简介:关于体系结构方面的论文题目、论文提纲、体系结构论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
陈绩
(浙江新世纪人才开发有限公司 杭州 310000)
摘 要:多层钢结构住宅一般采用装配式结构,其优势是施工速度快,建筑布局限制小.其结构都是由多层水平的楼板、梁和竖向的柱、墙等组成.主要的竖向荷载首先传给楼板,楼板再传给梁,然后每层的楼面荷载通过梁以及梁上的填充墙荷载传给竖向的柱、墙等构件,而柱、墙等构件除了把从上至下的荷载传给基础之外,还承担着风力和地震力的荷载.因而随着建筑高度的变化,其组成方式、受力变形特性及结构体系会有明显的变化.框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元,由它们及其变体组成了各种结构体系,如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架一筒体结构体系、错列桁架结构体系等.
关键词:钢结构 住宅结构设计 钢框架结构
中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(c)-0031-01
钢柱和钢梁一般采用H型钢,也有把钢柱做成钢管混凝土柱或者是劲性柱(外包混凝土的型钢柱)的.在多层钢结构住宅的结构形式的选择上,主要综合考虑它们工业化装配、结构的力学性能、建筑发挥的自由度、施工速度、建筑造价的经济性等几个方面.对于钢结构而言,结构抗侧力性能是结构整体性能的重要因素,决定着结构的选型和用钢量.下文主要论述目前我国主要的几种抗侧力体系.
1.钢框架结构体系
1.1 体系简介
1)框架体系是指沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所形成的结构体系.2)地震区的建筑采用框架体系时,纵、横向框架梁与柱的连接一般采用刚性连接,某些情况下,为加大结构的延性,或防止梁与柱连接焊缝的脆断,也有采取半刚性连接构造.3)框架的杆件类型少,构造简单,施工周期短,对于层数不太多的楼房,框架体系是一种应用较多的结构体系.
1.2 结构优缺点
结构设计理论成熟,设计施工简单,结构各部分刚度比较均匀,自震周期较长,对地震作用不敏感.节点构造简单.但是在抗震设防烈度较高地区,其抗侧刚度较小,水平位移较大.为满足水平位移的要求,会导致梁、柱截面急剧增大,用钢量明显多于其他的结构形式,造价太大,不适合推广建造,从而导致经济指标无法满足市场推广的要求.但对于多层住宅结构,钢框架体系仍然是不可或缺的基本体系之一.
2.钢框架支撑结构体系
2.1 体系简介
1)以楼房的框架体系为基础,沿房屋的纵、横两个方向均布置一定数量的竖向支撑所形成的结构体系称为框架一支撑体系,简称框一撑体系.2)在框一撑体系中,框架的布置原则、柱网尺寸和构造要求基本上与框架体系相同,竖向支撑的布置在房屋的纵向、横向等主轴方向均应基本对称,支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3.3)支撑框架中的框架梁与框架柱大多仍为刚性连接.支撑斜杆两端与框架梁、柱的连接尽管在结构计算简图中假定为铰接,但实际构造仍多采用刚性连接,少数工程(上海金茂大厦等)也有采用钢销连接的铰接构造.
2.2 结构优缺点
支撑对结构的抗侧力贡献很大,而且用钢量也较纯钢框架少、造价经济.该体系改进了框架体系抗侧力能力较弱的缺点,但是支撑体系在施工当中难度较大,而且由于支撑截面宽度较大,墙板与其不易配套,从而给室内装修带来一定的问题,这些都需要着重解决.
3.钢框架－剪力墙结构体系
3.1 体系简介
1)在框架结构中,布置一定数量的剪力墙,使框架和剪力墙结合起来,共同抵抗水平荷载,就组成了框架－剪力墙结构.2)按照材料不同,剪力墙可分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙两大类.钢筋混凝土剪力墙刚度大,地震时容易引起开裂.钢板剪力墙由钢板组成、其厚度一般在8～10mm,与钢框架组合,起到刚性构件的作用.3)在框架－剪力墙体系中,剪力墙刚度较大,承担大部分水平剪力(80％～90％),整个结构的侧向刚度大大提高,框架主要承受竖向荷载,同时承担少量水平荷载,因此柱的截面较小.
3.2 体系优缺点
该结构体系既有框架结构平面布置的灵活性使用方便的特点,又有较大的刚度.但如果使用钢筋混凝土剪力墙,地震时容易引起开裂,且剪力墙的存在对门窗洞口及隔墙位置调整有影响.
4.钢框架－核心筒结构体系
4.1 体系简介
1)竖向构件:①混凝土核心筒一钢框架体系是指由钢筋混凝土核心筒与外圈的刚接或铰接钢框架共同组成的混合结构体系.②当建筑的楼层平面采用核心式建筑布置方案,沿楼面中心部位的服务型面积周边设置钢筋混凝土墙体所形成的核心筒,是一个立体构件,在各个方向都具有较大的抗推刚度.③混凝土核心筒是结构体系中的主要或唯一的抗侧力竖向构件.当楼面外圈为铰接框架时,核心筒则承担楼房的全部水平荷载.
4.2 水平构件
①进行楼面构件布置时,应恰当安排各层楼盖的梁、板走向,以便让更多的楼面竖向荷载直接传到核心筒,加大其筒壁的竖向压应力,以提高核心筒的受剪承载力和抵抗倾覆力矩的能力.②当核心筒的高宽比值较大时,宜在顶层及每隔若干楼层的设备层或避难层,沿核心筒的纵、横墙体所在平面,设置整层楼高的外伸刚性析架(刚臂),加强核心筒与外圈钢柱的连接,让外圈钢柱与核心筒连成一个整体抗弯构件,以加大整个结构体系的抗推刚度和抵抗倾覆力矩的能力,减小结构的顶点侧移值和最大层间侧移值.
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4.3 结构优缺点
该体系在我国应用极为广泛,目前新建的高层、超高层建筑几乎都采用了这种结构体系,但是虽然混凝土筒体抗侧力的效果较好,具有节约钢材、降低造价,施工方便等优点,但由于核心筒与钢外框架的延性、刚度严重不匹配.这种结构体系在历史上曾有过震害破坏记录.且混凝土筒体与钢框架的连接较为复杂,施工进度不匹配,施工精度要求较高,在美国和日本都不提倡.虽然住宅中卫生间、厨房等部分可以看做是一小筒体,但是其对结构的有利贡献在结构计算当中建议不予考虑.该体系在多层住宅当中的应用还需要进一步的研究.
5.错列桁架钢结构体系
5.1 体系简介
错列桁架结构体系是一种新型结构体系主要适用于中、高层住宅、旅馆、办公楼等平面为矩形或由矩形组成的钢结构房屋,在美国、澳大利亚等国家已有不少应用,但在我国基本还是空白.错列桁架结构体系,可获得两倍柱距的大开间,在建筑上便于自由布置,在结构上便于采用小柱距和短跨楼板,使楼板厚度减小,减轻结构自重.由于没有楼面梁格,层高可以减小并且美观.在顶层和第二层,用立柱或吊杆支承楼面,可使顶层或一层做成无柱或很少柱的大厅.便于顶层作餐厅或多功能厅,底层作车库.桁架跨中节点间可不设斜杆,做成矩形门孔,设置走廊或连通相邻房间.
5.2 结构优缺点
1)其主要优点:①室内无柱,开间大,建筑平面布置灵活,②楼板直接支承在相邻柱列的上下弦上,不需设楼面梁格,降低层高,节约造价,③柱、桁架预先在工厂制作,现场安装方便,施工周期短.
2.)其主要缺点在于:①桁架对住宅建筑平面设计有影响.②抗震性能待进一步研究.
6.结构体系综合比较分析
根据以上对多层钢结构住宅结构体系的介绍,我们可以明确地得出各种结构体系的优势和弊端,在设计选择钢结构住宅的过程中,应当注意不同结构体系的特点,扬长避短.对于多层钢结构住宅体系的选择不仅要按照安全可靠、经济合理和施工方便的等原则,结合建筑功能、建筑模块及建筑维护等要求合理选用,还要从满足建筑的使用功能出发,节约投资考虑.
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