文档介绍：论住宅钢结构的设计技术
【摘要】当前我国现存建筑结构主要包括砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构以及少量的木结构。而多次震害调查显示,常见的几种建筑结构,抗震性能从低到高依次排序为:土木结构、砖混结构、底框架结构、框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、钢结构。钢结构以其强度高、自重轻、延性好成为了抗震性能最优良的建筑结构形式,其在地震中的受损率远低于其它结构形式。
【关键词】钢结构;特点;设计;优势
XX年智利发生级特大地震,其死亡人数仅有452名。距离震中仅90公里的便是智利第二大城市康塞普西翁市,尽管人口稠密,但造成的伤亡却很少。其原因就是很多居民建筑都是钢结构,抗震能力很强。有关调查表明,我国钢结构住宅的比例不足5%,而发达国家一般都在40%以上,日本这一比例更是接近50%,这说明我国的钢结构有很大的发展空间。
目前国内外常用的钢结构体系主要有:冷弯薄壁型钢体系、框架体系、框架支撑体系、框架剪力墙体系、交错桁架体系。传统钢结构体系各有优缺点及适用范围,但是在抗震性能方面,都存在不足之处。
钢结构体系种类及特点
冷弯薄壁型钢体系
构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件,可单独使用,也可组合使用,杆件间连接采用自攻螺钉。冷弯薄壁型钢体系以冷弯薄壁型钢作为基本承重杆件,是一种新型的轻钢结构建筑体系,其结构强度高、重量轻,其重量是普通混凝土结构的1/3左右,并能满足大开间的需要,使用面积比钢筋混凝土住宅提高10%~15%左右。该体系通常设计成密肋柱并用木质板材蒙皮的板肋构造,这种构造整体性能好,不易被地震力所破坏。但这种体系节点刚性不易保证,抗侧能力较差,一般只用于1~2层住宅或别墅。
框架体系
目前,这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架,门窗设置灵活,可提供较大的开间,便于用户二次设计,满足各种生活需求。该体系具有受力明确,平面布置灵活,便于大开间的设置,可充分满足建筑布置要求的特点;同时制作安装简单,施工速度较快。钢框架考虑楼盖的组合作用,运用在低多层住宅中,一般都能满足抗侧要求。钢框架体系主要由梁、柱构件刚接而成,依靠梁、柱来承受竖向荷载和水平荷载。但是由于目前框架柱以H型钢为主,弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证,因此设计施工时须慎重处理。此种结构体系侧向刚度较小,抗震性能差,建筑成本较高。
框架支撑体系
在风载或地震作用较大区域,为提高体系的抗侧刚度,增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为多重抗侧体系,而且梁柱节点、柱脚节点可设计成铰接、半刚接,施工构造简单,基础主要承受轴力,体形较小,因此成为人们青睐的对象。当结构产生层间变形时,支撑承受水平力,从而使体系获得比纯框架结构大得多的抗侧力刚度,减少建筑物的层间位移。该体系用钢量相对较大,由于支撑杆件的存在往往影响墙体和门窗的布置。但此种结构因体系延性小、耗能能力也小。地震荷载作用下,支撑中的受压杆件容易发生压屈失稳,致使整个结构体系承载力降低并产生较大侧移。该体系主要是利用结构主体耗能,最终将导致主要结构杆件塑性变形过大,难以修复。
框架剪力墙体系
包括钢筋混凝土剪力墙和钢板剪力墙两种形式,一般用在低多层住宅中。此结构体系中,框架为主要承重骨架,剪力墙为结构的主要抗侧力体系。国外剪力墙多采用组合剪力墙,即在