鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

　　一般規(guī)定

　　1.鋼結(jié)構(gòu)，有低層和多層之分。低層一般不超過(guò)3層，用于別墅;多層用于公寓。本文介紹多層公寓住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題。

　　2.超過(guò)9層為高層。10～12層又稱小高層?？拐鹨?guī)范GB50011對(duì)12層以下和12層以上的房屋提出不同要求。住宅鋼結(jié)構(gòu)一般不宜超過(guò)12層。

　　3.結(jié)構(gòu)抗震性能與結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性有很大關(guān)系。結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則，地震時(shí)易損壞，而且除彈性設(shè)計(jì)外還要作彈塑性層間位移驗(yàn)算。因此應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)布置符合規(guī)則性要求。

　　4.住宅鋼結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)力求規(guī)則、對(duì)稱。住宅鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的布置不規(guī)則，主要是平面不規(guī)則。如平面形狀不規(guī)則，L形等，特別是支撐剪力墻偏置，明顯不對(duì)稱等。若樓層的最大彈性水平位移超過(guò)質(zhì)心水平位移的1.2倍?就屬于平面不規(guī)則?此時(shí)需對(duì)支撐剪力墻的配置進(jìn)行調(diào)整。

　　結(jié)構(gòu)體系選擇

　　1.5-6層以下的，可采用框架體系或框架-支撐體系，6層以上的可采用框架支撐體系或框架-混凝土剪力墻(核心筒)體系。多層房屋大多采用雙重體系。

　　2.框架柱有H型鋼柱，鋼管砼柱和鋼骨砼柱，后兩種為組合柱。在小高層中，組合柱比H型鋼柱省鋼。

　　3.剪力墻比鋼支撐的延性低，在大震時(shí)延性低的地震力大，延性好的地震力小，從抗大震的性能來(lái)說(shuō)，鋼支撐比砼剪力墻好。

　　4.鋼框架-砼剪力墻體系屬混合結(jié)構(gòu)，對(duì)它的抗震性能目前研究還不夠，未列入抗震規(guī)范，雖然現(xiàn)在應(yīng)用較多，選用時(shí)應(yīng)慎重。核心筒宜用小鋼柱加強(qiáng)，也有利于安裝。

　　樓板要求

　　1.樓板除了承受豎向荷載并將它傳給框架外，還將水平力傳到各個(gè)柱上，因此樓板平面內(nèi)的剛度、整體性和承載力也很重要。作為建筑要求，住宅樓板還應(yīng)能隔音。

　　2.現(xiàn)在用得較多的是壓型鋼板組合樓板，疊合板加現(xiàn)澆層，現(xiàn)澆樓板等。這幾種樓板的整體性都很好。鋼梁宜形成組合梁，梁上要設(shè)置栓釘。

　　3.預(yù)制板中應(yīng)設(shè)預(yù)埋件，與鋼梁焊接。

　　4.在強(qiáng)震區(qū)或重要建筑，柱周邊宜設(shè)置鋼筋和箍筋，以免樓板在水平力下被柱子壓壞。

　　抗震計(jì)算的基本要求

　　1.對(duì)雙重體系，框架部分獨(dú)立承擔(dān)的水平力不應(yīng)少于結(jié)構(gòu)底部剪力的25%。其目的是檢驗(yàn)框架作為抗震二道防線是否滿足要求。檢驗(yàn)方法是忽略支撐或剪力墻進(jìn)行，僅對(duì)框架部分進(jìn)行驗(yàn)算。有的單元式住宅柱子很少，用隔墻支撐鋼梁，往往不滿足此項(xiàng)要求。

　　2.驗(yàn)算是否符合強(qiáng)柱弱梁，這關(guān)系到結(jié)構(gòu)倒塌機(jī)制，很重要。

　　3.框架柱長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)符合規(guī)定。

　　4.驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和屈服條件。

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　　節(jié)點(diǎn)和支撐構(gòu)造要求

　　1.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震規(guī)范和《高鋼規(guī)程》的要求。

　　2.柱通過(guò)小懸臂與梁拼接，可以繞過(guò)梁柱直接連接的構(gòu)造困難，這是一個(gè)好辦法。此時(shí)梁拼接大多采用翼緣焊接腹板拼接，也可采用全截面螺栓連接。在以上拼接中，腹板拼接要考慮彎矩。

　　3.翼緣的坡口全熔透焊縫，要求用一級(jí)焊縫以確保焊接質(zhì)量。有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力容器才用一級(jí)焊縫。這是一種誤解。壓力容器很重要，梁翼緣與柱連接同樣很重要，不能用二級(jí)。

　　4.梁與鋼管砼柱的剛性連接，現(xiàn)在用外加勁肋和內(nèi)隔板的都有，都是可以的。但要注意鋼管壁板與隔板或環(huán)板的厚度匹配。

　　5.7層以上時(shí)，框架-支撐體系中的框架梁柱應(yīng)剛性連接。

　　6.支撐與鋼管砼連接時(shí)，不應(yīng)將節(jié)點(diǎn)板焊在鋼管管壁上，以防管壁拉開(kāi)。

　　7.不應(yīng)在鋼管支撐內(nèi)灌砼，對(duì)抗震不利。

　　8.12層以下可以不設(shè)地下室，但此時(shí)柱腳的計(jì)算反力要加大，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)要做到承受大震時(shí)的反力而不破壞。6、7度區(qū)允許采用外包式柱腳，但8度及以上時(shí)應(yīng)采用埋入式柱腳。不允許用鉸接柱腳。

　　附：對(duì)框架結(jié)構(gòu)的一般說(shuō)明

　　1.房屋既要承受豎向荷載，又要承受水平力。承受豎向荷載靠梁、柱，承受水平靠抗側(cè)力構(gòu)件。

　　2.高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)受水平位移控制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要使水平位移不超過(guò)控制值。

　　3.在住宅鋼結(jié)構(gòu)中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)主要有三種：鋼架、支撐框架、剪力墻。

　　4.住宅鋼結(jié)構(gòu)常用的結(jié)構(gòu)體系是：鋼架(純框架)、框架-支撐，框架-剪力墻。

　　5.這里的″框架″都是指節(jié)點(diǎn)鋼接的框架。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，框架包含鋼接和鉸接框架，習(xí)慣叫法框架是指鋼接的，鉸接時(shí)則稱為鉸接框架。

　　6.純框架體系最簡(jiǎn)單，它的延性好，抗震性能也是最好的(26層的北京長(zhǎng)富宮飯店就采用純框架)。它的缺點(diǎn)是用鋼較多。但對(duì)多層建筑特別是兩個(gè)方向開(kāi)間較多的，純框架用鋼并不多。在日本60米以下的鋼結(jié)構(gòu)大部分采用這種體系。

　　7.框架-支撐和框架-剪力墻是最常用的。它們都是雙重抗側(cè)力體系。

　　在地震區(qū)，要求用雙重抗側(cè)力體系。不宜采用鉸接框架加支撐(或剪力墻)。在非抗震區(qū)，可以用鉸接框架加支撐或剪力墻。在強(qiáng)震區(qū)結(jié)延性很重要。混凝土剪力墻的性能不如支撐框架。