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1、 二级结构:钢结构住宅建筑体系设计80年月以来，空间网架构造普遍在飞机库、侯机搂、体育场馆等高、空、大(高度、空间、跨度)建筑物中使用；幕墙建筑和节能门窗在大型公建和民用住宅中广泛采纳；改革开放以来进展起来的高层钢构造(包括钢骨混凝土构造)，大量进入民用建筑领域，使得钢构造建筑，在技术上更加成熟，在质量上更加稳定。由于钢构造住宅具有以下优点：构造自重轻。比砖混构造轻30%，比混凝土剪力墙构造轻20%；耐震性能好。钢梁、钢柱组成柔性框架，可以汲取局部地震能量；施工速度快。和混合构造相比，工期可缩短一倍；工业化程度高。便于形成标准化建筑体系，实现构件工厂化和施工机械化。因此，钢构造住宅具备宽阔的前
2、景。钢构造属于框架构造，以钢框架和钢筋混凝土框架做比拟：在跨度一样状况下，钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力一样的状况下，钢柱外围面积是钢筋混凝土面积的1/4。这使“肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架构造的弊端在肯定程度上有所缓解，但是“藏梁包柱”仍旧是钢构造住宅设计的一项主要内容。去年，我们承受了北京市建委下达的钢构造住宅体系讨论工程，并列人建立部科技攻关重点试验工程。通过试点工程，探究钢构造住宅产业化道路。试点工程位于北京东郊十里堡晨光家园，长72m、宽13m，地下一层、地上九层，总建筑面积11280m2，一梯两户，开间3.3m，4.2m，进深5.4m+7.2m。2 结合住宅的功能特点，发
3、挥钢构造的优势2.1 平面布置和构造选型钢构造适合于平面布置根本规正、均匀、凹凸变化较少的建筑平面，不相宜轴线错开较多，形心和质心距离较大和易于产生较大扭转的住宅平面(图1)。钢构造住宅设计需要对风荷载和地震荷载作用下的水平位移进展掌握，因此，抗侧力构造的考虑是特别重要。在住宅构造设计中经常把楼梯间、电梯间墙体设计为抗侧力构造。假如位移仍旧不能掌握在允许值范围内时，可以把单元之间的分户墙或厨房、卫生间的局部墙体(不动墙)也做为抗侧力构造。这些剪力墙(或核心筒)在平面内要求分布匀称、横纵轴向兼顾，通过剪力墙的数量和长短掌握建筑物总体刚度。2.2 变形限值的争论抗侧力构造可以是钢构造，也可以是钢筋
4、混凝土构造。当采纳钢桁架作为抗侧力构造组成纯钢构造时，标准规定：在风力作用下，层间位移1/400，顶点位移1/500；在地震作用下，层间位移1/250，顶点位移1/300。因此，采纳钢桁架作抗侧力构造可能造成用钢指标有较大提高，从而增加造价。当采纳钢筋混凝土剪力墙(或核心筒)作为抗侧力构造，组成钢框架一钢筋混凝土剪力墙(或核心筒)组合构造时，水平位移极限值应当以标准中的钢构造限值1/300取值？还是按钢筋混凝土构造限值1/800取值？我们在计算中发觉，在垂直荷载作用下：钢框架担当85%，剪力墙担当15%；在水平荷载作用下：钢框架担当缺乏10%，剪力墙担当高于90%。若按钢构造限值1/300掌握
5、构造整体刚度，在地震中待钢构造参与工作时，钢筋混凝土剪力墙己经产生了构造破坏，这种考虑不够安全。若按钢筋混凝土剪力墙限值1/800掌握构造整体刚度时，钢梁、钢柱截面会因地震力加大而大幅度增加。依据抗震标准提出的“其次水准烈度大体相当于现行地震区划图规定的根本烈度”，在这一烈度下，“构造进大非弹性工作阶段，但非弹性变形或构造体系的损坏掌握在可修复范围”设防目的，我们做了大量的试算，提出了1/650的极限值，做为试点工程刚度掌握值，并在专家争论会上初步得到认可。根据这个限值进展设计，示范工程设计值：X方向1/699；Y方向1/661。2.3 层数和层高确实定任何一种构造形式都有它的适用范围、建筑高
6、度。钢构造正是在高层、超高层建筑中具有独到的优势，但是在八度地震区，高层住宅由于地震设防，梁、柱断面虽然与同条件钢筋混凝土梁、柱相比要小的多，但在寻常百姓家的居室中，梁柱的存在仍旧是非常为难的事。相比之下，我们认为钢构造用于多层和“小高层”，是具备肯定优势的。大空间自由分割历来是住宅的盼望，在墙体构造中大空间的获得，只有以大开间大进深来实现，其结果是楼板厚度增加造成用钢量和构造自重加大，构造重量加大又造成地震力加大，反过来影响剪力墙的厚度、强度和配筋。在钢构造框架体系中，利用小开间获得大空间的优势要大的多。经常利用吊顶把开间梁、进深梁隐蔽起来，这种做法层高一般要求在3.1m以上。在试点工程中，
7、由于户内分隔墙和分户墙拆移的可能性很小，墙上部梁可以包在墙内，因此层高仅设计为2.8m。2.4 柱网确定和柱断面型式的选择柱网确实定一般依据乎面分割状况，结合梁的位置和截面高度，以及钢梁的隐藏方法来打算。外墙处的柱距是柱网确定的关键，把沿外墙钢梁和外墙窗上皮的高度关系处理好，柱网也就根本确定了。近年来，国内各大中城市相继进展钢构造住宅试点，其钢梁截面一般为型，分轧制和钢板焊接两种。钢柱的截面型式大体分为三种：圆管柱、方管(箱形)柱和H型钢柱。其中，管柱内浇注混凝土，形成钢管混凝土柱，承载力比钢筋混凝土柱大幅度提高，因此用钢量较省。在节点构造作法上，方管柱构造简洁合理。但是，管柱在与钢梁连接上下
8、翼缘部位，须加横隔板以形成贯穿式节点，这一要求增加了加工难度，因而也提高了工程造价。H型钢柱，当外包钢筋混凝土时形成钢骨混凝土柱。H型钢柱加工和施工都比拟便利，但钢柱用钢量较多。在试点工程中选择H型钢柱，柱长三层一根，截面形状尺寸300350(进深方向)和200250(开间方向)，采纳16Mn型钢，分两次变截面，位于三层、六层顶板处。之所以采纳H型钢柱是由于H型钢生产厂家多、货源足、规格全、加工便利、现场施工也比拟便利、易于保证质量，对形成建筑体系有现实的有利条件。2.5 抗震设防和建筑场地土影响根据标准规定，北京地区抗震设防烈度为八度，地震力比七度区大两倍，比六度区大四倍。试点楼建在北京东四
9、环，建筑场地土为类土，相当于把八度的地震力又加大了30%，这对试点工程的各项指标不利。根据建筑物宽13m，长72m，地上九层，地下一层，经过数次计算调整，X方向地震周期为0.87s，地震力为11257kN；Y方向地震周期为0.98s，地震力为1545OkN。2.6 指标掌握在试点工程中，依据同类建筑材料指标，结合北京住宅造价，对如下指标进展了掌握：构造自重60kg/，建筑自重850kg/，构造用钢量(包括梁、柱、剪力墙、楼板)5Okg/，建筑总用钢量65kg/m，建筑造价1700元/钢筋混凝土剪力墙住宅造价+250元/。2.7 节点构造节点构造直接影响钢材用量，在试点住宅中集中力气解决了两个部
10、位的节点做法。2.7.1 柱脚生根部位试点工程地下层构造按钢筋混凝土框架剪力墙构造考虑，柱脚位于地下室顶板标高处，柱脚与顶板预埋钢板用高强螺栓连接。首层超市用钢筋混凝土包柱按钢骨混凝土框架钢筋混凝土剪力墙构造考虑，二层以上钢框架钢筋混凝土剪力墙构造。2.7.2 钢框架的钢梁和钢筋混凝土剪力墙 (核心筒)的连接为了确保试点工程安全牢靠，设计中没有采纳单纯在剪力墙中预埋钢板的连接方法，而是在剪力墙端部和核心筒拐角处自柱脚标高起，设置上下贯穿的型芯柱，并且，在钢梁高度处用钢桁架作为芯柱与芯柱之间的横向连接，以确保该部位节点的工作状态和计算假定相吻合。2.8 钢构造防腐与防火钢构造的防腐在工厂对梁、柱
11、加工时以涂料方式解决。钢构造的防火须经过政府主管部门审批，尽管防火处理是直接影响造价的因素之一，设计中必需同时考虑防火材料的阻燃和隔热性能。经过北京市消防局审批。在对钢构造住宅没有明确消防规定的状况下，试点工程按提高1级防火考虑，即按级防火等级，钢柱耐火时间为3h，钢梁为2h，楼板为1.5h，经与耐火材料厂家初定，采纳钢丝网外抹防火材料厚层做法，厚度2.53.Ocm，费用约85元/。3 “三板”配套做法和构配件的工业化生产“三板”指外墙板、内墙板和楼板。三板的设计、制作和施工也反映出钢构造住宅建筑体系的水平。3.1 外墙板外墙板在功能上最为简单，要求具有防水、防火、隔声、保温、隔热、美化和具有
12、肯定强度等功能。有承重、承自重和不承重三种类型。在钢构造住宅中，外墙板多属于后两种，其中以不承重(挂板)居多，当前各地作法有砌筑砌块和预制大板两种作法。在试点工程中，我们采纳按层高和开间分隔的预制钢筋混凝土大板，板厚1OOmm。外保温采纳6Omm厚聚苯乙烯，连同构件在预制厂做好，吊装后在现场完成聚合物砂浆的外饰面。3.2 内墙板内墙板按功能要求有分户墙与户内隔墙之分。分户墙在抗冲击、防盗、隔声等方面比户内隔墙要求更高。为了提高工业化水平，试点工程采纳空心陶粒混凝土预制条板，同时正在打算引进澳大利亚技术，生产UAC预制墙板。这是一种密度5OOkg/m3，连同外筛面一次成型的便利施工的新型墙体材料
13、。3.3 楼板楼板是大开间的关键，楼板的厚度在构造自重中占40%50%。成型钢板当然是一种便利施工的楼板做法，但单向受力和造价偏高，使设计者不得不探究新的做法。现浇楼板优点不言而喻，但不相宜钢构造工业化施工。双钢筋迭合板是北京住总集团80年月的成熟技术，在钢构造住宅中正可发挥它的优势。此外，整体厨房和整体卫生间等成套技术也是钢构造住宅值得考虑的配套产品。4 尽力实现设计标准化、平面系列化、节点构件通用化、配套设备集成化钢构造住宅在设计上有别于一般住宅设计，它需要参加设计的各专业打破传统的专业界限，特殊在北方采暖地区，不考虑吊顶时，管线的布置和梁柱的处理需要结合精装修进展考虑。另外，梁柱还应开发新的截面型式，使之受力更为合理，节点构造更加简洁(图3)。钢构造住宅要产业化，另外还需要统一编制特地的设计标准，施工技术质量验收标准;需要各地区依据施工技术特点研制配套的施工机具，组建钢构造住宅的专业化施工队伍。
