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分析高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系
2019-03-22 08:43 鋼結(jié)構(gòu)住宅 鋼結(jié)構(gòu)華邦建設(shè)
一、鋼框架住宅結(jié)構(gòu)體系
鋼框架住宅結(jié)構(gòu)體系是高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中最常見的一種，通常狀況下，梁柱的節(jié)點(diǎn)使用剛接，豎向荷載和水平荷載的承受通過梁柱受彎來實現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)純框架體系最為簡單，它除了具有較好的延性以外，抗震性能也是最強(qiáng)。鋼框架住宅結(jié)構(gòu)體系受力明確，能夠靈活使用，具有較快的施工速度和簡單的安裝制作程序，但是為了承受側(cè)向力，梁柱截面的面積一般較大。同時，鋼框架住宅結(jié)構(gòu)體系能夠靈活的進(jìn)行平面布置，體系各部分的剛度較為均勻，結(jié)構(gòu)自重輕且不會有集中應(yīng)力產(chǎn)生，與其他形式的結(jié)構(gòu)也容易結(jié)合。另一方面，由于鋼框架住宅結(jié)構(gòu)體系中，柱和梁的組合是最主要的受力構(gòu)件，在水平荷載作用時，柱子和梁會產(chǎn)生剪力和彎矩，從而使得梁柱出現(xiàn)變形。對每一個樓層，柱子上端和下端的剪切與彎曲變形會導(dǎo)致與桿軸相垂直的位移，從而造成框架產(chǎn)生位移。因此框架抵抗側(cè)力的強(qiáng)弱由梁柱的剛度及受彎能力決定，應(yīng)該適當(dāng)增加梁柱的截面面積。但是如果梁柱的截面面積太大，會對住宅內(nèi)的活動空間和家具布置產(chǎn)生影響。同時節(jié)點(diǎn)應(yīng)該進(jìn)行剛接或半剛接，但這樣做會讓節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造比較復(fù)雜，由于屬于單一的側(cè)力抵抗結(jié)構(gòu)體系，若發(fā)生地震，會造成較嚴(yán)重的破壞。
二、交錯桁架住宅結(jié)構(gòu)體系
在交錯桁架住宅結(jié)構(gòu)體系中，桁架之中的桿件所受力為軸力，能夠較為充分的進(jìn)行材料性能的利用，從而節(jié)省鋼材。桁架結(jié)構(gòu)體系具有較多的腹桿，在住宅結(jié)構(gòu)中使用時會對室內(nèi)美觀和空間利用造成影響，所以需要巧妙利用，因此產(chǎn)生了交錯桁架住宅結(jié)構(gòu)體系。它由鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系演變而成，在建筑功能和力學(xué)特性上都由于鋼框架住宅結(jié)構(gòu)體系，一般由柱子、鋼桁架、平面和樓面板構(gòu)成。交錯桁架住宅結(jié)構(gòu)體系在建筑布置方面優(yōu)越性較大，在房屋周圍可以布置柱子，而中間沒有柱子，在相鄰柱子的上層和下層進(jìn)行桁架的交錯布置，桁架的高度和層高相同。在桁架的上弦來擱置樓板的一端，相鄰桁架的下弦來布置樓板的另一端。因為中間沒有柱子，桁架布置在兩開間，所以此種結(jié)構(gòu)非常適合住宅單元和旅館的布置要求。交錯桁架結(jié)構(gòu)體系主要利用樓板來將水平力傳遞到桁架的斜腹桿，最終利用落地桁架的底層支撐或斜腹桿來講水平力傳到基礎(chǔ)。柱子一般承受軸力，作用在它上面的彎矩和剪力比較小。該體系是一種高效、實用和經(jīng)濟(jì)的的結(jié)構(gòu)體系，對于提高高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系的抗震性能具有重大作用。
三、鋼框架核心筒住宅結(jié)構(gòu)體系
鋼框架核心筒住宅結(jié)構(gòu)體系是通過電梯間或衛(wèi)生間來形成混凝土核心筒，而且四周封閉，然后和熱軋H型鋼框架一起形成組合結(jié)構(gòu)。一般將小剛柱配置在筒體角部從而使得延性增加且安裝方便。此結(jié)構(gòu)核心筒具有較強(qiáng)的抗側(cè)移強(qiáng)度，受力分工明確，一般承受水平荷載。豎向荷載由鋼框架承擔(dān)，如此能夠使得鋼結(jié)構(gòu)的截面尺寸大大減小。因為核心筒是現(xiàn)澆的，衛(wèi)生間具有較好的防水性能，能夠防止因為施工不當(dāng)而產(chǎn)生的滲水導(dǎo)致的鋼構(gòu)件銹蝕。核心筒住宅結(jié)構(gòu)通過滑膜來施工，施工速度快慢在混凝土結(jié)構(gòu)和純鋼結(jié)構(gòu)之間。鋼框架核心筒住宅結(jié)構(gòu)體系具有和鋼筋混凝土中的框剪體系類似的受力特點(diǎn)，在水平力作用時，混凝土的核心筒一般為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，在樓板協(xié)調(diào)變形之后，有較小的水平剪力通過鋼框架承受，混凝土核心筒在承受傾覆力矩的同時又將主要的水平剪力承擔(dān)。因為混凝土核心筒是彎曲性的變形曲線，而鋼框架的為剪切型，所以，在樓面協(xié)調(diào)變形之后，水平剪力在鋼框架的頂部大于下部。此類結(jié)構(gòu)體系在發(fā)生地震時，墻體會出現(xiàn)裂縫，側(cè)向剛度快速減小，使得鋼框架所承受的水平剪力和傾覆力矩大于彈性階段。因此在設(shè)計過程中，要將鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)在彈性階段的水平剪力增加。
四、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅維護(hù)體系
高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)維護(hù)體系中，墻體材料一般用于解決防火、防滲漏、隔熱、隔聲等問題，如今使用的墻體材料一般采用加氣輕質(zhì)混凝土砌塊。為了發(fā)揮高層鋼結(jié)構(gòu)住宅維護(hù)體系的優(yōu)點(diǎn)，使得結(jié)構(gòu)自重減輕，外墻體主要使用復(fù)合輕質(zhì)墻板，通過外掛式來連接梁柱，如果住宅在六層以下，那么也能采用加氣內(nèi)嵌式混凝土砌塊。外墻板具有較為復(fù)雜的功能，需要具有防火、防水、隔熱、隔聲、美化、強(qiáng)度高和保溫作用，一般分為不承重、承自重和承重三種。在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系中，一般使用不承重結(jié)構(gòu)。內(nèi)墻板根據(jù)作用有戶內(nèi)隔墻和分戶墻兩種，分戶墻相比戶內(nèi)隔墻具有較好的防盜、抗沖和隔音功能。內(nèi)墻材料主要用加氣混凝土砌塊，纖維石膏板、紙面石膏板和紙面稻草板也有時采用。高層鋼結(jié)構(gòu)住宅維護(hù)結(jié)構(gòu)體系的受力包括豎向板的自重和風(fēng)振作用所產(chǎn)生的水平力。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，高層鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是水平力作用時，水平變形較大，因此維護(hù)結(jié)構(gòu)所使用的材料應(yīng)該具有足夠的變形能力和抵抗荷載強(qiáng)度。在作用有風(fēng)荷載時 ，門窗洞口處的結(jié)構(gòu)維護(hù)是處理的重點(diǎn)，如果處理不好會導(dǎo)致滲漏和開裂，因此洞口板的維護(hù)應(yīng)該要特別注意。
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