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钢结构住宅结构体系的6种形式

日期:2018-08-08 06:59:49   人气:  

钢结构住宅结构体系大致可分为以下几种形式:1)钢框架结构体系,2)钢框架支撑体系,3)框架一核心结构体系,4)框架一剪力墙体系,5)错列桁架结构体系,6)轻钢龙骨结构体系。

钢结构住宅结构体系的6种形式

一、钢框架结构体系

框架体系是指沿房屋的纵向和横向,均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所构成的结构体系。框架纵横向大梁与柱的连接,一般均采取刚性连接。可提供较大内部使用空间,建筑布置灵活。框架杆件类型少,构造简单,施工周期短,一般用于6层以下多层建筑。

二、钢框架支撑体系

对于多层及小高层建筑,可设置双向交叉支撑。支撑采用角钢、圆钢或槽钢,可按拉杆设计。在轻钢结构住宅中,为了增加结构刚度,也可设置支撑,此时可设计成跳格布置。对于高层住宅,支撑多半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。常用支撑形式有轴交支撑,跨层支撑,偏交支撑。

该体系特点是:整幢楼房的水平荷载是作用于结构之上。框架和支撑作为体系中的分离体所受到水平荷载大小是按两者抗推刚度的大小比例分配的。由于支撑的抗推刚度远大于框架,所以框架的抗推刚度小,因此其所受的水平荷载也小。框架分离体在其自身水平作用下的自由侧移,顶点侧移的数值是较小的。相反,支撑的顶点侧移是较大的。一般在均衡的底层的支撑结构中,剪切变形最为重要,底层层间变形较大;在中高层结构中,柱子较大的轴向力和变形以及二者沿高度的大量积累使弯曲变形占主导地位,因此该结构的顶端或接近顶端的层间位移最大。此外,由于各层楼盖的作用,将框架与支撑二者的侧移曲线协调一致,合成一条共同的曲线,使得支撑顶点与框架底部最大层间侧移角减小,对于抗震是非常有利的。

三、框架一核心结构体系

在框架一抗剪结构体系中,如将抗剪结构设置于内筒(电梯井、设备管道井等)的四周形成封闭的核心筒体,则称为框架一核心结构体系。

核心筒可设计为钢筋混凝土的或钢的,核心筒承受全部或大部水平侧力及扭转荷载。外围结构可设计铰接的框架梁、柱,也可设计成型钢混凝土结构。这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来。由于钢框架仅承受垂直荷载,框架用钢量很低,一般仅为50~70kg/m2。楼盖系统多是由钢梁压型板与现浇混凝土层构成的组合结构,水平荷载将通过刚性楼盖传给核心筒。结构的破坏主要集中于核心筒,特别是结构下部简体四角,此外钢梁与混凝土墙交界处也易遭受破坏。由于内筒平面尺寸相对较小,侧向刚度有限,对抗震不利,故不宜用于强震地区。

四、框架一剪力墙体系

剪力墙可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙及钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大,地震时易产生应力集中现象,以至产生斜向大裂缝而产生破坏。为避免这种现象,可采用带缝剪力墙,及在钢筋混凝土墙板中按一定间距设置竖缝,在竖缝中放人两块重叠的石棉纤维板做隔板,既不妨碍竖缝处的剪切变形,还可以起防火隔音作用。该墙体平时处于弹性状态,在强震时进入塑性阶段,能吸收大量地震能量。钢板剪力墙由钢框架和钢板墙组合而成。起到刚性构件的作用,钢板厚度一般为8~lOmm。研究表明,当水平刚度相同时,其耗钢量要比纯钢方案少。

五、错列桁架结构体系

该体系产生于20世纪60年代,由美国麻省理工学院首先提出。错列桁架结构体系由房屋外侧柱子与跨度等于房屋宽度的桁架组成。桁架与楼屋等高,在相邻柱上为上下层交错布置。楼板一端搁置在桁架的上弦,另一端搁置在相邻桁架下弦。因为两开间布置一榀桁架,且中间无柱子,所以建筑单元的布置非常灵活。

该体系的水平力由桁架斜腹杆传给基础,楼层间的柱子主要承受轴力,其所受剪力,弯矩很小。由于桁架有整层楼高,所以整个体系刚度很大,一般不需要增加柱子刚度以控制其侧移。由于结构体系中柱子主要承受轴力,其柱截面强轴可布置在纵向,所以纵向侧移刚度较大。在这种体系中可获得较大空间,用钢量较框架结构减少30%~40%。

六、轻钢龙骨结构体系

轻钢龙骨结构体系主要用于中低层住宅和别墅。轻钢龙骨截面主要分两大类,即C型槽钢及C型主龙骨。槽钢及主龙骨宽度可分为60mm一360mm不等。作为承重龙骨,镀锌钢板厚度一般采用1.0—1.2mm。该体系中板材起着重要维护和分隔作用,外墙及屋面采用定刨花板,内墙板材采用防火石膏板,保温隔热材料以玻纤绵为主。梁,柱截面组合灵活,最大跨度梁可做到9m。钢龙骨之间的连接采用自攻自钻螺钉。

该体系承重墙的龙骨间距一般400mm左右。墙体龙骨厚度lOOmm~150mm,楼面龙骨高一般采用300mm高。这样墙体和楼面空间可为管网的布置提供便利条件。间距基本上为400mm间距密度的龙骨在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的“板肋结构体系”,即产生应力蒙皮效应,可把建筑物自重中的集中荷载分解到最小程度,具有更强的抗震能力和抵抗水平荷载的能力。

该体系优点为保温隔音性能好,室内水电管线可全部布置在墙内,住宅实用面积占92%以上,基础处理简单,工业化程度高,施工速度快,施工工序管理先进。


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