摘 要 雖然鋼結(jié)構(gòu)房屋具有很多優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用于多層民用鋼結(jié)構(gòu)房屋時(shí)，由于構(gòu)件截面小，剛度弱，純鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)移較大，對(duì)抗力體系、樓板、墻體的要求較高。因此，結(jié)構(gòu)體系、抗震技術(shù)、連接節(jié)點(diǎn)、樓蓋技術(shù)等仍需進(jìn)一步完善理論研究，如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，亟待我們進(jìn)行更深入的研究和應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)的開發(fā)。本文分析鋼結(jié)構(gòu)在多高層住宅建筑中的應(yīng)用，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要結(jié)構(gòu)布置和選型以及對(duì)主要構(gòu)造設(shè)計(jì)和措施做了相應(yīng)的闡述。
關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu) 住宅 建筑施工 技術(shù)特點(diǎn) 分析
一、多高層鋼結(jié)構(gòu)的體系與結(jié)構(gòu)布置和選型
我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的抗震措施，一般以12層為界區(qū)分。有抗震要求的多高層鋼結(jié)構(gòu)的體系主要有框架體系、框架-支撐(抗震墻板)體系、筒體體系(框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等)或巨型框架體系。
�。ㄒ唬┒喔邔愉摻Y(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置
�、倏蚣�-支撐體系是在框架體系中沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個(gè)方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系。又分中心支撐和偏心支撐兩種。
�、诳蚣�-抗震墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的抗震墻板。由于抗震墻板可以根據(jù)需要布置在任何位置上，布置靈活。另外抗震墻板可以分開布置，兩片以上抗震墻并聯(lián)體較寬，從而可減小抗側(cè)力體系等效高寬比，提高結(jié)構(gòu)的抗推和抗傾覆能力。抗震墻板主要有以下三種類型：鋼抗震墻板、內(nèi)藏鋼板支撐抗震墻板和帶豎縫混凝土抗震墻板。
�、弁搀w體系是根據(jù)筒體的布置、組成、數(shù)量的不同，筒體結(jié)構(gòu)體系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒以及束筒等。
�、芫扌涂蚣荏w系：一般高層鋼結(jié)構(gòu)梁、柱、支撐為一個(gè)樓層和一個(gè)開間內(nèi)的構(gòu)件，如果將梁、柱、支撐的概念擴(kuò)展到數(shù)個(gè)樓層和數(shù)個(gè)開間，則可構(gòu)成巨型框架結(jié)構(gòu)。其由柱距較大的立體桁架柱及立體桁架梁構(gòu)成。立體桁架梁應(yīng)沿縱橫向布置，并形成一個(gè)空間桁架層，在兩層空間桁架層之間設(shè)置次框架結(jié)構(gòu)，以承擔(dān)空間桁架層之間的各層樓面荷載，并將其通過此框架結(jié)構(gòu)的柱子傳遞給立體桁架梁及立體桁架柱。這種體系能在建筑中提供特大空間，具有很大的剛度和強(qiáng)度。
�。ǘ╀摻Y(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)選型
多高層鋼結(jié)構(gòu)的平面布置宜符合下列要求：
(1)建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時(shí)各層剛心和質(zhì)心接近在同一豎直線上；建筑的開間、進(jìn)深宜統(tǒng)一。
(2)為避免地震作用下發(fā)生強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或水平地震力在建筑平面上的不均勻分布，建筑平面的尺寸關(guān)系應(yīng)符合下表和下圖。當(dāng)鋼框筒結(jié)構(gòu)采用矩形平面時(shí)，其長寬比不宜大于1.5：1，不能滿足此項(xiàng)要求時(shí)，宜采用多束筒結(jié)構(gòu)。
(3)由于鋼結(jié)構(gòu)可承受的結(jié)構(gòu)變形比混凝土結(jié)構(gòu)大，故高層建筑鋼結(jié)構(gòu)不宜設(shè)置防震縫，但薄弱部位應(yīng)采取措施提高抗震能力。當(dāng)建筑平面尺寸大于90米時(shí)，可考慮設(shè)溫度伸縮縫，抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)伸縮縫應(yīng)同時(shí)滿足防震縫要求。需要設(shè)置防震縫時(shí)，縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍，框架-支撐體系結(jié)構(gòu)的防震縫寬度可取此數(shù)值的70%；筒體體系及巨型結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的防震縫寬度可取此數(shù)值的50%，但均不宜小于70毫米。
(4)結(jié)構(gòu)平面應(yīng)盡量避免扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)等布置形式。
二、多高層住宅體系的其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)和措施
�。ㄒ唬╀摻Y(jié)構(gòu)房屋的地基、基礎(chǔ)和地下室
(1)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)條件、施工條件等因素綜合確定，宜選用筏基、箱基、樁基或復(fù)合基礎(chǔ)。當(dāng)基巖較淺、基礎(chǔ)埋深不符合要求時(shí)，應(yīng)采用巖石錨桿基礎(chǔ)。
(2)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑宜設(shè)地下室�？拐鹪O(shè)防建筑的高層結(jié)構(gòu)部分，基礎(chǔ)埋深宜一致，不宜采用局部地下室。設(shè)置地下室時(shí)，框架-支撐(抗震墻板)結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐(抗震墻板)應(yīng)延伸至基礎(chǔ)；框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層。
多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)采用兩階段設(shè)計(jì)方法，即第一階段設(shè)計(jì)應(yīng)按多遇地震計(jì)算地震作用，第二階段設(shè)計(jì)應(yīng)按罕遇地震計(jì)算地震作用。
（二）多高層建筑鋼框架構(gòu)造措施
(1)梁柱連接的構(gòu)造要求
為防止大震作用下柱和梁連接的節(jié)點(diǎn)域腹板局部失穩(wěn)，在柱與梁連接處，柱應(yīng)設(shè)置與梁上下翼緣位置對(duì)應(yīng)的加勁肋，使之與柱翼緣相包圍處形成梁柱節(jié)點(diǎn)域。梁與柱的連接宜采用柱貫通型連接方式；柱在兩個(gè)互相垂直的方向都與梁剛接時(shí)，宜采用箱形截面；當(dāng)僅在一個(gè)方向剛接時(shí)，宜采用工字形截面，并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)；梁與柱的連接應(yīng)采用剛性連接，也可根據(jù)需要采用半剛性連接；梁與柱的剛性連接，可將梁與柱翼緣在現(xiàn)場直接連接，也可通過預(yù)先焊在柱上的梁懸臂段在現(xiàn)場進(jìn)行梁的拼接。
(2)框架柱接頭構(gòu)造措施
框架柱的接頭一般是剛性節(jié)點(diǎn)，位置宜設(shè)在框架上方1.1m～1.3m附近。柱對(duì)接接頭應(yīng)采用全熔透焊縫，柱拼接接頭上下各100mm 范圍內(nèi)，工字形截面柱翼緣與腹板間及箱形截面柱角部壁板間的焊縫，應(yīng)采用全熔透焊縫。
(3)鋼柱腳
鋼結(jié)構(gòu)的柱腳分埋入式、外包式和外露式三種。超過12層鋼結(jié)構(gòu)的剛接柱腳宜采用埋入式，外包式柱腳在地震中性能欠佳，一般只有6度、7度時(shí)可采用。僅傳遞垂直荷載的鉸接柱腳可采用外露式柱腳。埋入式柱腳和外包式柱腳的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
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