝土板柱结构；1层~6层为学生宿舍标准层，层高3.2m，采用钢结构，建筑外围护墙和内隔墙均采用轻质墙板；顶层为坡屋面阁楼，采用轻型门式刚架结构以形成较大的室内空间（限于篇幅，本文只介绍标准层的设计情况）。本工程设防烈度为8度，建筑场地类别为!类。二、结构体系及结构分析!"结构体系多层钢结构目前较多采用的结构体系有：纯钢框架体系、钢框架-支撑体系、钢框架

4、-现浇混凝土剪力墙体系等。纯钢框架体系有利于建筑平面灵活布置，结构各部分刚度比较均匀，自震周期较长，对地震作用不敏感。相对纯钢框架体系，钢框架-支撑体系、钢框架-现浇混凝土剪力墙体图"!标准层局部梁桩平面布置图系侧向刚度大，都有两道抗震防线。但对后者而言，剪力墙本工程梁柱均采用焊接H形截面，支撑采用组合槽钢，需要现场浇注混凝土，不利于发挥钢结构施工速度快的优梁柱双向刚接，钢材采用O235B。2.结构分析及结果势；同时，钢框架和混凝土剪力墙侧向刚度相差悬殊，对其结构按弹性方法计算。计算程序采用中国建筑科学研究院开发的建筑结构分析程序TAT。该程序采用三维空间模

5、[基金项目]建设部2001年科学技术项目计划-科研攻关项目：“钢型，梁柱采用空间杆单元，假定楼板在平面内刚度无限大。结构居住建筑成套技术开发”（01-2-076）[作者简介]任宝双（1973~!男"天津人，工程师，从事工程设计，结该程序同时能进行结构的强度及稳定验算。构设计与研究.结构分析时，柱计算长度系数根据《高层民用建筑钢结!钢框架-支撑体系多层学生公寓结构设计工程建设与设计2004年第3期构技术规程!"JGJ99-98）（简称《高钢规》）确定：有支撑三、结构设计的几个问题的结构，当计算在重力和风力或多遇地震作用组合下的稳1.节点连接钢结构的节点连接对结

6、构的安全起着非常重要的作用，并直接关系到结构构件的运输、施工和造价。由于本工程轴网尺寸不大，楼面荷载较小，故大部分梁柱节点采用技术可靠、运输和施工方便的现场栓焊混合节点。如图3，钢柱贯穿，梁腹板与柱通过连接板采用高强度螺栓连接，梁翼缘与柱采用全熔透对接焊缝连接，焊缝等级二级。(a)强轴方向(b)弱轴方向图3典型梁桩节点支撑处的梁柱节点采用工厂全焊接连接，梁段间的拼接连接、支撑与梁柱节点的连接现场完成。为加快钢框架施工速度，同时考虑运输方便，钢柱大致分成长度相等的2段，每段长约12m，柱的连接采用现场拼图2标准层局部支撑布置图接。定性时，在层间位移满足规范要求

7、的条件下，柱计算长度系2.偏心支撑数可取1.0。本工程支撑采用偏心支撑。偏心支撑有如下特点：结构分析主要结果如下：（1）建筑布置灵活。偏心支撑的消能梁段处净高较大，（1）自振周期方便门的布置。如本工程层高3.2m，梁下布置2.7m高的门经弹性分析，得到结构前3个自振周期如表1：（包括亮子）是很方便的。表1结构自振周期（2）侧向刚度好。支撑的设置，使结构侧向刚度得到加强，结构水平位移减小。!"T1/sT2/sT3/s（3）利于抗震。大量研究表明，偏心支撑具有弹性阶段!"0.940.310.18刚度接近中心支撑框架，弹塑性阶段的延性和消能能力接!"1.030.3

8、50.21近于延性框架的特点，是一种良好的抗震结构。