建筑技术
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多层轻钢结构住宅的设计与施工问题探讨
王起敬
(秦皇岛市三信建筑安装工程有限公司,河北秦皇岛066004)
摘要:本文通过分析多层钢结构住宅的结构特点,针对设计与施工中的相关同题进行探讨。以期通过技术分析更好的发挥多层钢结构住宅
的综合应用优势。
关键宇:多层钢结构;住宅;构件设开;花工
l多层钢结构住宅的结构特点
目前国内在多层(一般为7层以下)钢结构
住宅建筑中常采用框架体系。这种体系是将梁
柱构件刚接,依靠梁柱受弯来承受竖向荷载和
水平荷载。它的特点是可以做成大开间。充分满
足建筑布置上的要求。柱子采用轧制H鹫钢或
焊接工字钢、方钢管、圆钢管或冷弯捌钢组合断
面(两层以下),也可以采用钢管混凝土,主粱、次
粱一般均采用热轧或焊接H型钢。
粱与柱的连接节点,一般采用焊接刚性连
接节点。梁的腹板与柱连接常采用摩擦型高强
螺栓通过连接板连接或通过连接板焊接;次粱
与主梁连接节点。通常采用铰接节点设计,即只
考虑次梁端部与主梁连接之间的剪力作用。
楼面和屋盖体系一般是有以下几种形式:
压型钢板混凝土组合楼板、预制混凝土叠合板、
现浇钢筋混凝土楼板。由于压型钢板混凝土组
合楼板具有施工速度快、平面刚度大,房屋净空
高的特点,是一种比较理想的楼层形式。
钢结构住宅的外墙体一般采用外挂式轻质
复合墙板以减轻结构自重。对于6层以下的多
层住宅,也可采用内嵌式加气混凝土砌块。外墙
墙体材料主要有:蒸压轻质加气混凝土(ALc)板、
GRC夹心复合板、钢丝网水泥夹心板等。内墙材
料一般可采用如气混凝土砌块、纸面石膏板、纤
维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板
等。
2多层钢结构住宅建设中的主要构件设计
2.1柱
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。所以应该考虑强柱弱
粱的要求,而目前广泛使用的焊接H型钢或l
字热轧钢截面.强弱轴惯性矩之比3~lO,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宇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
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
、
规程,目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼
粱、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。
2.2楼盏
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:
压型钢板一现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋混
凝土板以及钢一混凝土叠合板,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。有一6层算例,考虑楼
盏组合作用对粱刚度以及结构整体刚度的影
响。算例表明,考虑组合作用后主梁的刚度大大
增加,使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移
大为减少,此考虑组合作用应予关注。为使楼层
高度减到最小,提供更大的空间,组合扁梁楼盖
也成为一种趋势。
2.3支撑体系
支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支
撑两种。前者耐震能力较差,后者在强震作用下
具有良好的吸能耗能性能,而且为门窗洞的布
置提供了有利条件,目前国内用的还很少。建议
在高烈度区首选偏交支撑。常用的EBF偏交支
撑形式此所示。剪切型耗能梁段.加劲肋按以下
公式设计:
a=29tw-d/5,6rp=±0.ograd)(z)
a=38tw-d/5,Op=±o.06rad)(2)
a=56tw-d/5,(yp=i-o.03rad)(3)
式中a一加劲肋问距.d一梁高。t’r一腹板厚
度,yp一甥性转角;弯曲型耗能梁段还需在梁段
端点外1.5bf处加设加劲肋
2.4节点抗震
框架梁柱节点一般采用两种连接方法,根
据“常用设计法”.即翼缘连接承受全部弯矩,梁
腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表
明,这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的
抗震要求。在高烈度区隐患很大。改进框架节点
设计.在粱端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁
端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截
面面积主要由大震下的验算公式确定,式中:为
基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载
力,全部由局部加大后的翼缘连接承担:为粱件
的全甥性受弯承载力:为基于极限强度最小值
的节点连接最大受剪承载力,仅dI腹板的连接
承担;为梁的净跨;为梁在重力荷载代表值作用
下按简支粱分析的梁端截面剪力设计值。
3多层钢结构住宅施工过程中应注意的问
题
3.1钢结构的焊接
施工时制定的焊接顺序:一般采用由平厦
中心向四周划扩展.采用结构对称、节点对称
焊.先焊钢梁、后焊钢柱;在同一节点处,采用双
人对称焊接方法;同一节钢柱的二层粱结构先
焊上层,后焊F层;同一层梁先焊一行或列中间
接头。然后向外扩展;同一根梁先焊一端焊缝。
等其冷却后再焊一端焊缝,严禁两端同时焊接,
以减少应力集中;对同一粱节点,安装垫板后采
用先焊下翼缘焊缝,再焊上翼缘焊缝。
在整个钢结构施工焊接过程中质量控制。
严格遵循以下要求:雨天不安排焊工作业;焊接
过程中每一条焊缝的焊渣都要清理干净,并认
真榆查焊缝质量;焊接完毕后用角向打磨机将
焊缝两侧各IOOmm范围内打磨干净.以便探伤。
对关键部位如挑梁、屋顶粱、钢柱对接焊缝
100%探伤检查,其他部位按20%以上探伤检查,
检测结果必须全部符合国家
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
GBll345—
1989《钢焊接手工超声波探伤和探伤结果分级)
规定的Ⅱ级上质量要求,尤其是钢柱对接缝、挑
粱的焊接的99%以上焊缝焊接质量必须达到I
级标准。
3.2钢结构的除锈与涂装‘
除绣和涂装是保证钢结构达到预期耐久性
要求的重要保证,项目施工中制定了严格的施
工步骤和质量控制措施。
除锈与涂装质量控制。一是构件加工及安
装完成后。进行全面除锈。及时进行涂装。二是
运输、吊装过程中,安排专人随时检查涂装层。
及时修补损坏处。三是安装节点的螺栓和焊缝,
经检查安装质量符合要求后。在限定时间内完
成除锈和涂层工作。
防绣漆质量控制。钢结构在工厂涂装二底
防绣漆,现场只需对高强螺栓接头、焊接接缝、
运输吊装碰撞损伤部位进行补涂。
防火涂料质量控制。现场涂装防火涂料,涂
装前对涂装部位表面进行清理.按二缀防火标
准设汁要求的涂层厚度和遍数涂装施工。
3.3钢梁、柱与砌体之间连接处的抗裂处理
为防止钢梁、柱与砌体之间连接不牢。出现
开裂、渗水现象,可采用在钢柱上每隔400n珊
焊接26拉结筋的处理方法,拉结钢筋伸入墙内
1000ram。钢粱、柱“H”形凹撰内均用非规格加气
混凝土砌块体填砌。外设置舛@150mm的钢筋
网片每边伸出柱子翼缘350mm,外部粉刷保温
砂浆。钢梁与砌体的连接构造与钢柱相似。
结束语
多层钢结构住宅体系采用高强轻质墙体材
料和高频焊接薄壁H型钢,是降低建筑物自重
的一个莺要方法,也体现了相对于钢筋混凝士
结构的优势,若其价格能进一步降低,则钢结构
体系的竞争力将进一步提高,从而使房地产开
发商和住户均能获得较大收益,综合应用优势
明显。
参考文献
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万方数据