高层住宅钢结构设计的特点

发布于:2021-10-16 09:17:13

高层住宅钢结构设计的特点 摘要:改革开放以来,我国国民经济得到了高速的发展,钢产量也在不断的 提高。*年来,钢结构被广泛应用于高层建筑。高层住宅钢结构是建筑物功能、 环境及各种社会经济因素共同作用的产物。根据住宅使用功能和建筑设计的要 求,结构体系为钢框架体系,充分发挥钢结构特性。本文结合作者实际的工作经 验, 从钢结构设计的角度分析和总结了高层住宅钢结构设计的特点,以期能为同 行提供参考性的建议。 关键词:高层钢结构质量 1 引言 中国作为一个发展中国家, 高层钢结构建筑在我国起步较晚,成熟及可借鉴 的经验不是很多。但从改革开放以来,许多现代化建筑如雨后春笋般耸立。而钢 结构因其自重轻、 施工周期短、 抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层 尤其是超高层建筑中。其中建筑钢材又分为普通碳素钢、优质碳素结构钢、普通 低合金钢三类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。与混凝土高层相比:自重轻, 截面小,可降低基础造价,室内有效面积大,与玻璃幕墙结合,建成现代感很强 的建筑外形;工业化程度高,可降低人工费用,增加建筑的投资回报率;抗震性 能较好,利于向高层、超高层发展;绿色环保、可持续发展,8-17 层的高层钢结 构造价可达到与混凝土持*,综合造价可望超过混凝土。 高层钢结构主要应用于现代的高层建筑,钢结构的结构体系主要有框架体 系、框架支撑(剪力墙板)体系、筒体体系和巨型框架体系。对于高层钢结构,结 构设计也是建筑成败、 优劣的关键因素, 方案阶段有结构工程师的参与是必要的。 2 高层钢结构设计的特点 2.1 钢结构的基本原理 钢结构是钢材(钢板和型钢)经过设计、加工,形成各种基本构件,如拉杆 (有时还包括钢索) 、压杆、梁、柱及桁架等,然后将这些基本构件按一定的方 式通过焊接和螺栓等方式连接组成的工程结构形式。 轻型钢结构是一个很模糊的 概念,没有严格的定义。以下结构都可称为轻型钢结构:①由冷弯薄壁型钢组成 的结构;②由热轧轻型型钢(工字钢、槽钢、 H 型钢、L 型钢、T 型钢等)组 成的结构;③由焊接轻型型钢(工字钢、槽钢、 H 型钢、L 型钢、T 型钢等) 组成的结构;④由圆管、方管、矩形管组成的结构;⑤由薄钢板焊成的构件组成 的结构;⑥由以上各种构件组成的结构 设计钢结构时,应从工程实际情况出发,合理选用材料、结构方案和构造措 施,满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求,并符 合防火、防腐蚀要求。宜优先采用通用的和标准化的结构和构件,减少制作、安 装工作量。在钢结构设计文件中,应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、 连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加 保证项目。此外,还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨*顶紧部 位及对钢结构设计的要求[1]。 钢结构设计的特点可以概括为以下几点: (1)为了不影响结构或构件的正常使用和观感,设计时应对结构或构件的 变形规定好相应的限值; (2)计算结构或构件变形时可以不考虑螺栓孔引起的截面削弱; (3)在设计的过程时,承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长度、屈 服强度和硫、 磷含量的合格保证, 对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证为前提; (4)在对框架结构进行设计的过程中,梁与柱的刚性连接应符合受力过程 中梁柱间交角不变的假定, 同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的 所有最不利的内力。梁与柱铰接时,应使连接具有充分的转动能力,且能有效地 传递横向剪力与轴心力。 梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度,在承受弯 矩的同时会产生相应的交角变化,在内力分析事,必须预先确定连接的弯矩-转 角特性曲线,以便考虑连接变形的影响。 2.2 钢结构设计的特点 2.2.1 钢材结构的特点 钢材的结构具有以下的特点: (1)强度高,重量轻; (2)塑性、韧性好; (3)材质均匀,工作可靠性高; (4)适于于机械化加工,工业化生产程度高; (5)减少砂、石、灰用量,减轻对再生资源的破坏; (6)环保、可回收再利用,建筑造型美观; (7)密闭性能好,能制成不渗漏的密闭容器; (8)耐热性能好,耐火性能差; (9)耐腐蚀性差。 表 1 钢材与混凝土的对比 钢和混凝土容重比:3.4,强度比:210~136。所以刚才较混凝土的重量轻, 这样能够便于运输和安装,可跨越更大的跨度。 2.2.2 高层住宅钢材结构设计的特点 (1)对高层住宅钢材结构的设计时要进行柱网的布置,在设计时可以考虑 选取一榀框架单元, 对柱截面和梁截面要首先进行初选。 框架梁受到竖向恒荷载、 竖向活荷载、 水*风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法 来进行相应的计算。 (2) 对高层住宅钢材结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计, 在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计,即:承载能力极限状态和正 常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力, 如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载, 钢材的结构 将会转变为机动体系和结构倾覆。 (3)在对高层住宅钢材结构的设计时要对其结构破坏可能产生的后果采取 不同的安全等级设计。 一般的高层住宅采用的钢材结构安全设计等级为 2 级,其 他的特殊建筑钢结构住宅的安全等级要根据其实际情况来确定。 (4)在对组合楼盖设计时,要对荷载内力计算、压型钢板组合楼板受力验 算、斜截面验算、支座负筋计算、挠度验算及自振频率验算等内容。这样以便方 便组合框架内力组合值的计算。 3 结束语 随着我国经济突飞猛进地发展, 我国的经济实力和技术水*都得到了迅速地 提高。钢结构以其独特的优越忧,在建筑业被越来越广泛的重视和应用,在 “大 力发展钢结构”政策的指导下,我国钢结构发展的历史机遇已经到来。在高层钢 结构住宅建筑与结构设计中,合理的进行建筑*面设计,合理的选择柱网布置, 合理的选择计算模型及计算方法是整个设计成功的关键。随着钢结构住宅的发 展

相关推荐

最新更新

猜你喜欢