钢结构高层住宅的优缺点范文
钢结构高层住宅的优缺点篇
【关键词】建筑结构;住宅建筑;钢结构;建筑设计
【】,
,,,。
【】;;
;
中图分类号:文献标识码:文章编号:
随着城市化进程的不断加快,一座座高层民用住宅拔地而起,现代化高层住宅中应用最普及的便是各式各样的“钢结构”——轻钢结构、重型钢结构、混组合钢结构等,在现代化高层住宅中得到了重要的运用。
尤其是随着人们对绿色节能环保意识的提升,建筑钢结构应用在住宅建筑主体结构中已显出了大势所趋的势头。
随着钢产量的逐步提升,钢结构专用的热轧型钢、特厚板等均在我国建筑行业市场得到了大力发展。我国目前正在以迅猛的势头发展钢结构住宅产业化进程。二通过研究钢结构住宅设计,将直接影响着我国住宅产业的发展前途及发展水平。
基于此,笔者仅就我国高层住宅钢结构设计展开了如下探讨:
钢结构住宅的主要特点
要想将钢结构更加科学有效的运用到住宅建筑设计中,
首先必须对其所特有的优缺点进行全面的了解:
.钢结构住宅的优点可参见表-所示:
优点分析
施工周期短钢结构构件可以实行工厂化的生产,所以在施工现场的构件都是成材,可以直接安装
空间大钢材的抗压能力和抗侧弯强度比混凝土大,
因此,在相同的强度下,可以增大有效空间
可循环利用建筑物在拆除后,可以实现二次利用
表-钢结构住宅优点分析
.钢结构住宅的缺点:
()钢材的耐火性能低于混凝土结构,
当在摄氏度的时候,钢材就会失去它的强度和刚度。
()有的钢材的耐腐蚀性能也差,在一定的环境下,容易和空气中的氧分子进行化学反应,
生成氧化铁,同时当氧化铁的含量达到一定的程度时,就会因应力集中,而造成钢结构损坏,影响钢结构的使用。
设计步骤及思路
基于以上优缺点分析,
笔者以为高层住宅设计中必须按照以下步骤进行:
.判断钢结构是否适用于该建筑结构
钢结构一般适合用于一些跨度大、高层、建筑结构体型复杂、吊车或荷载重量大、密封性要求高、经常可装拆或能活动的建筑结构。
.结构的布置及选型
钢结构设计中,
必须将“概念设计”融入到整个设计过程当中,它在结构的选型及结构布置阶段显得更加重要。
通过“概念设计”的融入,可在工程设计早期迅速有效的进行比较、构思和选择。
所得的结构方案也比较易于进行正确的定性、易于手算,并有效避免结构分析阶段出现的不必要繁琐运算。
.预估截面
建筑结构选型布置结束以后,还需要对构建的截面进行初步的估算。该估算步骤主要是对支撑和梁柱等断面的尺寸及形状进行的假定。
通常可选择焊接型钢、轧制或槽钢截面的钢梁等。根据支座和荷载的基本情况,通常截面高度在跨度的/-/之间进行选择。根据梁间侧向支撑间距同时按/限值来去顶翼缘宽度,通过该方法可有效回避钢梁整体稳定的繁琐复杂计算。
该过程一旦将截面的高度和翼缘宽度确定以后,即可将按照规范中局部稳定的构造来预估板件厚度。
柱截面按照长细比进行预估。一般情况下,,
简单选择值在附近。同时结合双向受弯、轴心受压或单向受弯等不同,可选择星钢截面或钢管等。
.结构分析
结构分析在当前钢结构设计中,一般为线弹性分析,
如果相应条件允许,可考虑。目前一些新近有限元软件可通过部分考虑钢材弹塑性能和几何非线性问题,来为更精确的分析钢结构提供有利的条件。
.钢结构各构件的设计
钢结构构件的设计首先解决的是材料选择问题。
一般情况下,为便于工程的管理,
往往为使用较为单一的钢种作为主结构,
结合其经济分析,
也可选择强度不同钢材的组合截面。
目前在现行规范中,构件设计所使用的是弹塑性方法来实现的截面预算,这与结构内力计算弹性方法不相匹配。
随着程序技术的不断更新,一些软件可将验算时未能通过的构件,
从所给定的截面库里选择加大一级,然后进行自动重新分析验算,直到验算通过。
这就是我们常说的截面优化设计的其中之一的功能,大大减少了结构式的工程作业量。
.节点设计
钢结构设计中的连接节点设计是设计的重点之一,
结构分析前,必须充分思考节点的形式。钢结构节点设计包括梁-柱节点、梁-梁节点、柱-柱节点、柱脚节点等。
实际工作中,很容易出现最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致的情况,这种现象必须严格避免。
设计过程中必须确保节点安全可靠,同时选择一些稳定性好、简捷、可靠性好的施工工艺,避免或减少现场出现焊缝连接的现象。按传力特性一般讲钢节点特性分为以下三类:刚性节点、半刚性节点和绞节点。
目前由于刚性节点和绞节点具有施工工艺成熟、受力性强等优点,在工程中得到了较为广泛的推广应用。
.编制图纸
钢结构设计出图主要分为两个阶段:设计图和施工详细图。
设计图主由设计单位进行提供,而施工详细图则是由钢结构制造企业提供,
钢结构制造企业根据设计图来完成相应的而变质工作,有时施工详细图也会由设计单位代为编制。近年来随着钢结构工程师的缺乏和钢结构项目的不算增多的矛盾冲突,使得有设计能力的钢结构企业参与到工程施工详细图编制的现象十分普遍。
.高层钢结构住宅设计中的结构形式
目前框架体系在多层钢结构住宅中得到了广泛的应用。
其结构的纵横向均设置成为钢框架,同时又十分灵活的门窗设置,为住宅结构提供了较大的开间,以便后期用户的二次设计,满足住宅用户的各种生活需求。
.厨房、卫生间的设计
厨房和卫生间的设计同样是钢结构住宅设计中的重点。由上述中钢结构的特点我们可知,钢结构材料的防腐能力相较混凝土等材料较弱,
而住宅中的厨房和卫生间又是用水较多的提防,因此厨房和卫生间的防水处理在设计环节中非常重要。其他建筑体系中,通常运用材料防水和结构防水两种方法。钢结构中,
结构防水要比其他防水效果好。总之要结合工程的实际情况来确定结构体系。
总而言之,随着高科技的不断发展,
人们的生活方式及生活观念将不断变化和更新,同时对住宅的功能、质量等也提出了更为严格的要求,为此,
钢结构住宅设计必须综合考虑这些不断发生变化的因素,将其按照相互适应、相互协调的原则,进行整体化布局设计。钢结构同时又是最合适当前住宅弹性设计的结构体系,
符合我国住宅产业化发展的根本目标,
同时符合可持续发展的战略目标,对提高城市建设、保护耕地等均有十分重要的重要,
只要我们设计中注意将其优缺点科学合理的分析利用,钢结构住宅将是最值得广泛推广应用的建筑结构形式。
【参考文献】
[]王宏,欧阳超,徐聪,
叶光伟,严小霞。深圳大运中心体育场钢结构安装关键技术[]。施工技术,():-。
[]宁增根,
杨政。多高层建筑钢结构工程工地现场焊接技术探讨[]。城市建设理论研究(电子版),
():-。
[]李国胜。多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造[]。北京:中国建筑工业出版社,:-。
钢结构高层住宅的优缺点篇
关键字:高层住宅;结构选型;优化设计
:--,。
:-;
;
中图分类号:文献标识码:文章编号:
引言
在顺应人们急剧增长的住房需求下,高层住宅的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上,
逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。这不仅要求建筑满足功能多样,建筑风格提高,还要满足城市发展的景观需求。
高层住宅在延续最初的结构形式和框架设计的基础上,还应对建筑中的相关因素进行优化设计,使得住宅不仅满足基本的功能需求外,还能在设计水平上有进一步的提升。
控制高层住宅结构选型的关键因素
.高层住宅结构中新型材料的选型
高层建筑结构材料的发展从最初选用铸铁和钢材作为框架主体材料,演变到使用混凝土材料作为主体框架承重材料,最终结合发展成为采用钢筋混凝土材料并在巴黎的弗兰克林公寓大楼中得到首次应用。在这几十年的时间里,
混凝土钢结构形式并没有得到较快的发展,
只是在高层建筑中零散的使用,
在看到钢结构的众多优点的同时,因其造价较高和由于建筑物高度增加结构所受内力变换等原因,对性价比高材料的需求不断增加,所以加快对优质建筑材料的研究、开发和选型也成了建筑业发展的重点方向。
.高层住宅中结构体系的选型
.。高层住宅结构合理选型的重要性
高层建筑的发展不仅节约及充分利用城市土地资源,
还能节省市政开销,增加城市吸纳能力,缓解群众住房紧张心理。所以在高层住宅带来种种利好效益的同时,因其规模、高度和复杂性的增加,
也显示出合理进行结构选型的重要性。在进行合理选型时不仅要考虑工程造价和投资能力等商业因素,还应考虑施工条件、技术能力以及材料和能源供应等技术问题,使得建筑在不仅满足功能和工期需求外,
也能做到经济、合理。
.。高层住宅的常见结构形式
)在一般高层建筑结构体系中主要采用框架、剪力墙、筒体及框架-剪力墙、框架-筒体、筒中筒等结构体系
)复杂高层建筑结构一般指带转换层的结构体系,
悬挑、带加强层或连体结构体系,平面不规则结构体系也属于复杂高层建筑,在进行结构选型时要进行单独设计。
)近些年还出现了一些新颖的高层建筑体系,
如巨型框架、脊骨和束筒体等结构形式。
.。如何进行高层住宅的结构选型
在进行高层住宅的结构选型时,
应该遵循以下原则:首先,应进行明确合理的简图计算和地震传递路线分析。其次,在设计时应设立多道抗震防线,
避免出现因部分结构或构件失效导致整体抗震能力下降或丧失的现象。最后,
要确保刚度和承载力的均匀分布,避免产生应力集中或塑性变形等现象,保证结构具有良好的抗震、抗变形和承载能力。下面列举出几种结构体系:
)框架体系。
纯框架结构宜用于层以下的高层住宅建筑,该结构的优点是制作安装简单,
整体刚度和承载力分布均匀,但也存在侧向刚度较小的缺点。
)钢框架―支撑结构其特点是能够双重抗侧力,在遇到地震时支撑系统能够避免破坏且内力能够重新分布到框架,这就是所谓的双重抗震防线。
该结构的抗震原理为水平力由框架和支撑系统共同承担。在设计时可根据水平力作用的情况及建筑物的高度来调整支撑数量、形式及刚度。
)钢框架―钢筋混凝土核心筒混合结构的主要特点是其抗震性能取决于混凝土核心筒。设计时要考虑核心筒的高宽比小于,因为高宽比大的结构容易超过设计规范中要求的水平位移的极限值。
该结构在我国度地区有广泛的应用,在度地区的应用较少。
)筒体结构因其内外筒均可形成较强抗弯刚度,
也能达到钢框架―支撑结构的双重抗震效果,能够较好的承受水平力,所以该结构是高层住宅结构中较好的受力结构。
)巨型体系随着城市建设的发展出现的新高层建筑结构体系,
它是由常规结构构件组成的次结构与巨型梁和巨型柱组成的主结构共同作用不同于常规梁柱概念的新型结构体系。
.高层住宅结构中建筑基础的选型
关于高层住宅结构中建筑基础的选型是高层建筑下部结构选型的重要组成部分。地基作为承受来自高层巨大载荷在受体,其结构形式的选择不仅关系到整体结构的安全性,同时也是影响工期和造价的重要因素。
高层基础的选型设计应该满足以下几方面的要求:首先,在地震区进行高层住宅的建设时应选择抗震有利地段,如果条件不允许应在进行建设时采取可靠措施,避免地震时导致过量下沉或地基失稳。其次,
在进行基础的选型时应进行测算保证天然地基或复合地基满足承桩要求,
差异沉降量和总体沉降量在规范允许的范围内。
高层住宅的基础设计选型应充分考虑以下因素的影响:
)对建筑用地的地质条件进行准确合理的勘察,根据所提供的地质资料进行分析和判断,掌握地质条件的复杂和多变性,地质条件是影响高层住宅基础选型的重要因素。
因为建筑用地的地质条件还具有隐蔽性,所以在施工过程中应该根据地质条件的变化灵活修改设计。
)因不同的上部结构对基础形式的要求也各不相同,
在进行基础选型还应充分考虑不同上层结构对基础的要求,对于因地基不均匀沉降敏感度不同的上部结构,应选择加固或刚度较大的地基形式以保证基础选型的合理性。
)因地震对高层建筑的安全性影响较大,所以抗震性能也是影响基础选型的重要因素,在地震敏感区域,
应考虑基础可能出现变形、沉降不均或倾覆等现象保证基础选型的安全性。
)高层住宅的基础选型还应充分考虑构造要求和使用要求,如满足埋深、人防和地下车库等各种建筑具体要求。
)在根据建筑的层数、高度及结构特点、载荷大小选择最佳基础形式的同时,还应充分考虑造价和施工条件等经济因素。
高层住宅基础形式通常有以下几种:首先是适合土质较好、层数不多的柱下独立基础。
当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,
锚入长度≥。其次是适合于土质一般、层数不多的交叉梁基础。再次是刚度较弱,
适合层数不多土质较弱或层数较多土质较好的片筏基础,
该结构在基岩埋置很深,
地下水位较高但地表有一定承载力和一定厚度的情况下,表现出较桩基工期短和节省资金的优点。
关于如何优化高层住宅结构选型的设计
.对于高层住宅结构选择优化的必要性
通过对高层建筑设计方案选择、机构体系及地基基础的优化设计,是减低工程造价成本实现经济利益最大化的有效手段,
还能使技术和方案得到进一步的提高,缓解技术控制资本对立的现象。同时通过优化设计可以使建筑不仅满足基本的功能需求,
还能在适用、经济、美观及安全等多方面得到提高,对于工程成本的降低和建筑质量的提高也是衡量设计和优化人员专业水平及能力的重要标准,
所以在进行高层住宅设计时进行合理优化对技术和经济都具有较高的必要性,应该得到设计人员的重视。
.对高层住宅结构设计方案的优化
结构设计方案的选择和优化是降低工程造价、保证工程质量的重要方面。
在进行总体结构方案的构思时,不仅要体现整体概念,还要充分利用和发挥构件在整体中的最佳受力状态。整体结构不仅满足刚度和承载力的要求,还能做到受理和传力途径简单、明确。
达到安全和可靠的高度统一的同时,处理好构建与整体结构之间的关系,尽可能保证结构选择的合理性,
避免或降低因载荷分布不均或地震等外力造成结构扭转的现象。
.对高层住宅结构体系选型的优化
对高层住宅的结构优化,要遵循以下原则,首先要选择抗震、抗风性能好且经济实惠的结构体系,重视结构的可靠稳定性,
选择适用的材料及进行必要的加固都是合理优化的目的。
在保证结构安全性的同时,
考虑到结构的耐久性及长期的维修费用成本也是设计者在优化时要考虑的因素。其次要重视结构选型与平、立面的规则性,这不仅使设计更加合理还能减少为抵抗不必要应力的材料用量。
.对高层住宅建筑基础选型的优化
对高层住宅基础方案进行优化首先要确保图纸勘察资料真实可靠,地基和桩基的承载力及图的参数至关重要,详尽准确的地质资料是确保基础设计可靠稳定,
工程造价经济合理,工期和施工满足要求的重要保证。
基础方案的优化是一项系统复杂的工程,
不仅要求设计合理满足相关规范标准的要求,还应做到计算准确,
构造合理,有度有量。
要在充分吸收已建工程的实践经验基础上,全方面的考虑空间利用、埋深和沉降缝等因素,尽可能做到合理选择和优化。
高层住宅的优缺点
.高层住宅相对于其他住宅的优点
高层住宅相对于普通多层住宅的优势主要表现在以下几个方面:首先,
高层住宅能明显的节约建筑用地,建筑密度是显示这方面优势的重要数据,
研究表明在相同的容积率条件下,
高层与多层的建筑密度之比为:,
与此同时还增加了消费群体的购买意愿,有利于社会价值和经济价值的双重实现。
.高层住宅相对于其他住宅的缺点
在分析了高层住宅相对于其他住宅的优点后,因所有事物都具有利弊的两面性,高层住宅也不可避免的具有相应的缺点:首先,
由于高层建筑的投资和成本较高,
钢材及混凝土的用量较多,在容积率提高的同时并没有给降低房价让出很大的利益空间,在价格方面与多层相比没有明显优势。
其次,由于高层住宅的设计难度较大,尤其是塔楼的设计在朝向和通风方面很难做到每户都合理。
最后,是人们所熟知的高层建筑高公摊和高物业费的问题,
因高层建筑中的配套设施较多层中的高级,在维修和维护这方面的成本较高,给购房之后的房主造成一定的经济困扰。
结语
在经济发展、人口增加、城市建设等多方面因素的推进下,我国高层住宅的建设呈现出发展的必要性和发展的可能性。设计人员在熟悉掌握高层建筑的选型基础上,充分考虑建筑的成本、稳定性、功能性及耐久性的基本要求并进行合理优化的前提下,还应在满足和符合国家相关标准和规范的要求,
在努力提高自身设计素质,对高层住宅的结构及美观进行合理优化,使我国的高层住宅在可预见的未来得到可持续发展,并达到更高的水平。
参考资料:
[]贺杨,张永胜。高层建筑结构优化[]。山西建筑,,():-。
[]张感平。高层住宅结构设计[]。江西建材,
,():-。
[]钱锋。可持续理念下的健康高层住宅设计[]。住宅设计,
,():-。
钢结构高层住宅的优缺点篇
关键词:钢结构;住宅;结构形式。
钢结构住宅在欧美日本等经济发达国家的发展已经有几十年的历史了,凭着良好的抗震性、灵活可变的空间划分、环保等优点,
迅速发展壮大。与之相对应的是国内钢结构住宅方面才刚刚起步。
制约钢结构住宅发展的根本原因是生产力上的落后。年,我国钢产量首次突破亿吨,成为世界第一产钢大国。对用钢政策由限制用钢到合理用钢再到鼓励用钢,
这为发展我国钢钢结构住宅发展创造了极好的时机。同时政府及时提出在建筑业中提倡使用钢结构,在组织上采取了一些措施,并且调整了政策,
出台了一系列的积极发展的方针,也编制了一些相应的规范、规程及计算软件。钢结构住宅作为住宅产业化的发展方向之一,
也进入实质性启动阶段。
钢结构住宅由于其自身的优点,在实际当中得到人们的青睐。其结构形式是有很多的,每种形式所适用的范围和情况也是不尽相同的。
。低层(~层)结构体系
.框架结构体系
这种体系在低层钢结构住宅中得到较早的应用,
它构造简单,施工速度快,技术难度小,
同时由于低层住宅对水平荷载的要求不高,
避开了框架结构弹性刚度差的缺点。梁与柱之间的连接采用刚接,各部分刚度分布均匀。框架体系是一种延性体系,在建筑设计和平面布置上还具有很大的灵活性。
.轻钢龙骨结构体系
这种体系是随着钢结构技术不断成熟而产生的,已经成为低层钢结构住宅主要的结构体系之一。从目前国外已经应用的轻钢龙骨结构体系来看,它主要可以分为:冷弯薄壁型钢格构式结构体系和热轧型钢龙骨结构体系两种。
冷弯型钢截面形状合理,力学性能良好,与截面积相同的热轧型钢相比,
其回转半径可增大%~%,截面惯性矩和截面抵抗矩可增大%~%。此外,冷弯型钢因材料冷加工后出现的冷弯效应现象可使其强度有所提高。
目前由于我国的发展情况,别墅类建筑不是我国住宅消费的主要对象。
但是随着我国经济的高速发展,人民生活水平的不断提高,尤其是大量新型城镇的建设以及建设现代化农村的推进,
冷弯型钢具有广阔的发展市场和潜力,值得我们注意。
。多高层结构体系
.纯框架结构体系
钢框架结构体系出现的比较早,是一种成熟和基本的结构体系。可分为半刚接框架和全刚接框架,
半刚接框架的梁柱连接节点不承受荷载产生的端弯矩;全刚接框架的则需要考虑。
由于钢框架结构的抗侧力刚度较小,所以建造高度受到限制,一般不超过层,如果过高的话,需要加大加强结构截面和节点设计,
导致不经济。
.框架—支撑体系
该结构体系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—支撑体系,
简称框—撑体系。由于支撑部位的不同框—撑体系又分为中心支撑和偏心支撑。
中心支撑(轴交支撑)的特征是:支撑的每个节点处,各杆的轴心线交汇于一点。偏心支撑(偏交支撑)的特征是;支撑斜杆与梁、柱的轴线不是交汇于一点,而是偏离一段距离,
形成一个先于支撑斜杆屈服的“消能梁段”,偏心支撑框架的每根杆件应至少有一段与框架梁连接,并在斜杆与梁交点至柱之间或至同一跨内另一斜杆与梁交点之间形成消能梁段。
.框架—剪力墙体系
在框架结构中设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗水平荷载,就组成了框架一剪力墙结构体系。
钢框架一剪力墙结构中,由于剪力墙刚度大,
剪力墙将承担大部分水平力(有时甚至可达%~%),
是抗侧力的主体,整个结构的侧向刚度大大提高,
钢框架则承担竖向荷载,
提供了较大的使用空间,同时也承担少部分水平力。该体系可细分为:
钢框架-混凝土剪力墙体系、钢框架-带缝混凝土剪力墙体系、钢框架-钢板剪力墙体系是以及钢框架-带缝钢板剪力墙体系。钢框架-剪力墙结构比钢框架结构的刚度和承载能力都大大提高了,
在地震作用下层间变形减小,因而也就减小了非结构构件(隔墙及外墙)的损坏。这样无论在非地震区还是地震区,
这种结构都可用来建造较高的高层住宅,在我国己有很多工程采用。此类结构体系适用于抗震设防烈度为度或度、总层数超过层的钢结构房屋。
.框架—混凝土核心筒结构
该体系是以卫生间(或楼、电梯间)组成四周封闭的现浇钢筋混凝土核心筒,
与热轧型钢框架结合成组合结构。筒体角部可配置小钢柱以增加延性并方便安装。其优点是结构受力分工明确,核心筒抗侧移刚度极强,主要承担水平荷载(占结构抗侧移总刚度的%以上);
由于是现浇核心筒,
卫生间的防水性能佳,
可有效避免其他结构形式因施工不当容易渗水造成的钢构件锈蚀;可采用滑模施工,施工速度介于纯钢结构和混凝土结构之间,经济上比钢筋混凝土结构略高。国内己有较多的应用经验,
如果建筑结构布置合理,
结构抗震设计设防妥当,是值得推广的一种多高层住宅结构形式。
①多层(层)钢结构住宅结构体系优选:
度区:框架一支撑体系(型钢柱)和框架一支撑体系(钢管混凝土柱)的最终性能指标差不多,钢框架一筒体体系不理想。
度区:框架一支撑体系(钢管混凝土柱)最优,框架一支撑体系(型钢柱)次之,钢框架一筒体体系最差。
②高层(层)钢结构住宅结构体系优选:
度区:框架一支撑体系(钢管混凝土柱)最优,框架一支撑体系(型钢柱)次之,钢框架一筒体体系在最后,
但三种方案的差别并不大。
度区:框架一支撑体系(钢管混凝土柱)最优,框架一支撑体系(型钢柱)次之,钢框架一筒体体系在最差。
③高层(层)钢结构住宅结构体系优选:
度区:钢框架一筒体体系最优,
框架一支撑体系(钢管混凝土柱)次之,
框架一支撑体系(型钢柱)在最差,但三种方案的差别并不明显。
度区:框架一支撑体系(钢管混凝土柱)最优,框架一支撑体系(型钢柱)次之,钢框架一筒体体系最差,
但三种方案的差别并不明显。
。结论及建议:
①框架结构:开间大、使用灵活,
受力明确,框架杆件类型少,其缺点:侧向刚度较差,
层间位移较大,
根据其受力特点看出该体系一般更适用于层以下的多层建筑,不适于强震区的高层建筑;而且用于高层建筑经济性相对较差。
②框架—支撑结构:由钢桁架组成的支撑,
与剪力墙相比在达到同样的刚度下其重量要小。用于高层住宅结构,
经济性好。其缺点:构件节间尺寸较小,导致支撑构件及节点数量均较多。传力路线较长,抗侧效果较差。
该体系比纯框架体系侧向刚度大,常用于多层及高层钢结构,
应用较广;
而且当房屋层数较高时,该体系要比纯框架体系经济。
③框架—剪力墙结构:这种体系总体来说受力性能良好,支撑构件相对较经济,且能与隔墙布置相结合。
不足之处是现场安装比较困难,制作比较复杂。该体系同框架-支撑体系一样,常用于多层及高层结构,应用较广;
而且从受力特点看出,
带缝剪力墙体抗震性能较好,较适用于地震区。
④框架—筒体结构:侧向刚度大于钢框架结构,结构造价介于钢结构和钢筋混凝土结构之间。在水平地震力作用下,混凝土核心筒开裂,将导致结构刚度减小,
而加大钢框架的剪力,
钢框架需按双重抗侧力体系设防,另外混凝土核心筒的施工误差远大于钢结构。
参考文献
[]。冯瑞多高层钢结构体系概述[]工业建筑年第卷增刊
钢结构高层住宅的优缺点篇
关键词:钢结构混凝土结构抗震发展方向
一、钢结构与混凝土结构在抗震效果中的比较:
、钢结构在抗震中的优缺点:
钢结构是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。
钢结构在国外地震高发地区应用十分广泛,钢结构与其他的建筑结构相比其强度高,自重轻、刚度大,
由于钢材料的匀质性和韧性好,可有较大变形,
承受动力荷载,抗震能力优。并且钢结构工业化程度较高,
可以快速准确的完成装配;可以回收利用顺应低碳环保的建筑理念,近年来我国的钢材生产技术已经跃居世界前列,
钢材产量已经位居世界第一,虽然钢结构的成本较高,但是在影协地震多发地带以及防震的重点建筑上使用钢结构建筑房屋的条件已经具备。
钢结构在其应用中也存在着一些问题,
在低温或者因地震等引起的强烈震动时容易发生脆性断裂。另外由于钢结构对化学物质的耐受力不强容易受化学物质侵染,发生腐蚀,
影响其抗震能力,
与我国年产权的住宅政策不符。钢结构的抗震性较好但是其耐火性较差,在建筑设计之初就要综合分析二者的平衡,在防火以及防震上做出选择与平衡。
在钢结构被广泛应用中也发生了一定比例的事故,总结事故不难发现钢结构在其结构中存在的主要缺陷有:失稳,
失稳还有整体失稳和局部失稳两种,由于钢结构的构件强度较高,
界面相对较小,
再加上长期的超过允许值的压力的情况下就会发生局部失稳,进而造成整体失稳;或者由于刚才自身存在缺陷在设计以及建造时为引起高度重视,造成失稳;
在钢结构安装的过程中由于吊点的位置不同造成杆件受力变号造成失稳。腐蚀,腐蚀是刚才的普遍现象,但是普通的钢材腐蚀速度较快,再加之空气或者建筑物内部的湿度较大,
腐蚀的速度进一步加快,从而削弱了钢材的抗震能力,每年我国腐蚀掉的钢材的占其钢材总量的%左右。普通刚才每年平均腐蚀.-.。过去对于外露钢材仅仅是喷涂(刷)两道防锈漆,
实践证明,由于施工中不可能用涂料把空气完全隔绝,在使用时也缺乏定期维护措施,所以这种作法效果并不显著。
用镀锌、喷铝等消极作法,其成本和效果也不太理想。火灾,钢材在达到-℃之间时,钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量将急剧下降,
由于地震往往能够引起局部的火灾,所以防火性能差的建筑在抗震方面已存在隐患。
、混凝土结构在抗震中的优缺点:
框架结构又可称为混凝土结构即由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱,组成骨架,
再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成的住宅结构。
目前,高层住宅的建筑结构主要采用混凝土结构。目前应用的方式多以剪力墙的形式为主,
即建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时,这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。剪力墙即由此而得名(抗震规范定名为抗震墙)。因为剪力墙的刚度大,
容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的位移限值。在地震作用下,
其变形小,破坏程度低,可以设计成延性抗震墙,大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形,耗散地震能量,
在与其他结构共同工作的同时,能吸收大部分的能量,降低其他结构的抗震要求,在设防较高的地区(度及区以上地区)优点更为突出。
五年级作文发言稿
混凝土结构的建筑自重较大,施工复杂,工序众多,
施工工期较长,施工的过程中受天气以及气候的影响较为明显,一旦破坏修复难度非常大,甚至没有办法修复,混凝土应用到现在裂缝仍然是最常见以及最难解决的问题。
混凝土的裂缝主要是由于混凝土在干燥之前受到干热或者大风天气影响,在没有强度的前提下失水过快,
或者在混凝土浇筑过程中温差较大,再或者由于地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所造成的,不管那种裂缝对混凝土的抗震都会产生较大影响,
虽然目前针对混凝土的裂缝进行了诸如控制混凝土的用水量,选择合适的温湿度的天气进行混凝土浇注,加强建筑物地质监测,打好地基等一系列的调整措施,甚至在出现裂缝偶进行树脂浇灌,
表面封闭,钻孔嵌塞等等补救措施,但是混凝土裂缝的难题尚未根除,仍然极大影响着混凝土结构建筑物的抗震性能。
、钢结构与混凝土结构在抗震中的比较:
两种结构相比较,在建筑的效率、相对的稳定性上,钢结构有非常明显的优势;从建筑的成本以及建筑的普及性上讲混凝土结构有着不可取代的优点,
相信在未来很长一段时间内这两种建筑结构仍然会并行出现在建筑当中,根据建筑地区的地震等级选择合适的房屋构造,采用新的技术规避技术本身的缺陷仍将是这两种建筑的主要发展趋势。
二、钢结构以及混凝土结构在抗震应用中的发展趋势:
、在钢结构方面:近年来在钢结构方面建筑学家不断的在尝试新的材料以及构架方式,新的焊接方式来改善钢结构对地震的耐受力。
在应对腐蚀方面近年来冶金行业采用在冶炼中加入适量的磷、铜、铬和镍,形成耐腐蚀的合金钢,能在表面上形成致密的防锈层,起到隔离覆盖作用,
不失为一种积极作法。
、在混凝土结构方面:一大批新型材料的混凝土被逐渐应用,例如高性能混凝土、活性微粉混凝土、低温混凝土等等。钢管混凝土的方式逐步在建筑中推广,这种综合了钢结构以及混凝土结构优点的结构逐渐被业内认可,
最近日本又专门针对建筑物的抗震性能推出弹性混凝土极大的增加了混凝土结构的抗震性能。
结束语:
在地震频发的今天,了解各种建筑结构在抗震方面的优缺点,
在根据建筑物所处地区的地壳活动规律,选择合适的建筑结构多防震抗震的减灾工作意义重大。
参考文献:
[]于险峰。高层建筑结构抗震设计[]。中国新技术新产品。
[]张锋,王丰。偏心结构基于位移的抗震设计研究[]。大连民族学院学报。
钢结构高层住宅的优缺点篇
:'。,
,,,
,。
关键词:钢结构住宅;
结构形式;抗侧力性能;产业化发展
:;;;
中图分类号:文献标识码:文章编号:-()--
引言
钢结构住宅以其“环保、节能、工业化”和“绿色建筑”等特征成为了二十一世纪住宅建筑业的主导方向之一。我国对钢结构住宅技术的应用和发展也提出了更明确的要求,为此,建立系统的理论研究和发展规划对钢结构住宅体系产业化的迅猛发展起着至关重要的作用。
国内外钢结构住宅研究现状
现代钢结构房屋建筑体系诞生于世纪初,在一些发达国家的发展己有上百年的历史,工业化生产和预制装配程度较高。世界各国逐步形成自己独特的钢结构住宅体系]。
自年以来,美国就开始发展冷成型钢结构建筑[]。世纪年代,
年对螺栓连接的冷成型构件墙体的抗剪性能进行了研究[]。年。对有石膏板填充的冷成型钢构件墙的极限承载力进行了研究[]。
年。研究了冷成型钢结构住宅中单片墙体以及整体结构在地震荷载下的性能[]。而我国的钢结构住宅发展较晚,与发达国家相比,国内建筑钢结构行业仍是一个朝阳产业,新材料、新技术、新结构体系、新应用领域不断出现。
要加快建设钢结构行业的发展,
对现有建筑钢结构设计规范的更新、完善或补充,以及对新的结构体系和新的应用领域的建筑钢结构设计规范的编制工作显得非常紧急。
钢结构住宅的技术性分析
.钢结构住宅主体结构体系比较钢结构住宅技术体系并不是简单的用钢材替代混凝土和砌体作为支承结构,而是以钢结构为主体结构,另外还包括围护结构、钢结构防火、钢结构防腐及建筑设备的一个综合技术体系。钢结构住宅主体结构体系一般有以下形式:①纯钢框架体系;②冷弯型钢龙骨体系及热轧型钢龙骨体系;
③钢框架支撑体系;
④钢框架-剪力墙系;⑤钢框架-混凝土组合结构体系;⑥错列桁架体系。
上述各类结构形式综合比较如表所示。
在这几种结构体系中,前两种结构体系主要用于低层钢结构住宅,
其他可适用于多高层钢结构住宅。
而且从表中可以看出钢结构住宅的共同缺点为抗侧力性能比较差。为进一步推进钢结构住宅结构体系在国内建筑的应用,对于该结构体系尚需进行深入的研究。
.提高钢结构住宅的抗侧力性能方法轻钢结构住宅的结构体系与传统砖混结构或混凝土结构住宅体系有很大的不同,它主要由轻钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。
而轻钢龙骨体系是一种新型的结构形式相对于其它结构形式的轻钢结构住宅,轻钢龙骨体系的研究和应用更不成熟、不完善,
更需要加强研究力度。关于低层轻钢龙骨住宅的试验和理论研究主要集中研究复合墙体的抗侧力性能的研究,
年武汉理工大学高景辉对轻钢龙骨墙体的破坏模式做了分析,得出自攻螺栓连接破坏时一种主要因素,通过有限元参数分析发现,影响轻钢龙骨复合墙体抗剪性能的最关键因素是自攻螺栓的数量,其次是墙体的尺寸、支撑。
年浙江工业大学郎晟颉在静力分析的基础上研究了复合墙体的滞回性能与抗震性能,得出了随着墙板厚度的增加,
墙体抗侧承载力随着墙板材料不同有不同程度的提高,导轨与墙板的间距对墙体抗侧性能影响最大。
同年武汉理工大学张翠萍对三种不同支撑的轻钢龙骨墙体:轻钢龙骨刚架体系、轻钢龙骨刚架支撑体系、轻钢龙骨刚架端支撑体系,
进行了抗侧力性能分析,得出带支撑的墙体的抗侧极限承载力能满足带蒙皮的组合墙体的抗侧力性能的研究。
钢结构住宅的产业化发展
钢结构住宅有着重量轻、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环保效果好等特点,作为未来住宅的发展方向,人们正在逐渐关注它、接受它。
目前的问题是,我国建筑钢材消费严重偏低,且绝对量相差非常之大。如何加大建筑业中各类钢结构建筑的使用比例,大力推进建筑钢结构产业的快速发展,
提高建筑用钢在国家总钢材产量中的份额,
将是摆在在我们面前的重要课题。由于市场经济尚不完善,建筑钢结构产业的发展过于迅猛,长期以来自发形成的我国建筑钢结构产业链配置存在较严重的问题,而改变这种现状更加需要推进技术创新和成套技术集成体系的应用,
使科技转化为实际生产力,促进住宅产业化的发展。如果我们能实现钢结构住宅的产业化生产,住宅建设及相关产业的劳动生产率将大大提高,其具有的广泛的社会、经济效益会更加明显地展现在社会经济的各领域,
并被市场认可和接受。而进行产业化发展的关键是影响钢结构住宅经济性的主要因素,如施工技术及施工组织设计的选择;钢材的选用;
结构体系设计,围护及其它配套体系的发展及产品更新;
钢结构的防火、防腐处理;原材料价格,尤其是钢材价格的上下波动;部品部件的产业化、社会化水平、标准化生产;部品部件的设计、制造、安装等等。
针对影响钢结构住宅成本的主要因素,从成本控制的角度对供应链管理、产业化、标准化、企业管理等理论,通过加强钢结构住宅领域的供应链管理,
部品部件的生产社会化,住宅区的产业化运作,及公司管理理念的创新、提高管理水平,
国家政策等一系列措施,寻求钢结构住宅的成本控制的对策,
增强钢结构住宅与传统混凝土住宅的竞争优势,从而改善钢结构住宅面临的建造成本较高、市场份额小、
社会对钢结构住宅的认识程度不够等现状,吸引更多的社会主体参与到钢结构住宅建设领域中,
来促进钢结构住宅的基本建设、应用与推广。
参考文献:
[]周涛。钢结构住宅技术体系及其建筑设计研究以多层、小高层住宅为例[]。北京建筑工程学院,
硕士论文,。
[]。。—[]。:,。
[]··。,:~。
[]。。。。。
钢结构高层住宅的优缺点篇
关键词:工民建;
高层建筑;结构选型;影响因素
:,
--。;-,。:;
-;;
中图分类号:文献标识码:文章编号:-()--
高层建筑以其占地面积较小,高层空间利用率较高的优势,有效的缓解了目前城市土地资源紧张与城市人口压力逐年加大之间的矛盾,
使其迅速成为现今建筑工程设计与施工建造的首选类型。就我国目前而言,高层建筑主要用于住宅、宾馆、办公写字楼、以及综合性商业设施等用途中,由于其对高层建筑的使用功能性的要求不同,使其在对于建筑物的内部结构选型中存在着一定的差异性。
在高层住宅的建筑工程项目中,由于其对于功能具有空间较小、分隔墙体较多、各层布局基本相同的特殊要求,在结构的选择时就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构,
此外除了应考虑各组成部分各自适用的结构体系以外,选型中还要考虑两种体系组合的效果是否最佳因为当建筑物包括不止一个主要结构时,它们之间必然存在一定的横向联系,分别对每一结构优化所拼凑而成的整个建筑结构不一定最优,
故结构选型应从整个工程系统,
即主要结构的集合出发进行全局优化决策根据工程的具体情况和条件正确解决结构体系的选型问题。
工民建筑物的基本要求
.美观功能要求
结构是构成建筑艺术形象的重要因素通常人们比较强调结构型式适应建筑造型上的美观性要求,
而易于忽视另一方面,即结构本身的美学效应。结构自身也富有美学表现力,
为了达到安全与坚固的目的,各种结构体系都是由构件按一定的规律组成的,这种规律性的东西本身就具有装饰效果,结构选型的参与者、建筑师们必须注意发挥这种表现力和利用这种装饰结果自然地显示结构,
结构型式与建筑的空间艺术形象融合起来使两者成为统一体。
.结构受力合理性
因为各种结构体系有各自的受力特征,比如在抗风能力、抗震能力整体刚度等各方面各不相同,而选型必须保证结构体系的受力合理,
所以要根据力学上的要求认真比较各种结构体系优缺点,挑选出能入围的几个结构体系,然后再结合其它影响因素作分析,做筛选结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理破坏机制合理等等。
它受环境条件诸如基本风压、设防烈度等影响,
而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同。
.综合考虑不同结构方案对建筑物造价的影响
某些结构材料单价较高但可能给建筑物整体造价带来好处,结构材料对选型的影响下文将展开论述。例如某市三多里高层住宅地面以上层、局部层,
层高.建筑。总高度.为板-柱框架剪力墙体系,采用陶粒混凝土。预制大楼板内外填充墙分别采用及厚的加气混凝土彻块,
每层平均重量仅为./平方米而一般框架-剪力墙体系的高层住宅每层平均重量约为~/平方米,因此该高层建筑采用天然地基箱形基础,而同期建造的另一幢层高层住宅,
为内浇外挂剪力墙体系,采用柱箱复合基础层高层住宅采用天然地基,在某市是仅有的一幢,是一个成功的工程实践。
.结构全寿命期费用
在进行结构方案的经济分析时,通常考虑的是一次性投资费用,这是不够全面的。一幢建筑物在其整个使用寿命期内,
一般为年,还会发生其它费用,如结构的一般维护维修费用、灾后的重建费用等等,而这些费用的数额往往也是不容忽视的。在进行结构选型决策时也应予以考虑。
例如对于一幢高层建筑如果结构方案采用钢结构,则由于钢材易于锈蚀在整个建筑物投入使用后,必须对钢结构构件进行定期的防锈蚀处理和维护,从建筑的整个使用寿命期来看这一笔维护费用的数额是巨大的但如果结构方案采用钢筋混凝土结构则基本上不需要对结构构件进行维护。从建筑的整个使用寿命期来看,
就基本上不存在发生于结构构件的维护费用,当对类似的高层建筑进行结构方案的选择时就要综合考虑权衡各方面利弊从结构的全寿命期,来进行综合经济分析才能得出令人满意的决策结论。
施工水平对高层建筑结构选型的影响建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响。正是大型起重机械及各种建筑机械例如混凝土泵,相继问世才使高层建筑的各种结构型式成为现实,施工水平对建筑结构型式的影响表现在以下两个方面:
一方面,施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,
将给工程建设带来困难。例如选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量,否则将给工程质量带来严重影响。如果决策人员在结构选型时考虑不周也将会给施工单位带来不必要的困难。因此选型时有关设计人员应多与施工单位人员沟通,
共同磋商解决选型中出现的矛盾。
另一方面,
选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件,
同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺不仅影响材料消耗,劳动力工期施工工期的影响已经在经济因素中分析及造价等技术经济指标,
而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施。
所以,在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。
建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响
随着科学技术的发展,新的结构材料如高强砼、轻骨料砼、复合材料中的钢管砼、钢纤维砼等等不断诞生,新的结构材料促使传统结构型式发生变革,
新的结构型式产生,从而不可避免地给结构选型问题带来深刻影响。众所周知在传统的建筑材料中,
钢材符合轻质又高强的条件,在国外高层建筑中很多采用钢结构体系,鉴于我国国情和条件,
绝大部分高层建筑都采用钢筋砼结构体系,且一般都采用普通钢筋砼、混凝土及钢材的强度等级不高,建筑物的自重一般平均在~/平方米。据统计,在我国已建成的高层建筑中,
自重小于/平方米的只占%。而大于/平方米的占%,总的来说,
自重偏大给设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标带来较多不利影响因此在考虑了材料的供应状况的前提条件下,
优先选用能减轻建筑物自重的结构材料是很有必要的。
减轻建筑物自重给整个高层建筑带来的效益有:
.有利于减小结构截面节约建筑材料尤其对于高层建筑下部楼层的柱子影响更大。
.有利于减小基础投资据统计在软土地基地区基础的造价约占土建总投资的%左右。
例如:某市桩箱型基础约占%,随着目前地下室越来越深,这个比例有加大的趋势,所以减轻高层建筑自重对减少软土地基地区高层建筑基础投资有重大意义。
结语
综上所述,在实际工作中,结构设计人员往往由于未能深入了解结构选型的各个影响因素及其相互关系,从而造成结构选型决策的种种失误影响结构选型决策的因素主要体现在建筑物的功能要求,
结构受力合理性经济因素的制约等多个方面,所有的这些确定性的和非确定性的因素都或多或少对结构选型产生影响,在某些情况,不为人们重视甚至被忽略的一些因素往往起着决定性的作用。
因此,在结构选型决策工作中应该综合考虑各种决策影响因素的作用特点和对决策结果的影响度,并将它们综合协调统一起来,这就涉及到高层建筑选型决策方法的合理选择问题。
参考文献
[]李国强。我国高层建筑钢结构发展的主要问题[]。建筑结构学报,
.。
[]王光远。工程软设计理论[]。北京科学出版社,
.。
钢结构高层住宅的优缺点篇
【关键词】可拆卸式;锚环;锚固体系;
工程验算;效益分析;
施工工艺
、引言
目前,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架体系安全技术规范》―中要求,其中第.。条规定“用于锚固的型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型。型钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧”。
第.。条规定“型钢悬挑梁固定端应采用个(对)及以上型钢筋拉环或锚固螺栓与建筑结构梁板固定,
型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置,并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固,其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》―中钢筋锚固的规定”。传统做法中,悬挑脚手架锚固端锚环大多采用?
圆钢加工成型锚环,预埋在混凝土里与梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固,且钢筋锚固长度满足规范要求。
如图所示。
图悬挑架锚环传统及新规范构造做法
对比以上两种做法:①传统做法中,锚环现场进行加工时由于弯折段较多,
操作难度较大,施工单位基本上不会加工端部°弯钩,
且使用后无法回收利用,预埋圆钢用量较大,使用完成只能用乙炔焰割除,浪费严重。②规范构造做法中,
预埋型钢筋拉环应在钢筋绑扎完成后安装,
螺栓固定困难,费工费时,固定欠佳的螺栓在混凝土浇筑时容易走位或破坏,
且需要增加根.长?
钢筋,该做法使角钢和螺栓得到回收,预埋于混凝土中的型钢筋拉环仍需割除,与传统做法并无本质区别,仍无法达到循环使用、绿色施工要求。
近年来,随着民用建筑的快速发展,建筑高度不断增加,尤其是在当下建筑住宅用地紧张情况下,
民用住宅发展多为高层住宅,但由于落地式脚手架一次性钢管、扣件投入量较大,
随着结构层的增高,
落地式脚手架不能满足施工需要;而迫于成本因素,整体提升式脚手架在民用住宅中应用较为有限,主要应用于超高层建筑核心筒施工中。
在实际工程中悬挑脚手架是目前应用最为普遍的一种,取得了良好的效果,虽然型钢可以周转使用,但锚环的数量较大,
也需要对其进行深入研究。本文介绍了可拆卸式锚环锚固体系。
、工程概况
湖南某新居公租房项目位于长沙市东南方向,交通便利。
本工程一期,组团主要由栋层和栋层的一类高层住宅及其商业裙房、栋层幼儿园、以及,组团中庭下部的集中地下车库分别围合而成。,
组团总用地面积为.,
总建筑面积为.。综合考虑本工程外架经济节约和安全可靠性,决定住宅层楼面及其以上采用型钢悬挑脚手架,
每层悬挑一次,每次最大悬挑高度为.,悬挑工字钢锚固端采用可拆卸式钢板锚环进行锚固。
、可拆卸式锚环锚固体系优点
本悬挑脚手架可拆卸式锚环锚固体系具有以下优点:①有较好的通用性和高度的安全性;②安装简便且能够回收和反复周转使用,
不产生废料,满足绿色施工要求;③通过锚固钢板使整个锚固体系与楼板钢筋混凝土形成有效的整体,通过计算及实际施工验证可省去每个型钢悬挑架的根.长?
钢筋;④使用及维护过程操作方便、简单。
、可拆卸式锚环锚固体系应用
综合规范构造及传统式锚环的优缺点,
对其进行如下改进:在加工过程中将型锚环改为根钢筋连接个钢板锚板作为个锚固体系,上部紧固体系改为更容易操作的[,如图所示。
)钢板锚板采用钢材,
大小为××,锚板四周向有螺杆一侧倒圆角,以便于锚固体系的拆除。
螺杆采用直径的热轧光圆钢筋,钢筋上口车丝长度为,并将上口倒圆角。
螺杆与锚板之间采用穿孔塞焊连接,
焊缝应饱满并达到三级焊缝要求。
)紧固型钢采用[,螺栓采用普通螺栓,
考虑外架动荷载,紧固角钢螺栓采用双螺栓进行紧固。
)在浇筑混凝土前给螺杆套上直径的套管,套管长度高于混凝土结构板面,并用胶带将套管上口和螺杆之间空隙封闭,
避免混凝土进入套管。
图型钢悬挑架可拆卸式锚环锚固体系示意
)可在锚板四周各钉根钉子对锚固体系进行精确定位,
并且在浇筑混凝土过程中不会移位,等上述锚固体系安装完毕后即可进行悬挑型钢的安装,安装成型示意如图所示。
图悬挑脚手架可拆卸式锚环安装成型示意
)根据本工程施工实践,
悬挑脚手架可拆卸式锚环安装流程:前期施工准备(满堂架、模板支设、钢筋绑扎完毕)可拆卸式锚环安装(套管及保护胶带一起完成)结构板混凝土浇筑悬挑型钢安装紧固体系安装悬挑脚手架搭设悬挑脚手架拆除悬挑型钢拆除预埋锚环拆除及楼板孔洞修复。
)可拆卸式锚环拆除时应注意不能直接将螺杆全部卸掉,应该在下一层搭设拆卸平台,
上下同时操作将锚环拆除。
、可拆卸式锚环锚固体系验算
计算参数:架体搭设高度(层),立杆纵距.,横距.,步距.,
使用?×.钢管,连墙件为两步三跨设置。
根据《建筑结构荷载规范》―经荷载组合计算得出,单根立杆(不考虑风荷载)轴力=.,最大支座弯矩=.?,最大支座反力=.。
)槽钢承载力验算
抗弯承载力验算:σ=/=/()=.
挠度验算:=/()=.,挠度很小,可不考虑挠度影响。
抗剪承载力验算:τ=/=.
)螺杆强度验算
去除螺纹加工影响,
螺杆净截面面积按照直径考虑,则:==.>.,满足要求。
根据《钢结构设计规范》―中.。-公式
=π/=.>.,
满足要求。
)穿孔塞焊焊缝强度验算根据《钢结构设计规范》中.。-公式,
按照正面角焊缝,作用力垂直于焊缝长度方向计算,则:=β=.>.,满足要求。
)楼板抗冲切验算(见图)
图楼板受冲切承载力计算
根据《混凝土结构设计规范》中.。-公式,
=(.β+.σ,)η=.>.,满足要求。
、可拆卸式锚环应用经济效益分析
本工程分为,,个户型,按照设计要求,其中,
户型需悬挑次(单次悬挑高度
、结语
普通悬挑脚手架锚环采用圆钢预埋在混凝土里,无法回收利用,不利于节材和降低措施成本。
后端可拆卸式钢板锚环安全系数高、施工简单、可循环利用、经济效果良好,是值得推广应用的新型型钢悬挑脚手架锚固体系。湖南某新居公租房项目利用可拆卸式锚环替代原有悬挑型钢型锚环,安全性能和使用性能都达到了设计要求,
符合绿色施工的宗旨,取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[]李国刚。外悬挑脚手架设计与施工的探讨[]。城市建设理论研究(电子版),
()。
[]北京钢铁设计研究总院。―钢结构设计规范[]。北京:中国计划出版社,
。
[]中国建筑科学研究院。―混凝土结构设计规范[]。北京:中国建筑工业出版社,。
[]中国建筑科学研究院。―建筑结构荷载规范[]。北京:中国建筑工业出版社,。
[]中国建筑科学研究院,江苏南通二建集团有限公司。―春暖花开作文建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[]。北京:中国建筑工业出版社,。
[]中国建筑股份有限公司。建筑施工手册(版)[]。北京:中国建筑工业出版社,
。
钢结构高层住宅的优缺点篇
关键词:钢结构,建筑结构体系,钢结构建筑
中图分类号:文献标识码:文章编号:
引言
随着社会步伐的不断变迁,
具有强度高、韧性好、抗震性能优、施工周期短等优点的钢结构建筑正逐渐取代传统的粘土、砖石、钢筋混凝土建筑结构,得到了迅速的发展。钢结构建筑体系的类型有多种,
按其高度可分为低层和多、高层结构体系,
按跨度可分为大跨度结构体系,
超大跨度结构体系。本文主要介绍了不同的钢结构建筑的结构体系。并分析了它们的实例及优缺点,
这对今后的建筑设计有一定的指导意义。
低层结构体系
低层钢结构体系在我国主要应用在大型公共场所,由于较钢筋混凝土等的造价较高,在民用住宅上的应用较少。但在欧美等发达国家,
低层钢结构在住宅、别墅中的应用相当成熟且广泛。不过随着我国经济的不断发展,
钢结构住宅的普及将是一个趋势。
现在所谓钢结构在底层建筑中主要的形式有轻钢骨架的形式和门式钢架两种。.轻钢骨架结构
轻钢骨架体系主要分为冷弯薄壁型钢格构式结构体系和热轧型钢结构体系。该结构体系韧性强,
不宜受到地震和各种侧向风力的影响;
各个部件标准化,
方便施工,
耗时短,因此成本较低;
对空气污染较小,很环保。在现代低层钢结构建筑中具有较高的性价比和经济效益。轻钢骨架体系结构实际上只是相当于一个骨架,
其中用来填充骨架结构的结构主要有:楼板,墙板以及屋面板等。.门式刚架结构
门式刚架结构是以梁和柱组成骨架,内置支撑的结构体系。基本形式有典型门式钢架、带吊车的门式钢架以及带局部二层的门式钢架。
门式刚架结构材料的承载力很好,并且造价低廉。这得益于它自重轻,内力分布均匀的优点。
构件工业化程度高,
构件单元安装便捷。
二、多、高层结构体系
多高层钢建筑体系相比低层建筑体系结构而言,
更要发挥其钢结构本身的材料优势。当然,与此同时,也要满足多高层建筑的建筑规范。多高层建筑主要采用的是框架体系结构,
其中包括:钢框架体系结构、框架-支撑体系结构以及框架-剪力墙体系结构等。.纯框架结构
由梁、柱组成的结构单元称为框架。所谓的框架体系结构是指,
用来抵抗侧力的部件均采用的是框架部件。钢框架结构早在年即已出现,类似于钢筋混凝土框架体系。
框架结构因为简单灵活的特性,在施工建造时能够灵活地为建筑物提供较大的空间和更为合理适用的布局;
结构各部分的刚度比较均匀,施工时材料的选择上会比较简单,操作性强;框架结构较大的延展性和较长的自振周期使得它的抗震性能很好,对地震的影响不大;
框架结构的梁柱构件结构因其独特的优点例如容易实行标准化、定型化以及装配化,这就使我们的设计变得更加简便了。这些很好的优点为钢框架结构在实际建筑应用中奠定了良好的基础。
但是框架结构不可避免的具有自身的缺点,抗侧刚度较小,一般适用于层数不超过层的高层结构,
在较高层建筑上会很容易受到侧向风的影响,危险性较大。.框架-支撑结构在地震时,
如果没有钢框架-支撑体系结构的辅助,房屋就很难再险境中存活下来。
为此我们增加了房屋的支撑结构来加强多层房屋建筑的侧向刚度以及它抵抗水平风的承受程度。这种体系结构的之所以有这种性能,是因为它能够承受住水平力和侧向力,有了这种性能,使得在房屋的层数过高时比单纯的框架结构更加经济可靠。
而且此体系较纯框架结构用钢量少,
节点构造较其他体系相对简单。另外,框架支撑体系结构的使用从整体上提高了房屋建筑结构的刚度,使得整体框架结构能够抵抗侧面的压力。同时,
从抗震特性以及侧向刚度较大的角度来说,框架支撑体系结构属于双重抗侧力体系。上面已经说过,
当楼层高于一定的高度时才有必要使用钢框架的支撑结构,因此在层数较高时适用框架体系结构,这个楼层高度一般是在到层左右。.框架-剪力墙结构下面我们再来介绍框架-剪力墙结构,这种结构是用来抵抗竖向的压力以及侧向力的,
其中框架是用来承担来自竖向和水平的负荷。而剪力墙的作用主要是平均各层框架之间的力,从而承担了大部分的剪力,因此,
剪力墙的结构虽然简单但非常具有实用性。钢框架-剪力墙结构比钢框架结构的刚度和承载能力都大大提高了,无论在非地震区还是地震区,
这种结构型式都可用来建造较高的高层住宅,一般是-层的结构。
其实,钢结构的种类有很多,还有一些比较常用的结构,
例如有交错桁架体系悬挂结构、框架筒体系、矩形框架体系、外交叉桁架体系等,
这里就不一一赘述。
三、大跨度结构体系
近几年来,
大跨空间结构发展十分迅速,并且随着它的飞速发展,这种体系结构已经在建筑行业拥有了不可动摇的地位。主要应用在剧院、展览馆等公共建筑和造船厂等生产性建筑。大跨度钢结构建筑分为平面结构和空间结构。
下面我们来依次对平面结构和空间结构进行讨论和细分。
.平面结构()梁式结构梁式结构体系,主要是桁架。
梁氏结构现在应用广泛,可用于工业和民用的建筑中。
在使用过程中它不会产生水平方向的推力,因此可以用来支撑墙壁,它的制造和安装过程也比较简单,使用十分方便。
在跨度较小时,可以采用实腹式梁式结构;跨度在-及更大时,不能采用梁式结构。()框架结构
框架结构也有很多自身的优点,
例如,
框架结构与梁式结构相比,可以从一定程度上降低建筑物的高度,另外它还从选材以及高度上都降低了成本,因此比梁式结构更加的经济。
目前,主要应用在工业建筑物中。()拱式结构拱式结构主要用于屋盖的设计,受力合理,
比梁式和框架式屋盖结构经济。主要应用在民用公共建筑物中。.空间结构()网架和网壳结构网架、网壳是一种高次超静定空间结构体系。与平面结构不同的是,
这种结构能够承受来自各方面的力或者是负载强度,另外它还有很多的优点,
网架和网壳结构的空间刚度和抗震性能都比较好。
杆件自重较轻,非常节约材料,
可以利用小规格的杆件建成大跨度的结构。
并且杆件规格划一,
适于工业化生产。该体系广泛用于公共建筑及工业厂房等屋盖承重结构。
()悬索结构悬索结构的主要的受力构建就是用来拉东西的索,
这种索可以悬挂在相应的支撑结构上。在使用悬索进行支撑时,由于轴向拉伸作用,
使得钢材的强度得以充分利用;施工方便,费用低;便于建筑建造。
是比较理想的大跨度结构形式之一。
现如今,
大跨度体系结构在建筑结构中使用的非常广泛,但美观性也是需要让人考虑的一个因素,因此在使用这种结构的时候,往往要更注重它的美观性。四、钢结构建筑的发展前景钢结构建筑在我国有广阔的前景,
适应于时代的发展。这是因为钢具有强度高、质量小、韧性好、抗震性能施工周期短等优点以及我们国家发展和环保的需求,使得钢结构建筑能够迅速发展,
甚至成为整个建筑体系中的主流。钢结构应用范围广泛,在住宅建筑、各个行业以及城市规划建设中具有很大的应用前景。
五、结语在钢结构飞速发展的今天,新型的钢结构体系以飞快的速度不断涌现。
我们若想更加正确的选择我们所应使用的钢结构体系,就必须及时去了解每一种钢结构体系的使用性能。钢结构具有强度高、质量小、韧性好、抗震性能好、施工周期短等优点,是一种有利于保护自然环境、符合我国现代基本国情的可持续发展的绿色建筑模式,
可带动各种产业的大力发展,给社会带来大量的经济效益、社会效益和文化附带效益。
参考文献:
【】李天,
门式钢架轻钢结构支撑体系的建模及受力分析,郑州大学,
。
【】冯瑞,多高层钢结构体系概述,
中国矿业大学,工业建筑。