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概述轻钢结构的住宅设计摘要:钢结构住宅具有节约能源、施工迅速、抗震性能好符合环保及适应产业化生产等优势。本文主要分析了目前国内常用的结构体系选型、主要构件设计等应用问题。关键词:住宅设计；钢结构体系；结构选型；节点设计;围护结构中图分类号：[F287.8]文献标识码：A文章编号：一、前言轻钢结构住宅相比于传统住宅有其突出的优点：轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高商品化程度高。现场施工速度快主要为干作业有利于文明施工。钢结构建筑是环保型的可持续发展产品。自重轻抗震性能好。综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。随着我国钢产量的快速增长对用钢政策由限制用钢到合理用钢到积极用钢国务院1999年颁发的72号文件提出要发展钢结构住宅产业在沿海大城市限期停止使用粘土砖。因此开发轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究中的热点。不过多层轻钢结构的研究还处于起动阶段研究力度还不够实际设计和施工还存在不少争议和问题。这些都急需解决以利于轻钢住宅在我国健康快速发展。结构体系选型对低、多层住宅目前国内常用的结构体系主要有：冷弯薄壁型钢体系构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件可单独使用也可组合使用杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证抗侧能力较差一般只用于1～2层住宅或别墅。目前这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架门窗设置灵活可提供较大的开间便于用户二次设计满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用运用在低多层住宅中一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证因此设计施工时须慎重处理。框架目前这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架门窗设置灵活可提供较大的开间便于用户二次设计。钢框架考虑楼盖的组合作用运用在低多层住宅中一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证因此设计施工时须慎重处理。框架支撑体系在风载或地震作用较大区域为提高体系的抗侧刚度增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为多重抗侧体系而且梁柱节点柱脚节点可设计成铰接、半刚接施工构造简单基础主要承受轴力体形较小因此成为人们青睐的对象。框架支撑体系又分为中心支撑体系和偏心支撑体系中心支撑体系包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形或V形支撑和K形支撑等；偏心支撑系指支撑斜杆一端与梁相连支撑轴线偏离柱轴线交点在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成一段称为消能段的短梁。框架剪力墙体系在低多层住宅中可以应用传统的剪力墙体系如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接便可形成新型剪力墙。另外美国澳大利亚等国还开发了交错桁架体系比较新颖。主要构件设计柱前已述及钢结构住宅一般为大开间框架柱在两个方向都承受较大的弯矩同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面强弱轴惯性矩之比3～10势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大双向弯矩接近梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱不仅截面受力合理同时可以提高框架的侧向刚度防火性能好而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此尽管平面受力结构中选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向但由于缺乏相应的规范、规程目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂不利于工厂制作和现场施工应加大力度开发研究。楼盖在多层轻钢房屋中楼盖结构的选择至关重要它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板现浇钢筋混凝土板以及钢－混凝土叠合板而以第一种最为常用。目前在多层轻钢房屋整体分析时还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用即使设置抗剪键也偏保守地假设钢结构承受全部荷载这样不仅增加材料用量和结构自重反而会造成强梁弱柱的不利情况。支撑体系支撑分中心支