钢结构住宅产业化设计探讨.docx

钢结构住宅产业化设计探讨摘要：钢结构体系由于具有自重轻、抗震性能好、施工周期短绿色无污染等方面的优越性使其在建筑领域得到了广泛的应用。本文主要阐述了钢结构住宅的应用优势并对钢结构住宅产业化设计进行了探讨。关键词：钢结构；住宅；产业化；设计中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：引言在我国大中城市中人多、土地资源少而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下较大范围应用钢结构住宅是我国生产发展到一定阶段的必然产物。一、钢结构住宅的应用优势1、设计制造周期短设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件使得设计周期大大缩短设计中的修改和调整非常方便。同时由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点可以将前期设计和现场的生产手段相结合通过网络计算机和数控机床结合使设计人员在工作室中完成设计后即由工厂的生产线完成产品制作具有极高的效率和精确度可以大大减少项目建设周期。2、有利合理布置功能区间在居住建筑中建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间这样可以根据需求进行灵活隔断使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质限制了空间布置的自由。钢结构住宅可以利用钢材强度高的特点采用大开间柱网布置使建筑平面分隔灵活可以利用非承重墙体灵活分隔室内空间形成开放式住宅。同时利用钢结构连接简单的特点在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小可以增加使用面积提高购房率。3、承载强度高抗震性能好相同的荷载钢结构截面最小相同的截面钢结构承载力最大。在抗震设防区由于钢结构重量轻6层轻钢住宅的重量仅相当于4层砖混结构的重量因此本身所受的地震作用小;而且钢材具有高延性有较好的耗能能力因此抗震性能好结构安全度高。4、施工优势突出综合造价低现浇混凝土需要连续施工在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装可全天候作业。施工现场作业量小减少了施工临时用地对周围环境污染小提高了施工的机械化水平。施工时可以节省支模、拆模的材料由此降低成本大大加快施工速度。资金价值在施工中充分体现减少资金成本对开发商的销售和资金回笼极为有利。钢结构承载力高可以实现结构的大开间布置构件截面小自重比较轻地基的处理比较容易可以采用天然基础形式。由于基础在工程造价中占有比重比较大上部结构重量轻可以降低基础的造价从而减少整个项目的投资。二、结构体系选择与结构布置多层钢结构住宅可以选用的建筑结构体系主要有纯框架体系、框架一支撑体系、交错桁架结构体系等。1、框架体系和框架—支撑体系框架体系是由基础、柱、梁、板结构件组成。框架结构体系平面布置灵活可提供较大的室内空间结构各部分刚度均匀结构有较好的延性自振周期较长延性较好;但框架结构的侧向刚度较小在水平荷载作用下位移较大易引起非结构构件破坏。在房屋层数较多时为增加横向抗侧移刚度同时减小柱子的计算长度增强稳定性可采用框架一支撑体系。框架一支撑体系在梁柱框架基础上沿竖向布置抗剪支撑构件水平剪力主要由腹杆轴力的水平分量承担而不是由柱承受。2、交错桁架结构体系交错桁架结构体系的基本组成是柱子、桁架、梁和板。柱子仅布置在房屋周围不设中间柱。桁架跨度等于建筑全宽高度等于楼层高度桁架两端支承在外围柱上在相邻柱轴线上为上、下层交错布置。而楼板一端支承在桁架的上弦杆另一端悬挂在相邻桁架的下弦杆。建筑纵向外围各柱通过连梁连接。建筑水平荷载主要被桁架中斜腹杆轴力的水平分量所平衡水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层斜撑传至基础。桁架杆件截面可采用角钢、焊接T型、H型或方管截面。柱截面通常采用H型、钢管等。交错桁架结构体系中杆件受力合理大部分杆件以受轴心力为主用钢量节约在7°抗震设防区其用钢量较框架结构节约10%左右当建筑横向尺寸较大这一优势将更明显；桁架结构抗侧移刚度大位移也较小柱强轴可布置在纵向以加大结构纵向侧移刚度。交错桁架结构体系结构布置时注意使一层桁架的斜腹杆落地(与基础梁连接)或通过底层斜撑传至基础否则结构水平位移过大难以满足规范要求。还应注意水平、竖向结构布置要做到规则对称。从结构布置上说交错桁架结构体系可以提供两倍于框架结构体系的更大开间进深也大大增加。可以提供更大的使用面积。此外交错桁架结构体系柱子数目较少所以基础数量较少能够进一步节约材料。三、节点设计及结构计算在钢结构住宅体系中节点的设计相当重要。节点设计不仅应做到传力可靠连接方便还应该注意节点的受力特征应和计算模型相吻合这样才能保证结构的安全可靠。按传力