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關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)住宅;結(jié)構(gòu)形式;樓板設(shè)計(jì);內(nèi)外墻設(shè)計(jì)
鋼結(jié)構(gòu)住宅主要是采用工廠化的H型鋼梁及鋼柱作為承重骨架,并通將新型隔熱、保溫及高強(qiáng)的墻體材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),從而形成的優(yōu)化節(jié)能環(huán)保型住宅,其更符合綠色生態(tài)建筑的結(jié)構(gòu)形式特征,具有著較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
1 鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)
(1)抗震性。鋼結(jié)構(gòu)住宅良好的抗震性主要表現(xiàn)在其鋼材的塑性、韌性以及延性上,其具有著較長的自振動且自重較輕,在結(jié)構(gòu)的變形作用下不會產(chǎn)生突然間的斷裂。其次,鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系之間的連接都為柔性連接,在地震發(fā)生情況下墻體的變形可以抵消一部分的地震荷載。
(2)抗裂性。由于鋼材本身屬于一種延性材料,其在溫度變化情況下并不會產(chǎn)生相應(yīng)裂縫。同時在當(dāng)前的新型鋼材發(fā)展應(yīng)用過程中,采用的ALC、CS板等材料都有著較輕的自重和較好的保溫隔熱優(yōu)勢,能夠有效較少沉降造成的裂縫。
(3)耐久性。在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中,耐腐蝕鍍鋅鋼板的運(yùn)用使得了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐久性和防腐性得到了較大程度的提升,并且通過合理的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造,有效的避免了木結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的泛潮及蟲害等問題的出現(xiàn)。
2 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式
(1)框架。該種體系在當(dāng)前的多層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中有著較為廣泛的應(yīng)用,其主要是將縱橫向都設(shè)成鋼框架,并且門窗設(shè)置相對較為靈活,能夠提供較為開闊的空間,為用戶的二次設(shè)計(jì)提供了便利。鋼框架主要考慮的是樓蓋的組合作用,通常情況在4-6層底層住宅中有著較多的應(yīng)用。
(2)框架支撐體系。通常情況下在風(fēng)載或者是地震多發(fā)區(qū),為了有效的提升住宅結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)剛度,會采用框架支撐體系來提升結(jié)構(gòu)的軸交支撐或者是偏交支撐效果。該種體系實(shí)質(zhì)上為多重抗側(cè)體系,且體形較小。
(3)框架剪力墻體系。在低層和多層住宅中,可以采用鋼筋混凝土剪力墻或者是鋼板剪力墻體系。當(dāng)前階段更為理想的是一種空腹結(jié)構(gòu)板的抗側(cè)結(jié)構(gòu),其與鋼框架有著更為可靠的連接性并且能夠形成新型建立墻。除此之外,國外開發(fā)的交錯桁架體系也是較為新穎的結(jié)構(gòu)形式。
(4)冷彎薄壁型鋼體系。該種結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件主要采用薄鋼板冷彎成C形或者是Z形構(gòu)件,其即可以單獨(dú)使用也可以進(jìn)行組合運(yùn)用,桿件之間主要依靠自攻螺釘進(jìn)行連接,具有良好的節(jié)點(diǎn)剛性特征,但是其抗側(cè)能力相對較差,在低層住宅或者是別墅中有著較多的應(yīng)用。
3 樓板設(shè)計(jì)
對于鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)來說,樓板設(shè)計(jì)在便于施工等一般性建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上,還應(yīng)具備相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度,特別是抗裂性能,以此來滿足建筑物的抗?jié)B和抗漏需要。其次還應(yīng)具備較好的隔音及防火性要求。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)所采用的樓板形式主要有預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土疊合樓板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板以及壓型鋼板組合樓板等幾種。
對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土來說,其樓板的整體性能較好,但是施工周期相對較長且模板花費(fèi)較大。在此過程中可以采用鋼梁或者是鋼桁架作為模板支撐架,以此來提升現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的施工速度。
4 內(nèi)外墻設(shè)計(jì)
在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅圍護(hù)墻體設(shè)計(jì)的過程中,為了有效的減輕結(jié)構(gòu)自重,通常情況下不宜采用黏土磚或者是自重較大的材料,在當(dāng)前工程中所采用的主要是自承重式的空心砌塊、輕鋼龍骨石膏板、玻璃纖維增強(qiáng)水泥板、加氣混凝土塊以及玻璃幕墻等輕質(zhì)材料。
作為鋼結(jié)構(gòu)住宅的基本圍護(hù)結(jié)構(gòu),外墻設(shè)計(jì)應(yīng)基本滿足建筑結(jié)構(gòu)的防水、防火、抗凍及承載要求。在進(jìn)行外墻材料選擇的過程中,還應(yīng)有效的突出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,采用與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)簡單有效的方式,確保墻體風(fēng)荷載或者是地震荷載能夠有效的向框架傳遞。
5 防腐及防火設(shè)計(jì)
當(dāng)前階段所采用的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)防火措施主要有外包混凝土、外涂防火涂料以及外包防火板等幾種,其中外包混凝土是應(yīng)用較多且防腐、防火性能較好的措施,但是該種方法會在一定程度上增加建筑物的自重并延長施工工期;外包防火板能夠根據(jù)梁柱形狀的不同進(jìn)行包裹處理,其耐久性要優(yōu)于防火涂料,但是價格相對較高;防火涂料可能根據(jù)不同的耐火極限要求進(jìn)行不同厚度的涂刷,但是其耐久性與建筑物本身相比相對較低且后期維護(hù)費(fèi)用較大。
6 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)方案優(yōu)化比較
6.1 工程概況
該工程建筑總體方案為地下一層、地上兩層,總建筑面積為317.12O。地面室高度為2.7m,地上部分一層層高為3.6m,二層為3m,總建筑高度為9.4m。該鋼結(jié)構(gòu)建筑物的室內(nèi)外高差為0.45m。該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6,凍土深度為3m,采用條形基礎(chǔ)進(jìn)行地下室設(shè)計(jì),混凝土為C30。
6.2 設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性比較
方案一:選用H型鋼柱――H型鋼梁框架體系。梁柱連接部分采用剛性連接和半剛性連接,樓板采用現(xiàn)澆混凝土。柱截面HW200×8×12,主梁截面HN300×150×6.5×9、HN250×125×6×9、HN350×175×6×9。
方案二:該方案采用無比鋼結(jié)構(gòu)體系。桁架柱截面200×200、桁架弦桿40×40×1.2、桁架腹桿40×1.2,桁架梁高300×400×500、桁架弦桿40×40×1.2、桁架腹桿40×1.2。
兩種結(jié)構(gòu)體系造價比較:方案一,柱6.15 t,梁7.29t,總計(jì)13.44t,每平方米用鋼量42.38kg,主材每平方造價254.28元;方案二,柱5.68t,梁4.78t,總計(jì)10.46t,每平方米用鋼量33.0kg,主材每平方造價330元。
7 結(jié)語
從以上分析來看,方案一的綜合效益整體上優(yōu)于方案二,在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)的過程中,除了以加強(qiáng)對以上部分的控制外還應(yīng)因地制宜的選用同結(jié)構(gòu)體系相配套的墻體維護(hù)材料從而進(jìn)行更好的鋼結(jié)構(gòu)住宅造價控制。
參考文獻(xiàn):
[1]周學(xué)軍,鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅的經(jīng)濟(jì)性分析[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報,2001,4(19):77-80.
Abstract: With the development of science and technology, steel structure has been widely used in the field of architecture because of its high superiority. Steel structures will be most suitable innovation structure system in architecture.
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)住宅;優(yōu)越性;設(shè)計(jì)原則;發(fā)展
Key words: Steel structure residence; superiority; design principle; development
中圖分類號:S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
引 言:近年來,隨著城市建設(shè)的發(fā)展和高層建筑的增多,鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種綠色環(huán)保建筑,特別是在我國大中城市中,隨著人們對住宅密度、環(huán)境綠地等要求越來越高,大范圍應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)住宅,是我國生產(chǎn)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。
一、鋼結(jié)構(gòu)住宅體系
住房的建筑形式和風(fēng)格千差萬別,但現(xiàn)階段我國住宅建筑的主要結(jié)構(gòu)形式還是以鋼筋混凝土框架為主,但該結(jié)構(gòu)施工繁瑣、結(jié)構(gòu)自重大,梁柱粗大,空間利用率低等缺點(diǎn)在一定程度上無法滿足條件越來越高的住宅建筑功能要求。因此,開發(fā)堅(jiān)固耐久,建筑迅速,空間布置靈活,易于改建的新型住宅結(jié)構(gòu)體系,成為住宅建筑和結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要趨勢。隨著我國鋼產(chǎn)量的快速增長及新型建材的發(fā)展和應(yīng)用,符合上述要求的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系逐步發(fā)展起來并引起了廣泛的關(guān)注。[1]所謂的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系就是指由維護(hù)墻體、隔斷墻體、樓板與主體鋼結(jié)構(gòu)共同組成的住宅體系。
二、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點(diǎn)
1、預(yù)工程化程度高,建設(shè)成本降低,工期縮短。鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了建筑工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),使建筑構(gòu)配件具有一定的通用性和互換性。同時鋼結(jié)構(gòu)加工和安裝一體化,大大降低了建筑成本;并加快了施工速度,使工期能夠縮短40%以上。
2、建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能一體化,才能使建筑更富有功能化并創(chuàng)造出技術(shù)與藝術(shù)融為一體的鋼結(jié)構(gòu)建筑。
3、能夠滿足超高度和超跨度的要求。鋼材組織均勻,接近于各向同性均質(zhì)體。材料性能遠(yuǎn)大于磚石,混凝土,木材,從而可以做成跨度較大和高度較高的結(jié)構(gòu)以及靈活的結(jié)構(gòu)形體。
4、鋼材具有高強(qiáng)度、高效能并有很高的再循環(huán)價值而且不需要制模施工等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)住宅采用全封閉式保溫隔熱防潮系統(tǒng)時,溫度變化小,熱損失低;與磚混結(jié)構(gòu)住宅相比,可節(jié)能60%以上,冬夏季空調(diào)設(shè)備可節(jié)約耗電30%以上,結(jié)構(gòu)的廢舊利用為100%。[2]
三、鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的原則
1、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問題。鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)過的失穩(wěn)事故都是由于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)不足,對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定缺少明確概念,造成一般性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在穩(wěn)定設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)。另一方面是由于新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),設(shè)計(jì)者對其如何設(shè)計(jì)還沒完全的了解。[3]
2、鋼結(jié)構(gòu)建筑在實(shí)際設(shè)計(jì)中,必須遵循以下三個原則:結(jié)構(gòu)整體布局必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求,為使平面結(jié)構(gòu)不致平面外失穩(wěn),平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面外穩(wěn)定性計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布局相一致;結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖和計(jì)算方法所依據(jù)的簡圖相一致,這對框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算十分重要;設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算必須相互配合,使二者有一致性。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接,應(yīng)分別賦予它足夠的剛度和柔度;對框架節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量減少桿件偏心等構(gòu)造細(xì)部處理方法。
四、鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題及對策
1、鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑要以建筑設(shè)計(jì)為主導(dǎo),其他專業(yè)緊密互動結(jié)合。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑除要遵循住宅建筑設(shè)計(jì)一般原則外還要注意解決如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢?在滿足增大梁跨度、開間更靈活、為住戶創(chuàng)造更大的空間的同時又如何避免鋼結(jié)構(gòu)帶來的建筑平立面單調(diào)呆板。
如何解決鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑防火、防腐蝕等問題。
2、選擇和開發(fā)外墻板是鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑推廣中的關(guān)鍵問題之一。除滿足外墻板的各項(xiàng)技術(shù)要求外,還要做到墻板原材料因地制宜、工作化生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝連接方便。
3、鋼結(jié)構(gòu)要做到安全合理、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方便可靠并為構(gòu)件制作、運(yùn)輸、吊裝創(chuàng)造條件。結(jié)構(gòu)抗震性能與結(jié)構(gòu)布局規(guī)則性有很大關(guān)系。結(jié)構(gòu)布局不規(guī)則,地震時易損壞因此應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)布置符合規(guī)則性要求。
4、建筑設(shè)備與鋼結(jié)構(gòu)住宅配合,是住戶首先遇到的問題。因此如何采用先進(jìn)的技術(shù)來開發(fā)適合于鋼結(jié)構(gòu)住宅的各項(xiàng)設(shè)備是我們必須要解決的問題。
5、鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價是開發(fā)商最關(guān)心的問題。鋼結(jié)構(gòu)住宅從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、維修和管理等環(huán)節(jié)著手加強(qiáng)管理和協(xié)調(diào),從而達(dá)到降低成本,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。
住宅產(chǎn)業(yè)化是我國住宅業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路,因?yàn)檫@將成為推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系具備易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),標(biāo)準(zhǔn)化制作,而與之相配套的墻體材料也可采用節(jié)能、環(huán)保的新型材料,屬于綠色環(huán)保性建筑,可再生重復(fù)利用,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略等特點(diǎn),必將在住宅產(chǎn)業(yè)化道路上脫穎而出。
作者簡介:
劉鴻禧(1983-),男,漢族,山東煙臺人,青島鋼鐵控股集團(tuán)有限責(zé)任公司,本科學(xué)歷,研究方向:工程設(shè)計(jì)。
趙陽(1984-),男,漢族,山東滕州人,青島海西城市投資有限公司,本科學(xué)歷,研究方向:工程管理。
宋維慧(1981—),女,漢族,山東莒縣人,中啟膠建集團(tuán)有限公司,本科學(xué)歷,研究方向:工程管理。
參考文獻(xiàn)
[1] 淺析鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)與發(fā)展涂文卿山西建筑2009-10-01期刊
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)住宅
1、引言
鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層建筑已有數(shù)十年的歷史。首先采用鋼結(jié)構(gòu)建造高層建筑的是美國,戰(zhàn)后經(jīng)過經(jīng)濟(jì)恢復(fù),高層鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)再度興起,隨著煉鋼技術(shù)和成型制造工藝的發(fā)展,給鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用帶來新的活力,工程建設(shè)日益增加,相應(yīng)又推動了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的不斷進(jìn)步積完善,特別是1960年以來,高層鋼結(jié)構(gòu)工程迅速發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)已成為高層建筑設(shè)計(jì)選型的主要對象。
隨著中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快,我國住宅建設(shè)持續(xù)空前發(fā)展,人們的居住條件逐步提高,并對居住質(zhì)量的要求也越來越高。中國已成為第一產(chǎn)鋼大國鋼結(jié)構(gòu)住宅適宜工廠大批量生產(chǎn),工業(yè)化、商品化程度高,可以將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝一體化,提高住宅產(chǎn)業(yè)化水平。由于上述優(yōu)勢,鋼結(jié)構(gòu)在住宅市場必將有良好的發(fā)展前景。
通過百花小區(qū)1#樓高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用研究,更好地提高鋼結(jié)構(gòu)體系在住宅產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用技術(shù),推動國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在房地產(chǎn)業(yè)中的采用,為鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展做出貢獻(xiàn)
2、工程概況
百花小區(qū)1#商住樓位于濟(jì)南市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)建設(shè)總公司建設(shè)的百花小區(qū)內(nèi),建筑面積為3.3萬平方米,地下一層,地上26層(其中地下為立體式車庫,1~3層為公建,4層以上為住宅樓)。承重框架為箱形截面柱及H型梁,柱采用馬鋼生產(chǎn)的Q345B型鋼車間加工制作。內(nèi)、外墻板采用南京產(chǎn)ALC(蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板),外墻直接在ALC板刷涂料。公建部分外窗采用無框窗;住宅外窗采用60系列PVC塑鋼窗,中空玻璃。樓面為現(xiàn)澆混凝土現(xiàn)場澆筑,屋面采用PVC卷材防水聚乙脂發(fā)泡保溫屋面。住宅內(nèi)水電均走暗線,與梁交叉處走梁腹板預(yù)留孔。水、電分戶計(jì)量,寬帶入戶。采暖用進(jìn)口美國原裝金瑪克電暖器。室內(nèi)精裝修,空間大,效果好,充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。
3、主要施工方法
3.1鋼結(jié)構(gòu)加工制作箱型柱采用鋼板,在鋼構(gòu)件加工車間加工、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的除銹、焊接完成。
3.1.1箱型柱制作工藝
1)鋼板拼接
由于每段柱高在12米以下,為保證下料后鋼板的直線度,首先將兩塊鋼板拼接。鋼板兩端開坡口。
2)劃線下料
按排料圖劃線,劃線寬度方向留余量3mm,長度方向留余量50mm。中間隔板劃線不留余量。
長度方向沿劃線每隔5m鉆Φ8mm孔。
用兩臺半自動切割機(jī)(或雙頭)沿劃線中心同時切割,每隔5米留100mm不切割,待冷卻后再切割。
3)組裝焊接
用H型鋼作臨時組裝平臺,組裝前用水準(zhǔn)儀將平臺找平并將H型墊實(shí)固定。在兩腹板上劃組裝線,組裝焊接襯板。
定位焊。在襯板內(nèi)側(cè)每隔300mm焊10-20mm焊縫。
將一腹板與隔板組對,定位焊。
組對兩蓋板。定位焊。
組裝腹板,定位焊。
用三根同尺寸的箱體并排,并兩點(diǎn)焊。用兩邊箱體作自動焊機(jī)軌道用。
焊接:用兩臺埋弧自動焊沿同一方向焊接兩條焊縫。焊縫兩端加100mm引弧板和熄弧焊。
焊完一層后將箱體翻身,焊接另一面兩條焊縫。焊接方法同上。待焊接完畢后再翻身施焊另一面兩條焊縫。
焊接完畢,即將引熄弧板在離母材5mm處切斷,并用砂輪機(jī)修磨平整,切不可用錘擊落;并修磨后的切割面進(jìn)行檢查。
焊縫無損檢測,使用超聲波探傷。探傷長度為每條焊縫的20%,按JB11345的規(guī)定不低于Ⅱ級。
3.1.2、梁及連接板加工及組焊
1)下料
型鋼采用型鋼切割機(jī)下料,鋼板采用半自動切割機(jī)下料,下料后應(yīng)進(jìn)行清渣修磨,編號歸類放置;
2)鉆孔
先在構(gòu)件上用劃針和鋼尺劃出孔的中心和直徑,在孔的四周(90°位置)打四只沖孔,鉆孔后檢查;
3)高強(qiáng)度螺栓摩擦面處理
噴砂處理高強(qiáng)度螺栓摩擦面的表面粗糙度:噴砂壓力約6Kg/cm2,石英砂的粒度1.5∽4mm,加工后的鋼材表面呈現(xiàn)灰白色;
用電動砂輪機(jī)打磨鋼板的表面,砂輪打磨的方向與受力方向垂直,打磨范圍不應(yīng)小于4倍螺栓直徑,打磨時不應(yīng)在鋼材表面磨出明顯的凹坑;
3.2鋼結(jié)構(gòu)安裝
3.2.1箱型柱安裝:箱型柱在實(shí)際施工過程中按照材料采購、加工、運(yùn)輸、吊裝、連接(加固)工藝完成。所有鋼結(jié)構(gòu)制品,在刷防銹油漆前,必須將構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及附著物清除干凈。手工除銹達(dá)到St2,機(jī)械除銹達(dá)到Sa2。本工程四層以下裙樓立柱為48根,主樓立柱為37根。立柱單根最短4.5米,最長12.5米。截面形狀為箱形。單根立柱最大設(shè)計(jì)重量為3.5噸,最小設(shè)計(jì)重量為1.88噸。剪力墻框架立柱為150*150H型鋼。吊裝順序采用由中心向四周擴(kuò)展的原則,以保證安裝過程中框架的對稱性和穩(wěn)定性。立柱安裝吊裝采用QTZ-80型塔式起重機(jī),利用柱頂臨時設(shè)計(jì)連接耳板為吊裝吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝。立柱連接采用臨時連接板和臨時螺栓進(jìn)行連接,形成穩(wěn)定的單元框架后調(diào)整焊接及UT檢測。
3.2.2鋼梁安裝鋼梁的安裝分主梁、次梁和外挑梁的安裝;主梁材質(zhì)為Q345B軋制H型鋼。主梁在立柱形成單元后采用捆綁串吊施工,根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)吊裝數(shù)量2~4根;次梁和剪力墻框架梁由于空間和接點(diǎn)的實(shí)際情況,一般采用單根吊裝。
3.2.3高強(qiáng)螺栓安裝高強(qiáng)螺栓是目前建筑鋼結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的連接方法之一。它的特點(diǎn)是施工方便,可拆可換,傳力均勻。根據(jù)本工程的設(shè)計(jì)方案高強(qiáng)螺栓采用摩擦型連接。緊固辦法采用專用棘輪扳手和扭矩扳手經(jīng)初擰和終擰完成。
3.2.4.栓釘焊接栓釘焊接是高層鋼結(jié)構(gòu)施工中不可缺少的一個環(huán)節(jié),常見的栓釘焊接分為直接焊接在鋼梁上和穿過壓型鋼板后焊接在鋼梁上兩種方式。本工程采用直接焊接在鋼梁上。
3.3混凝土施工
本工程中混凝土部分主要是核心筒筒壁和現(xiàn)澆混凝土樓面兩個部分。混凝土的運(yùn)輸?;炷霖Q向運(yùn)輸主要通過砼泵泵送。樓面模板支撐方案,根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用H型梁下翼緣支撐小規(guī)格H型鋼,在H型鋼上鋪設(shè)竹膠板、鋼筋。箱型柱內(nèi)澆混凝土采用頂升法,利用混凝土泵的壓力將混凝土由下向上壓入箱型柱。在混凝土頂升前,會同設(shè)計(jì)方對頂升入口處的管壁進(jìn)行詳細(xì)、嚴(yán)格的強(qiáng)度驗(yàn)算,確保頂升壓力在要求的強(qiáng)度范圍內(nèi),同時在柱下部側(cè)壁安裝特種壓力表,隨時觀測柱內(nèi)混凝土的壓強(qiáng)變化。另外,對頂升用混凝土的配合比要嚴(yán)格要求,保證混凝土的坍落度不小于200MM。
3.4外墻板安裝
外墻板采用南京旭建產(chǎn)175MM厚度ALC板。該板材全部采用工廠化加工,運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝,吊裝設(shè)備為塔吊。外墻墻板共計(jì)約9780塊,其中TU平板4600多塊,TU藝術(shù)板5180塊。按照廠家提供圖集施工,由墻板內(nèi)側(cè)膨脹螺栓固定在樓面的通長角鋼和ALC板上的專用聯(lián)結(jié)桿連接,縫隙用嵌縫砂漿和密封膠密封。于床連接處在窗四周另加角鋼。
3.5內(nèi)墻板安裝
內(nèi)墻板均采用南京產(chǎn)C型125厚度ALC板。工廠化生產(chǎn),現(xiàn)場安裝。施工工藝簡單,不受天氣等情況的制約。內(nèi)墻的安裝基本與外墻類似。衛(wèi)生間、廚房等部位的墻板采用特殊PVC密封膠。
4、主要的技術(shù)成果
1)、箱型砼柱
箱型柱-砼柱是在箱型柱內(nèi)灌注高強(qiáng)度(C50)等級砼,在箱型柱中間內(nèi)部加隔板支撐,形成兩種材料相輔相成共同工作的機(jī)理,解決了在荷載作用下,強(qiáng)度尚未達(dá)到極限時率先發(fā)生變形過大的問題。它具有承載力高、抗震性能好、施工簡捷的特點(diǎn),一般每四層(每節(jié)長12米左右)為一個制作安裝單元,整根鋼管柱一次吊裝就位,為主體結(jié)構(gòu)安裝創(chuàng)造了流水作業(yè)的條件。箱型柱-砼外包防火板后,鋼管混凝土柱耐火極限大于三小時,滿足高層建筑的防火要求。
H型梁的加工,栓釘?shù)暮附?,采用合理的工藝,盡量減少由于焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,并采用合理的手段校正誤差。
高強(qiáng)螺栓的型號,高強(qiáng)螺栓的接觸面要求先用砂輪打磨,打磨方向與構(gòu)件受力方向垂直,安裝時用鋼絲刷清除浮銹,并根據(jù)規(guī)范做摩擦面的抗滑移系數(shù)試驗(yàn),要求抗滑移系數(shù)不得小于0.35。
2)、H型梁
H型鋼梁均采用軋制H型鋼,其變形能力強(qiáng),抗震性能好,承載力高。H型鋼梁外刷防腐漆、外包防火板,解決了鋼結(jié)構(gòu)的防腐、防火問題。施工時鋼梁有較大的承載力,可大大節(jié)省模板工作量。所用梁均在工廠加工,后運(yùn)輸?shù)娇h現(xiàn)場吊裝,大大減少了現(xiàn)場的工作量,縮短了工程工期。
3)、抗側(cè)力支撐砼筒結(jié)構(gòu)
電梯、樓梯位置形成鋼筋混凝土核心筒,作為剪力墻抗側(cè)力支撐,提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,對于優(yōu)化抗側(cè)剛度,改善抗震性能起到了積極的作用。
4)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋
利用鋼框架梁下翼緣作為支模板材撐,上鋪竹膠板,再按設(shè)計(jì)鋪設(shè)鋼筋,澆筑C30混凝土。節(jié)省模板材,縮短施工工期。
5)、節(jié)能型復(fù)合外墻板
墻板尤其是外墻板從某種意義上講,它比結(jié)構(gòu)體系更為重要。因?yàn)樽≌ㄖ闹饕δ苁强客鈮Π鍖?shí)現(xiàn)的。工程采用的復(fù)合外墻板是列為“國家住宅建設(shè)推薦產(chǎn)品”的南京旭建蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)板,該墻板由加氣混凝土與鋼筋龍骨組合而成。墻板工廠化預(yù)制生產(chǎn),現(xiàn)場安裝,基本取消了濕作業(yè)。加工尺寸精確,施工快速,簡單,大大縮短了施工周期;由于質(zhì)輕并有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度,可簡化工程基礎(chǔ);優(yōu)良的保溫性能可減少墻身厚度,增大建筑的使用面積。同時在地震中大大降低建筑的破壞程度,減少災(zāi)害造成的損失。墻板板縫的抗?jié)B、墻板的防火也都滿足國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
ALC板的主要性能:
1、輕質(zhì):比重為0.5,為混凝土的1/5,空心磚的1/3。減輕建筑的自重,減少了經(jīng)濟(jì)投入,提高了施工質(zhì)量。
2、隔熱性:導(dǎo)熱系數(shù)為:0.11W/m·k。
3、耐火性:耐火極限達(dá)到4小時。
4、隔音性:有隔音與吸音雙重性能。
5、承載能力和抗震性能優(yōu)越。
6、綠色環(huán)保,無放射性。
ALC板的施工安裝便捷,板材完全機(jī)械化生產(chǎn),精度高,可按現(xiàn)場需要切割成任何形狀,施工工藝簡單,勞動強(qiáng)度低,解決了傳統(tǒng)的砌塊施工中的一系列施工質(zhì)量問題,施工工期可可縮短三分之一,大大提高了施工效率。
6)、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系節(jié)能采暖方式的研究;
節(jié)能住宅在大的方面上能夠節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境;在小的方面上可以為業(yè)主節(jié)省生活成本。據(jù)有關(guān)調(diào)查表明:隨著人們對節(jié)能住宅的認(rèn)識,有超過七成的人愿意購買節(jié)能住宅。因此在本工程中,也充分考慮了節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用:
首先,在設(shè)計(jì)上充分減少建筑墻體、屋面、窗體等部位的熱傳導(dǎo)。采用建筑低能耗圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,使用新型低能耗的圍護(hù)材料。一至三層裙房外墻墻體采用200厚加氣混凝土砌塊,四層及以上住宅外墻采用175MM厚節(jié)能墻板。新建屋面在防水卷材上鋪設(shè)膨脹珍珠巖,增加了屋面的保溫效果。外窗除裙房辦公區(qū)安裝無框落地玻璃外,其他均采用PVC系列塑鋼窗,其物理性能達(dá)到A類,中空玻璃內(nèi)腔氣體層厚度不小于12MM。熱水系統(tǒng)采用太陽能集中供熱系統(tǒng)。減少投資,同時保護(hù)了環(huán)境。本工程的采暖除裙房部分外均為電暖采暖方式,踢腳線安裝型瑪克爾智能溫控電暖氣。電采暖的特點(diǎn)是:環(huán)保無噪音、無污染,不產(chǎn)生廢氣,同時熱效率高,熱轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99%。
其次在建材的采購上,嚴(yán)格控制質(zhì)量,確保嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求使用建材。
環(huán)保節(jié)能在施工工藝上也充分考慮。本工程的鋼管混凝土柱的澆筑,采用新型泵壓頂升技術(shù),很少振搗甚至不用振搗,混凝土達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,減少因振搗而引起的噪聲污染,同時此工藝減少了混凝土的浪費(fèi),大大減少了建筑垃圾的產(chǎn)生;鋼結(jié)構(gòu)梁柱的采用,減少了截面積,節(jié)省了模板材的使用,節(jié)省資源的同時保護(hù)了環(huán)境;墻板安裝采用焊接或螺栓連接方式,在鋼結(jié)構(gòu)柱和梁上焊接預(yù)埋件,用專用連接鋼筋和鋼板(螺栓)固定,與結(jié)構(gòu)梁或柱結(jié)合處縫隙專用密封膏密封。墻板安裝工藝基本取消了現(xiàn)場濕作業(yè)。
本工程在節(jié)能環(huán)保及采暖方面改變了建筑保溫隔熱單一節(jié)能的技術(shù)觀念,結(jié)合了太陽能開發(fā)及利用新型電能采暖技術(shù),同時在施工時采用減少濕作業(yè)量的施工工藝,保護(hù)環(huán)境在開發(fā)新能源和節(jié)約使用能源上具有超前意識,為環(huán)保節(jié)能在住宅產(chǎn)業(yè)的采用起到了推動作用。
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) 綠色建筑 節(jié)能 抗震 住宅產(chǎn)業(yè)化
一、前言
近年來,國家大力提倡發(fā)展節(jié)能省地型住宅,不斷提升住宅產(chǎn)品的科技含量。根據(jù)國內(nèi)權(quán)威專家分析,中國的住宅產(chǎn)業(yè)在今后20年中,仍然處于快速增長期,并且中國住宅價格的25%將會來自科技含量的提升。鋼結(jié)構(gòu)住宅以其獨(dú)特的抗震能力強(qiáng)、施工速度快、得房率高等優(yōu)勢契合了綠色環(huán)保住宅的要求。目前,我國鋼材產(chǎn)量已居世界首位,而且國家也在逐步調(diào)整政策鼓勵發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,我國大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的條件已經(jīng)成熟,正步入鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的黃金時期。山東淄博市首座鋼結(jié)構(gòu)住宅工程--萊鋼公寓樓,目前已全面竣工。
二、工程概況
萊鋼公寓樓是一幢民用住宅建筑,由山東建大建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),淄博萊鋼鋼結(jié)構(gòu)公司施工完成??偨ㄖ娣e3000平米,主樓地上11層,地下1層,標(biāo)準(zhǔn)層層高3m,總高36m,采用鋼結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。重量輕、強(qiáng)度高,滿足住宅大開間的需要,使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右??拐?、抗風(fēng)性能好。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠制作,減少現(xiàn)場工作量,縮短施工工期,符合產(chǎn)業(yè)化要求。鋼構(gòu)件工廠制作質(zhì)量可靠,尺寸精確,安裝方便,易與相關(guān)部品配合。
三、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)施工的技術(shù)創(chuàng)新
據(jù)資料顯示,鋼結(jié)構(gòu)住宅在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用非常普遍,達(dá)到總建筑面積40%以上。而我國鋼結(jié)構(gòu)住宅還處于起步階段,雖然先后取得了近300萬平方米的建筑試驗(yàn),但總的發(fā)展水平還不高,普遍停留在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)體系加現(xiàn)澆板和砌塊墻體的結(jié)構(gòu)體系階段,因此還沒有取得實(shí)質(zhì)性突破。特別是國內(nèi)研發(fā)鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的單位企業(yè)不少,但往往是注重鋼結(jié)構(gòu)中的某一部分,萊鋼公寓樓是真正系統(tǒng)地鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化。鋼結(jié)構(gòu)住宅需要的結(jié)構(gòu)、樓層板、墻體進(jìn)行一條龍的配套研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)人員認(rèn)為如果僅是某一部分采用鋼結(jié)構(gòu),其他部分仍采用傳統(tǒng)的混凝土與磚瓦結(jié)構(gòu)的話,不但住宅性能不能最優(yōu)化,而且工程造價亦不低。
鋼結(jié)構(gòu)住宅本身是一種環(huán)保型的精細(xì)化建筑。一棟12層高樓,采用混凝土建筑,其柱子邊長在0.6米左右;采用鋼結(jié)構(gòu)建筑,在達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下,通過優(yōu)化與精細(xì)設(shè)計(jì),其柱子邊長為0.3米,整個截面只占前者的二分之一。在優(yōu)化空間,降低造價方面,后者均優(yōu)越于前者。設(shè)計(jì)師通過精細(xì)化設(shè)計(jì),在保障安全的前提上,盡可能優(yōu)化再優(yōu)化,既考慮安全系數(shù),又著眼經(jīng)濟(jì)環(huán)保,實(shí)現(xiàn)美觀、安全、經(jīng)濟(jì)三者的最佳組合。 按照常規(guī)模式與手段去建造鋼結(jié)構(gòu)住宅,體現(xiàn)不出優(yōu)秀之處,打造不出精品工程。淄博鋼構(gòu)對技術(shù)設(shè)備升級改造,結(jié)構(gòu)柱、梁全部采用H型自動化生產(chǎn)線生產(chǎn),盡可能減少人工制作,以做到鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)上的輕與精以及生產(chǎn)的高度自動化。例如框架梁柱的接頭,在牛腿上下各500mm范圍內(nèi)采用全熔透坡口焊接,焊縫質(zhì)量等級二級,承重標(biāo)準(zhǔn)與安全性能大大提高。在生產(chǎn)制作過程中,嚴(yán)格按IS09000標(biāo)準(zhǔn),抓好產(chǎn)品的流程與質(zhì)量控制,確保產(chǎn)品百分之百達(dá)到國標(biāo)水平。安裝工序更是制定了細(xì)致、苛刻的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。對施工單位來說,鋼結(jié)構(gòu)住宅除了施工省時省力,也有很多優(yōu)點(diǎn)和方便之處:1.尺寸精確,墻面、地面平整,不需要二次找平,只要結(jié)構(gòu)完成后可隨時布線穿管;2.各工種可交叉作業(yè);3.無梁無柱,完美的房型規(guī)劃、裝修模塊化工藝,大大簡化裝修流程,降低了材料損耗及用工成本。
四、鋼結(jié)構(gòu)住宅——利用率高的綠色建筑
長期以來,我國以傳統(tǒng)的混凝土與磚瓦結(jié)構(gòu)為主。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國建筑垃圾數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%-40%,而每年拆毀的老建筑又占到了建筑總量的40%。被譽(yù)為綠色建筑的鋼結(jié)構(gòu)住宅,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的建筑材料,實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)工業(yè)化,改善人類社會居住環(huán)境。超輕鋼結(jié)構(gòu)住宅不僅可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的住宅結(jié)構(gòu)模式,而且完全使用工業(yè)化生產(chǎn)的建材,是以鋼代木、以鋼代磚、以鋼代混凝土的環(huán)保節(jié)能型住宅,是21世紀(jì)改善人類社會居住環(huán)境的最佳產(chǎn)品。革除了生產(chǎn)磚瓦石灰沙等建材對環(huán)境的破壞與影響,建筑垃圾、建筑施工噪聲都減少到最低程度,抗震性能高,改建和拆遷容易,材料的回收和再利用率高,是人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展的“綠色產(chǎn)業(yè)”。由于鋼結(jié)構(gòu)的特性,便于形成穩(wěn)定的獨(dú)立結(jié)構(gòu),萊鋼公寓樓在內(nèi)外墻板材料上推廣使用新型節(jié)能板材,研制開發(fā)門窗、玻璃等具有密閉保溫功能的新材料,規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化有利于開發(fā)整體式廚衛(wèi)體系,可以利用工業(yè)廢渣或粉煤灰等研制各種美觀實(shí)用的新型組合材料等。通過鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣,帶動新材料、新工藝的革命性變革,逐步減少對沙石、水泥的依賴,最終推動我國建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
五、發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅是我國住宅產(chǎn)業(yè)化的必由之路
目前,中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會已經(jīng)按照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的要求,組織鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的專家、研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)對鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的推廣、運(yùn)用進(jìn)行了認(rèn)真的研究。在借鑒發(fā)達(dá)國家發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會選擇了一批有實(shí)力的國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)作為鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化特邀研究單位,從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)工藝、部品材料、結(jié)構(gòu)形式、驗(yàn)收規(guī)范等方面入手,結(jié)合我國國情,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赝瞥隽搜芯砍晒⒎e極向國家相關(guān)部門獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策,爭取相關(guān)政策方面的支持。加快鋼結(jié)構(gòu)在民用住宅領(lǐng)域的推廣步伐、轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的施工生產(chǎn)方式,是開展鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)研究的目的。鋼結(jié)構(gòu)住宅抗震性強(qiáng)、工業(yè)化程度高、可回收利用、能減少資源消耗和建筑垃圾的排放,是目前發(fā)達(dá)國家優(yōu)先發(fā)展的住宅結(jié)構(gòu)體系之一。開展鋼結(jié)構(gòu)住宅體系研究推廣,發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅是我國住宅產(chǎn)業(yè)化的必由之路。
參考文獻(xiàn):
1《鋼結(jié)構(gòu)住宅》---中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院 組織編制
2《鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化》---中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)
3《鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)創(chuàng)新》---中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會副主任胡育科
4《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003》
關(guān)鍵詞:多層民用住宅 , 輕鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體系
Abstract: a weight-light steel housing is a kind of new building system, it is also the domestic housing research and development direction. But its design method, structural system, structure characteristics, the common economic index is not for designers are familiar with, so a weight-light steel residential demonstration of the building design and construction is to promote the new system is the best way. This paper introduces the structure of the light steel housing system selection, component design, node design, etc.
Keywords: multilayer civil residence, light steel structure, structure system
中圖分類號:TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
1 多層輕鋼住宅的優(yōu)勢
過去我國大量開發(fā)的是以小開間磚混結(jié)構(gòu)為主的住宅。這種住宅體系由于使用實(shí)心粘土磚,浪費(fèi)土地資源,建筑物自重大,對抗震不利。另一方面,由于結(jié)構(gòu)體系自身的限制,住宅平面布局多為封閉式的小開間,不能適應(yīng)不斷變化的居住模式的要求。與傳統(tǒng)住宅相比,多層輕鋼住宅具有明顯的特點(diǎn)與優(yōu)勢,日益受到重視。
1.1自重輕,抗震性能好。采用高效輕型薄壁型材,構(gòu)件截面特性優(yōu)良,相對承載力高,受力性能良好,整體剛度大,抗震性能好,可以大量節(jié)約材料,減輕結(jié)構(gòu)重量,降低基礎(chǔ),運(yùn)輸和安裝費(fèi)用。因此,對地震區(qū),地質(zhì)條件差和運(yùn)輸不便的地區(qū),其優(yōu)越性更為明顯。
1.2外形美觀,建筑造型簡潔,豐富,構(gòu)件截面尺寸小,凈使用面積增加。鋼材強(qiáng)度高,可以提供較大的柱網(wǎng)布置;當(dāng)考慮樓板的組合作用,使用組合梁或扁梁時,可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設(shè)計(jì)的回旋余地,又為住戶提供了靈活分隔室內(nèi)空間的可能。
1.3供貨迅速,安裝方便,可以比混凝土結(jié)構(gòu)至少縮短一半工期。在當(dāng)前貸款利率高的金融形式下,早投產(chǎn),早回收投資,這對于降低工程總造價,增加投資效益幅度是十分重要的。
1.4干法施工,裝備化程度高,建設(shè)快速,高效,質(zhì)量有保證。
1.5輕鋼結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)和使用的過程中能源與原材料消耗低,建筑垃圾少,粉塵少,噪音低,具有很高的可重復(fù)使用性和可循環(huán)性,因此是一種綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)。
2 結(jié)構(gòu)體系的選擇
結(jié)構(gòu)體系的選擇,不僅要從滿足建筑的使用功能出發(fā),節(jié)約投資考慮,更主要的是取決于建筑的高度,即取決于建筑層數(shù)的多少。建筑層數(shù)越多,高度越高,則由于風(fēng)力或地震力引起的側(cè)向力就越大,建筑物必須有相應(yīng)的剛度來抵抗側(cè)向力。因此,隨著建筑層數(shù)的不斷增加,結(jié)構(gòu)體系也就需要不斷的發(fā)展。目前,多層和小高層鋼結(jié)構(gòu)建筑常用的結(jié)構(gòu)體系有以下幾種。
2.1純框架結(jié)構(gòu)體系
純框架結(jié)構(gòu)體系在地震區(qū)一般不超過15層??蚣芙Y(jié)構(gòu)的平面布置靈活,可為建筑提供較大的室內(nèi)空間,且結(jié)構(gòu)各部分剛度比較均勻??蚣芙Y(jié)構(gòu)有較大的延性,自振周期較長,因而對地震作用不敏感,抗震性能好。但框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小,由于側(cè)向位移大,易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞,因此不宜建的太高。
2.2框支結(jié)構(gòu)體系
純框架在風(fēng)、地震荷載作用下,側(cè)移不符合要求時,可以采用帶支撐的框架,即在框架體系中,沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個方向布置一定數(shù)量的支撐。在這種體系中,框架的布置原則和柱網(wǎng)尺寸,基本上與框架體系相同,支撐大多沿樓面中心部位服務(wù)面積的周圍布置,沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接,形成一個支撐芯筒。采用由軸向受力桿件形成的豎向支撐來取代由抗彎桿件形成的框架結(jié)構(gòu),能獲得比純框架結(jié)構(gòu)大的多的抗側(cè)力剛度,可以明顯減小建筑物的層間位移。
2.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系
在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻可以組成框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系,這種結(jié)構(gòu)以剪力墻作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu),既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、使用方便的特點(diǎn),又有較大的剛度,可用于40至60層的高層鋼結(jié)構(gòu)。當(dāng)鋼筋混凝土墻沿服務(wù)性面積(如樓梯間、電梯間和衛(wèi)生間)周圍設(shè)置,就形成框架多筒體結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系在各個方向都具有較大的抗側(cè)力剛度,成為主要的抗側(cè)力構(gòu)件,承擔(dān)大部分水平荷載,鋼框架主要承受豎向荷載。
3 鋼結(jié)構(gòu)住宅主要構(gòu)件設(shè)計(jì)
3.1樓面屋蓋結(jié)構(gòu)
樓面和屋蓋必須有足夠的強(qiáng)度,剛度和穩(wěn)定性,同時應(yīng)當(dāng)盡量減少樓板厚度,增加室內(nèi)凈高。壓型鋼板-混凝土組合樓蓋是目前應(yīng)用較為廣泛的形式。它具有施工速度快,平面剛度大,增加房屋凈高的優(yōu)點(diǎn)。具體做法是在鋼梁上鋪設(shè)壓型鋼板,再現(xiàn)澆100~150mm混凝土。在鋼梁上焊接足夠的剪力連接件,使鋼梁與混凝土協(xié)同工作構(gòu)成組合樓蓋。這種做法耗鋼量較大,且需防火處理??梢杂妙A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土薄板取代壓型鋼板。此外,預(yù)應(yīng)力圓孔板、迭合板、組合扁梁也是常用形式。
3.2支撐和剪力墻形式
多層框架鋼結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向剛度較弱,隨著層數(shù)的增加,為了抵抗水平地震作用,減小層間錯移,常在墻體內(nèi)布置垂直支撐,為了方便門窗開洞,支撐形式可以靈活采用,如X型、單斜桿型、K型、M型、W型、V型和人型等。建議多采用偏心支撐,因其在地震作用下具有較好的延性和耗能性能。
剪力墻按其材料和結(jié)構(gòu)的形式可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土帶縫剪力墻和鋼板剪力墻等。鋼筋混凝土剪力墻剛度較大,地震時易發(fā)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致墻體產(chǎn)生斜向大裂縫而脆性破壞。為避免這種現(xiàn)象,可采用帶縫剪力墻。鋼板剪力墻是以鋼板做成剪力墻結(jié)構(gòu),與鋼框架組合,起到剛性構(gòu)件的作用。