高层轻型钢结构住宅设计和探究

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1、高层轻型钢结构住宅设计和探究　　【摘要】本文主要从钢材本身的特点、高层轻钢结构设计体系、构件与节点设计、构件与节点设计、楼板设计、高层钢结构发展可能遇到的问题等方面进行了详细的阐述。【关键词】高层；轻型钢结构；住宅中图分类号：TU97文献标识码：A一、前言随着我国城市覆盖率不断加大，高层建筑越来越多，轻型钢结构在高层建筑中应用越来越广泛。轻型钢结构本身强度高、材质均匀、制造方便、周期短，是非常好的建筑材料。钢结构住宅突出的优点是延性好，抗震性能优越，对于我国这样一个躲地震灾害的国家来说，可以明显减轻地震时造成的损失。二、钢材本身的特点8现阶段，越来越多的

2、地产开发商和建筑设计师开始关注钢结构在建筑业上的应用，因为钢结构优点众多，不但强度高、质量轻、成本低廉、容易修复、吸震能力强、施工相对简单快捷、更容易进行多样化的设计，而且钢结构住宅与普通的钢筋混凝土建筑相比，具有节能、绿色、环保的现代优势。在欧美等发达国家，钢结构几十年前就已经被应用在民居和住宅中，而且近年来一部分国家还在大面积地积极发展钢结构住宅的市场化和工业化。1.材料的强度高，塑性和韧性好钢材与其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比强度要高得多，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构，钢材还具塑性和韧性好的特点：塑性好，结构在一般条件下不会因超载

3、而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强，良好的吸能性和延性还使钢结构具有优越的抗震性能；另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而且壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。2.材质均匀，与力学计算的假定比较符合。钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合，钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。3.钢结构制造简便，施工周期短8钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金

4、属结构厂做成构件，精确度较高，构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期；此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。4.钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多，以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件，对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的

5、工程，重量轻也是一个重要的有利条件。三、高层轻钢结构设计体系1.框架—支撑体系主要由框架体系构成。梁、板、柱子等构成了框架体系的基本组件。框架结构体系由于其结构的布置比较方便，另外，钢材质的硬度分布比较均匀，延展性较好，可以形成较大的结构空间。但框架结构的侧向刚度比较少，容易受水平荷载影响发生较大位移，使得钢结构有受到破坏的可能。在高层建筑住宅中，由于住宅的层数较高，因此，如果钢材料没有良好的立体结构，便容易使得建筑存在不良因素，引起极具危害性的后果，所以，施工时，要采取框架支撑的体系来增加其横向的承载力。2.桁架交错的结构体系8桁架、柱子、板等构成了交

6、错桁架结构体系的主要部件。柱子主要是放置在室内的两边位置。桁架的跨度等同于与建筑宽度，其高度则以住宅楼层的高度等同。桁架两端在外围柱上进行上下层的交叉布设：楼板一端由桁架的上弦杆来支撑，另一端则由旁边的桁架的下弦杆进行支撑。正是此种结构体系采用的结构少量，以轴心力为主，合理适用的受力结构，形成了此结构体系的主要优势，尤其显示在横向尺寸为主时。在结构空间上来说，交错桁架结构体系形成的空间体积相对来说比较大，比框架结构体系形成的空间要大出一倍多，同时进深也大增，在能够提高空间的同时，由于其使用的柱子数量比较少，还能节约材料成本。3.钢架—剪力墙结构体系剪力墙

7、结构体系中，施工中建筑的承载力全部压放到了剪力墙结构上来，同时由钢框架的特性决定了其还可以担负起总的地震剪力的1/5以上，起到多线防震作用；抗剪力墙具有较强的承载力以及抵抗推力，在地震以及狂风暴雨之下，产生的侧移可以忽略到不计，因而，在高层的住宅建筑中应用居多。应用剪力墙结构体系的住宅建筑，其墙壁的延展性要高很多，抗狂风、地震的功能比较强。同时，利用电梯井作为混凝土核心筒还能有效解决电梯噪声扰民的情况。四、构件与节点设计1.在高层住宅8钢结构中，框架柱一般采用承载力较高的钢骨混凝土柱或圆、方以及矩形钢管混凝土柱。钢结构住宅中的框架梁和次梁一般情况下宜采用

8、热轧或焊接窄冀缘H型钢。大跨度梁和承受扭矩的梁，以及要求具有很大抗弯刚度的框架梁