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聚焦装配式钢结构技术体系和工程案例

聚焦装配式钢结构技术体系和工程案例

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1. 装配式钢结构建筑的结构系统


装配式钢结构建筑应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别和施工技术条件等因素考虑其适宜的钢结构体系。除此之外,建筑类型也对结构体系的选型至关重要。钢框架结构、钢框架—支撑结构、钢框架—延性墙结构适用于多高层钢结构住宅及公建;筒体结构、巨型结构适用于高层或超高层建筑;交错桁架结构适合带有中间走廊的宿舍、酒店或公寓;门式钢架结构适用于单层超市及生产或存储非强腐蚀介质的厂房或库房。低层冷弯薄壁型钢结构适用于以冷弯薄壁型钢为主要承重构件,层数不大于3层的低层房屋。


(1)钢框架结构


钢框架结构主要应用办公建筑、居住建筑、教学楼、医院、商场、停车场等需要开敞大空间和相对灵活的室内布局的多高层建筑。钢框架结构体系可分为半刚接框架和全刚接框架,可以采用较大的柱距并获得较大的使用空间,但由于抗侧力刚度较小,因此使用高度受到一定限制。钢框架结构的最大适用高度根据当地抗震设防烈度确定,7度(0.1g)可达到110米;8度(0.2g)可达到90米。


钢框架结构主要承受竖向荷载和水平荷载,竖向荷载包括结构自重及楼(屋)面活荷载,水平荷载主要为风荷载和地震作用。对于多高层钢框架结构,水平荷载作用下的内力和位移将成为控制因素。其侧移由两部分组成;第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生。柱和梁都有反弯点,形成侧向变形。框架下部的梁、柱内力大,层间变形也大,越到上部层间变形愈小;另一部分侧移由柱的轴向变形产生,这种侧移在建筑上部较显著,越到底部层间变形越小。



(2)钢框架—支撑结构


对于高层建筑,由于风荷载和地震作用较大,使得梁柱等构件尺寸也相应增大,失去了经济合理性,此时可在部分框架柱之间设置支撑,构成钢框架—支撑体系。钢框架-支撑体系的最大适用高度根据当地抗震设防烈度确定,7度(0.1g)可达到220米,8度(0.2g)可达到180米。钢框架-支撑结构在水平荷载作用下,通过楼板的变形协调,由框架和支撑形成双重抗侧力结构体系,可分为中心支撑框架、偏心支撑框架和屈曲约束支撑框架。



(3)钢框架—延性墙板结构


钢框架—延性墙板结构具有良好的延性,适合用于抗震要求较高的高层建筑中。延性墙板是一个笼统概念,包括多种形式,归纳起来主要有:钢板剪力墙结构、内填RC剪力墙结构等。


钢板剪力墙


内填RC墙


(4)交错桁架结构


交错桁架结构体系也称错列桁架结构体系,主要适用于中、高层住宅、宾馆、公寓、办公楼、医院、学校等平面为矩形或由矩形组成的钢结构房屋,并将空间结构与高层结构有机地结合起来,能够在高层结构中获得达到300~400平方米方形的无柱空间。



(5)低层冷弯薄壁型钢结构


由冷弯型钢为主要承重构件的结构。冷弯薄壁型钢由厚度为1.5~5毫米的钢板或带钢,经冷加工(冷弯、冷压或冷拔)成型,同一截面部分的厚度都相同,截面各角顶处呈圆弧形。在公建和住宅中,可用薄壁型钢制作各种屋架、刚架、网架、檩条、墙梁、墙柱等结构和构件。


(6)其他新型结构体系


随着装配式钢结构建筑的发展,尤其是钢结构住宅项目的增多,出现了一批新型结构体系。大体可以分为两类:一种对原有钢结构体系进行优化、扩展,采用型钢组合构件或钢—混凝土组合构件,使钢结构构件适应钢结构住宅户型布置的要求,解决或部分解决室内梁柱外凸的问题;另一种是为了提升装配施工速度,解决现场焊接量大的问题,而产生的全螺栓连接结构。


(编辑:奚雅青)




延伸阅读:

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