钢结构住宅及实例分析

钢结构住宅及实例分析（精选12篇）

钢结构住宅及实例分析 第1篇

1 钢结构住宅建筑的利弊

目前我国的住宅结构形式以钢筋混凝土框架结构为主, 而钢结构除了在一些高层的办公楼和其他商业建筑有所应用外, 在住宅方面的应用还不是很普遍。

钢结构与其他结构相比, 在使用功能、设计、施工, 以及综合经济方面都具有优势, 在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:①和传统的结构相比, 合理的设计可以更好的满足建筑上大开间、灵活分割的要求;且增加使用面积5%~8%;②与钢结构配套的轻质墙板、复合楼板等新型材料, 复合建筑节能和环保的要求, 可以达到节能50%的目标, 极大的节约了我国相对人均短缺的能源[1];③钢结构及配套技术相应部件的绝大部分易于定型化、标准化, 可采用工业化生产方式, 实现构件的工厂预制和现场装配化施工, 实现技术集成化, 提高住宅的科技含量和使用功能;④钢结构住宅体系可以实现住宅建筑技术集成化和产业化新思路;⑤钢结构住宅体系工业化生产程度高, 现场湿作业少, 而且钢材本身可再生利用, 符合环保建筑的要求;⑥钢结构体系轻质高强, 可减轻建筑结构自重的30%, 大大降低基础的造价;⑦钢结构体系施工周期短, 可以大大提高资金的投资效益;⑧钢结构住宅体系直接造价略高, 但综合效益却明显高于传统的住宅体系。当然, 钢结构能力差, 易腐蚀的弱点也可以随着科技的发展, 设计的改进, 先进的防火材料、防锈涂料及新型耐火耐候钢的出现得到很好地解决。

2 工程实例

(1) 项目名称:鞍山城投房地产开发有限公司大公堡项目。

(2) 项目背景:2010年鞍山市经济和社会发展目标中, 全市新开工房地产项目将达到220项以上, 围绕“万水千山百湖城”主题, 以滨河地产、生态地产为重点, 大力发展住宅地产, 还将组织开展大型房屋交易大会。2010年鞍山计划建设鞍南大道等10条城市主干道, 开通二环线, 对117条城市主次干道进一步绿化美化, 将新增城市绿地200km2积极争取辽河油田天然气供给鞍山进一步发展城市集中供热将建设保障性住房, 不断满足不同收入家庭的住房需求, 大力推进城乡接合部及大孤山、眼前山等矿山周边居民区改造开工建设一批动迁周转房, 解决动迁群众租房难、租房贵的问题等。

(3) 设计单位:辽宁省建筑设计研究院第二设计所。

(4) 建设地点:本工程位于鞍山市解放东路北高崔街西, 环境优美, 区位优势明显。基地周围比邻城市道路, 交通便捷, 可达性强。

(5) 规划布局:该项目是以住宅为主的居住生活区, 注重与周边环境相协调。结合本地气候特点, 小区住宅采用东南向布局, 使住宅拥有良好的朝向。为了打造良好的街道景观, 在小区沿街一侧布置了商业网点, 并大面积的设计公共绿化用地, 运用庭院空间, 营造出优美、舒适的小区环境[2]。利用贯穿社区中央的城市道路组团概念细化, 强调的社区以人为本, 绕邻而居的情感因素, 形成围合感强烈且错落有致的院落空间。社区通过运动会所、儿童游园、社区中心集中绿地以及线性商业店铺的展开, 增加了小区空间的吸引力。将景观绿化、景观、庭院等元素融入其实, 并充分考虑街道的尺度带给人的感受, 增加社区景观的亲近感和业主的归属感。

(6) 交通流线组织:总平面规划以组团为单位, 车行道直达入户, 车辆从外围车道直接进入半地下车库, 营造方便, 舒适, 安全的生活环境。

地下室共分三段, A段、B段和C段, A段地下室设有2个汽车出入口, B段和C段地下室均设有1个汽车出入口。

(7) 建设规模:本项目用地面积:52377.6m2;建筑占地面积:12477.54m2;总建筑面积:172118.77m2, 由商业网点 (3层) 、会所 (3层) 、高层住宅、多层住宅以及地下车库组成。住宅采用平屋顶的形式, 住宅有6层、10层、18层、22层和24层, 全部采用钢结构。本小区住宅的总户数为1266户, 户型建筑面积为60~120m2不等, 其中主力户型为90~105m2。地下室功能为人防和汽车库, 地下车位数为230个。

(8) 立面设计:整个小区的立面设计中将空调板做隐藏处理, 外墙颜色主要以浅灰色为主。住宅外墙喷涂灰色的涂料, 并且颜色上有深浅变化.这样使立面在主要颜色 (灰色) 的基础上, 多了颜色深浅的变化、不同材质的搭配、具体细部的虚实对比以及其它颜色的运用, 从而使建筑的立面更见丰富、多样, 但又不失简洁、明快, 给整个小区营造一种宁静、舒适的环境。

(9) 本项目中针对钢结构住宅建筑设计的注意事项:平面设计中应利用钢结构强度高、刚度大的特点, 是设计的住宅开间大、空间大、高净空, 可以使业主灵活自由的分隔空间;立面设计将屋面、墙身、基座等部位整体有机结合, 体现出钢结构住宅的特征;墙体设计中, 本项目外围护结构为200厚小型混凝土空心砌块。内隔墙中, 除分户墙及楼梯间隔墙为200厚小型混凝土空心砌块, 其余均为120厚、90厚轻质隔墙板分隔, 提高了户内使用面积更便于后期业主重新装修及分隔;钢结构构件防火: (钢构件保护层为防火涂料时按以下设计施工, 保护层为砌体时耐火极限不够的用防火涂料补充) 钢管混凝土柱的防火:耐火极限为3小时, 防火材料为非膨胀型防火涂料, 防火涂料保护层厚度:网点、会所为23mm, 住宅为20mm。钢梁的防火:耐火极限为2小时, 防火材料为非膨胀型防火涂料, 防火涂料保护层厚度为30mm[3]。钢支撑的防火:耐火极限为3小时, 防火材料为非膨胀型防火涂料, 防火涂料保护层厚度:为50m。钢支撑的防火采用防火板时, 耐火极限应为3小时, 并且防火板之间的缝隙应采用防火封堵材料封堵, 并且封堵材料耐火极限应为3小时。

3 结束语

钢结构住宅中使用刚才的耐火性和耐腐蚀性, 直接决定了建筑的质量和使用寿命。有资料显示, 无任何防护措施的普通钢材一旦遭遇腐蚀或火烧, 15~20分钟便会软化, 丧失其承载能力。因此, 研发满足规范要求的防火、防腐蚀材料是当务之急。

参考文献

[1]于春刚.住宅产业化—钢结构住宅围护体系及发展策略研究[D].同济大学, 2006.

[2]杨煦.钢结构住宅结构体系应用研究[D].北京交通大学, 2014.

钢结构住宅及实例分析 第2篇

一、设计总体套路

1、建立结构全局观及全程观――结构应从户型配合阶段开始，着力将结构专业的基本要求糅入到户型当中去。

1.1配合建筑专业制定经济合理的工程作法，让隔墙轻一下，面层作法自重轻下来，有利于减少地震作用，从而使建筑总体减少钢筋，混凝土用量，进而减少工程造价。

1.2 全面深入的制定或学习设计任务书，对主体结构型式，基础形式，结构构件截面初估，结构材料的选择及对工程中的设计难点，关键节点的设计等有一个全面的体现至少要点明。

1.3 熟悉户型特点，对于剪力墙结构住宅，关注客厅不露梁的布置要求，剪力墙间跨不要过大，必避落地到基础时，使筏板形成很大的不规则形状。对结构专业需要对齐的剪力墙一定要向建筑专业提出，至少要3~4面内墙实现对齐，不然结构指标很不易算通过，（根据同业经验，一个单元的建筑墙体长短不一，南北开间变化大，墙体很少能对齐的，结构计算各项指标很难优化，或是优化来优化去，发现没有什么明显的效果，两个单元及两个以上的建筑，相对好许多。）1.4 重视建筑超长设缝的要求，提醒建筑专业格外注意控制在60m以内，超过60米的应与甲方有书面协商（联系单写明可能存在的楼板出现裂缝的隐患），要求甲方确认（由甲方表态明确要求设计上不设缝，并同意设计的加强措施）。1.5以书面形式，要求甲方提供地勘报告，明确建筑场地类别，地基土的物理力学参数，各层土地基承载力要求，以便正确的选择合理的基础形式结构形式，确保建筑安全，没有地勘原则上，就不允许进行基础设计。

2、在定案以前，应尽可能的上机计算，敲定合理的参数，初步把控各方面的的设计指标，初体确定结构形式，基础形式，截面尺寸等结构信息。

3、施工图过程中坚持精细化设计原则，精心建模，耐心调整；整体计算，一遍肯定不行，要多算几遍。

4、多与审图沟通，密切对接总工，让总工熟悉本工程特点，便于总工有针对性的提出它的见解或指导方向。

5、及时总结，工程设计告一段落后，反思设计过程，总结设计经验，明确体现常规或经验作法是怎样的，具体在本次设计中又有哪些突破或提高，哪些地方有不足。

二、精细设计套路及方法

1、精细设计根本目标就是对结构优化挖潜，控制含钢量，节省造价的过程，要精细首先有耐心，对整体计算要进行几次，结构设计是多解的，忘图一遍就最优是不切实际的，也是不负责的体现，优化是每一次调整都要有针对性，比如说第一次是针对大指标的合理性的（荷载取值是不偏大，有没有丢落，材料等级选取，构件截面大小，轴压比、振形数量，周期，位移比，位移角等各种指标是否满足要求，有没有优化的余地，若有再调整一遍），第二次是从梁板经济含钢率的，或是合理墙率的；第三次是从细部着眼，密切关注各专业要求的净高净空,及时对接各相关专业，请它们确认或提条件。当然每一次调整要有多个版本，便于渐近调整前后对比，也便于过犹不及好迷途折返。

2、精细设计目标即含钢量把控办法(针对剪力墙住宅而言)2.1 剪力墙的布置原则，加强周边，对称布置，尽量封闭，结合基础墙间距要合理，小户型集中时，剪力墙要拉开距离，墙肢长短结合，大户型尽量采用较长剪力墙（由建筑房间尺寸及梁跨确定），沿高度均匀变化，各墙肢轴压比接近，多采用LT字形墙肢，减少复杂形状；

对开大洞的交通盒部位，剪力强要加强，对建筑四个大角，楼楼间周边，建筑物凸凹部位加强关注，对于鞋柜，水暖井部位尽量不要布置弯折过多的剪力墙，尽量让建筑专业在设计时关注剪力墙的要求;2.1剪力墙的优化指标 2.1.1剪力墙的长短

L形剪力墙长肢最短宜取8倍或8倍以上厚度，如200厚墙长度取大于等于1600，常规取1800~2000，此经验数据考虑了pkpm软件计算特点和施工方便定，联肢剪力墙短肢最小为构造要求300,一般在窗口时，按窗间墙取值，当有轴压比要求时，应加长墙肢。2.1.2剪力墙的数量

剪力墙的数量，是个宏关量，多少是相对具体工程而言，在合量布局的前提下，控制的层间位移角限值应尽量接近1/1000这是理想情况，一般是1/1300~1/1500之间,一切以合量布局为前提，不能过于拘泥于此指标，当在计算调整过程发现，调无可调，动辙得咎时，(周期比，周位移比等调整到位时)剪力墙数理为最优。2.1.3剪力墙的轴压比

高规要求剪力墙的轴压比限值为0.6,优过目标为绝大多数墙的轴压比在0.4~0.5之间为宜，此轴压比一般指首层的轴压比，采取方法,当有个别不满中足要求时，应分情况采取措施：若计算中显红数值在0.61~0.62之间，应根据概念判断是可以通过的，当个别墙肢超出较多时，应采取增加墙长或增加墙厚的方法处理。

2.1.4剪力墙边缘构件

合理归并，当数量不多，或是总体对称时，应采用不归并的方法, 构件特定部位的钢筋直径应取规范最小值要求，周边部位的钢筋直径也应尽量采用最小直径（不小于据在墙体的竖向钢筋直径）能用圆8不用圆10，间距200的可以的，就要减少间距150的，或是不用间距150的,所有优化的前提是保证规范要求和计算要求的前指下；对于间距大于150~200的边缘构件，就分开表示，避免合并在一起形成复杂的边缘构件，加大截面面积增加钢筋量。2.2梁板合理选择及优化

梁板这部分主要是构造要求起决定性做用 1）板基本就是构造配筋，就是板厚取决定作用，板厚如果挠度允许尽量取薄一些（板厚不要小于100，这是舒适度，板内穿管要求的）对于管线密集的部分板厚取120，对于楼板最小跨度在4000左右时，板厚110~120，并按简支端加强钢筋复核，一般横向受力筋要在10@200才行。地下室一层顶板不小于160双层双向配筋，作嵌固板时不小于180双层双向配筋，人防顶板不小于250双层双向配筋，屋面板不小于120双层双向配筋。

2）梁的布置，跨长在3~5米之间，梁高400，当梁跨长大于5米或是梁上有墙时，应加强配筋，若是允许可加短墙肢（按框架柱设计）将梁分跨处理。对于跨度较小的梁或可设不可设的梁，就不设，减少梁数，减轻楼层自重。

3)梁配筋时，应注意合理的配筋率要求，梁纵向钢筋配筋率宜控制在0.6~1.2%之间，不宜大于2%，大于2%时箍筋直径要加大，就不太经济，当然若以计算配筋为控制时，该多少就是多少。

4）高层建筑梁设计时，应进行竖向归并，不但可以减少出图量和设计强度，也方便施工，但归并层数应在6~8层左右宜，对于加强区部分，一层一画不宜归并。具体设计时，应自行手动归并，只归并pkpm计算结果，并手动配筋，需要注意得是负筋按计算结果配不需放大，跨度较大的梁跨中底部钢筋，可以适当放大100，进行配筋。

5）人防顶板的梁，梁高一般不大于700，以600为宜，配筋计算确定，当梁跨大于4米时，梁高大于700时，应调整梁跨，或是梁的布置方向，必要时可以加长两端墙肢。2.3 荷载统计

严格按具体工程作法，统计荷载，不随意参考相似工程；当然在初估阶段，可以根据以往经验，临时性的确定所需荷载，但在明确工程作法后，一定要复核一遍，有不一致的地方及时改正。

梁上线荷载按实际输入，计算荷载时，墙高应取实际高度（层高减去梁高）不能随意用层高代替，避免荷载统计过大；对门窗洞口处的荷载应根据实际情况进行统一，不能按整个实墙计算。

板上的面层荷载不能直接按统计值输入到pkpm中，当pkpm混凝土容重取值大于25时，多出的部分应换算面荷，并从面层作法荷载中减去才行。不然楼板荷载就取的过大。

当隔墙直接砌在楼板上时，对于单向板可采用虚梁倒荷，对于双向板可以换算成面荷载。

屋顶面层荷载，对保温层取平均厚度换算成面荷载。不能直接取最厚处。不然荷载取的就较大。

车库顶部，消防车道范围内的消防荷载，应根据覆土厚度进行折减，根据计算梁板，柱墙，基础的不同，荷载取用要相对应。覆土重度不要取的过大。

2.4 建筑材料 2.4.1结构主材：

一般而言混凝土强度等级高一些，对剪力墙加强区轴压比有利，可以减少约束边缘构件的数量，有利于控制含钢量，但对标准层并不是越高越好，按工程经验考虑26层以下的建筑剪力墙一般不高C40--底部加强区，采用C40，以上5~6层采用C35过渡，余下各层采用C30,对于各层梁板一律采用C30。钢筋一律采用HRB400级的高强度钢筋，比采用HRB335级经济。

住宅钢结构的施工及质量控制 第3篇

摘 要：钢结构是环保型和节能型建筑结构，与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构，发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。本文重点就住宅钢结构的施工及质量控制进行了研究和分析。

关键词：住宅钢结构;施工;质量控制

钢结构属于框架结构，以钢框架和钢筋混凝土框架做比较，在跨度相同情况下，钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力相同的情况下，钢柱外围面积是钢筋混凝土面积的1＼4。这使“肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架结构的弊端在一定程度上有所缓解，但是“藏梁包柱”仍然是钢结构住宅设计的一项主要内容。

1.住宅钢结构的问题分析

钢结构体系是一个综合的复杂的技术体系，它涉及到墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系，现有传统的墙体做法很难满足钢结构住宅的整体装配要求。钢的物理性能决定了钢结构住宅必须考虑防火问题。钢材虽然是不燃材料，但其耐火性能很差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。对于曝露于外的钢结构构件，由于涂料的使用寿命关系，5-6 年的钢结构需要重新涂刷维护，这给后期用户的使用造成了较大的麻烦，也提高了使用成本，故对钢结构配套材料的提出了更高的要求。钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。

2.钢结构的施工

2.1 平面布置和结构选型

钢结构适合于平面布置基本规正、匀称、凹凸变化较少的建筑平面，不适宜轴线错开较多，形心和质心距离较大和易于产生较大扭转的住宅平面。钢结构住宅设计需要对风荷载和地震荷载作用下的水平位移进行控制，因此，抗侧力结构的考虑是非常重要。在住宅结构设计中常常把楼梯问、电梯间墙体设计为抗侧力结构。如果位移仍然不能控制在允许值范围内时，可以把单元之间的分户墙或厨房、卫生间的部分墙体（不动墙）也作为抗侧力结构。任何一种结构形式都有它的适用范围、最佳建造高度。钢结构正是在高层、超高层建筑中具有独到的优势，高层住宅由于地震设防，梁、柱断面虽然与同条件钢筋混凝土梁、柱相比要小的多，但在寻常百姓家的居室中，梁柱的存在仍然是十分尴尬的事。相比之下，我们认为钢结构用于多层和“小高层”，是具备一定优势的。大空间自由分割历来是住宅的希望，在墙体结构中大空间的获得，只有以大开间大进深来实现，其结果是楼板厚度增加造成用钢量和结构自重加大，结构重量加大又造成地震力加大，反过来影响剪力墙的厚度、强度和配筋。

2.2 变形限值的分析

构造节点构造直接影响钢材用量，在试点住宅中集中力量解决了两个部位的节点做法。钢框架的钢梁和钢筋混凝土剪力墙（核心筒）的连接为了确保试点工程安全可靠，设计中没有采用单纯在剪力墙中预埋钢板的连接方法，而是在剪力墙端部和核心筒拐角处自柱脚标高起，设置上下贯通的I型芯柱，并且，在钢梁高度处用钢桁架作为芯柱与芯柱之间的横向连接，以确保该部位节点的工作状态和计算假定相吻合。抗侧力结构可以是钢结构，也可以是钢筋混凝土结构。当采用钢桁架作为抗侧力结构组成纯钢结构时，规范规定：在风力作用下，层闻位移1/400，顶点位移1/500;在地震作用下，层间位移1/250，顶点位移1/300。因此，采用钢桁架作抗侧力结构可能造成用钢指标有较大提高，从而增加造价。若按钢结构限值1/300 控制结构整体刚度，在地震中待钢结构参加工作时，钢筋混凝土剪力墙已经产生了结构破坏，这种考虑不够安全。若按钢筋混凝土剪力墙限值1/800 控制结构整体刚度时，钢梁、钢柱截面会因地震力加大而大幅度增加。

3.钢结构施工安装时的质量控制

3.1钢构件的加工

现已实现工厂化的生产，钢构件的进场质量验收就显得至关重要，构件进场除了核查数量，并进行表面检查外，还需要检查以下资料：钢材材质的检验单;钢材的材质证明;无损检测报告和探伤检测报告。在安装柱，梁时，主要检查柱底版下的垫铁是否稳定，柱是否垂直和位移，粱的垂直、平直、侧自弯曲、螺栓的拧紧程度以及摩擦面清理验收合格后，方可起吊施工。当钢结构安装完，并进行验收合格之后，要求施工单位将柱底板和基础顶面的空间用膨胀混凝土进行二次浇筑。钢结构涂刷前，构件表面不能有异物，涂刷遍数和厚度应符合相关规定。在监理施工过程中，要求施工人员先固定钢窗一边的柱子，待钢窗完全固定并就位之后，再焊接另一边的立柱这样便可以保证钢窗与立柱之间不会有缝隙。

3.2钢结构的建筑

通常都采用混凝土立柱，基础的混凝土丑钢筋、模板的施工与其他工程的施工方法相同而基础立柱中预埋的螺栓是更是质量控制的重中之重，每个螺栓及每组螺栓之间的高度间距的偏差，直接影响着工程的整体质量。具体如下：取钢柱底板大小的钢板三块（其中两块厚20mm，一块8～20mm 均可），2mm 厚的两块铜板按照钢柱底板螺栓孔位置、大小开孔，将三块钢板组装在一起，把一组螺栓插入螺孔，用Φ14～Φ16 的钢筋将螺栓焊接为一体，上下各一道并可以重复多次使用。螺栓间间距及高低必须在规定的偏差范围之内。在混凝土浇筑前，用经纬仪将螺栓组进行精确的定位.再用Φ14～Φ16 的钢筋焊接在柱子的主筋上，固定螺栓钢筋端头顶正模板上，上下各一道，这样每组螺栓之间的间距、高低可以控制并不被损坏。做好施工交接。土建工程结束后.将螺栓组间的（轴线间距）、高低，每一个柱身浇筑的高度用经纬仪进行测量，验收后，组织相关安装人员进行验收，验收后要求钢结构安装人员进行复测。

4.结束语

如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工进入了机械化，那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化，钢结构住宅将成为建筑现代化发展的一个重要标志。在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下，钢结构体系必将成为住宅结构体系的主流。

参考文献：

[1]高伊琳，刘岩.浅谈钢结构住宅[J].辽宁建材，2014

钢结构住宅及实例分析 第4篇

1.1 问题的提出

新型复合结构体系是采用带“人字”支撑的新型复合结构体系, 是由钢筋混凝土柔性柱 (截面尺寸为250~300mm) 、柔性梁 (截面尺寸为250mm×250mm) 和钢筋混凝土支撑 (截面尺寸小于梁柱) 组成的复合支撑结构代替原住宅中的承重砖墙及不开门窗洞的自承重墙的复合结构体系。由钢筋混凝土延性柱、延性梁和钢或混凝土支撑组成的延性支撑结构体系代替原住宅中的承重砖墙及不开门窗洞的自承重墙, 使住宅形成复合结构体系代替原砌体结构。

1.2 新型复合结构的特点如下

1.2.1 复合结构体系的抗侧刚度和动力性能优于一般框架结构。由已进行的大量计算结果表明, 增加支撑对提高结构的频率即抗侧刚度作用非常明显, 且随支撑截面增大, 频率成线性增加。

1.2.2 由于是柱、梁结构, 可以自由的分隔室内空间, 不仅使建筑平面布置更适用和多样化, 还可使建筑空间体型变化、充分高效利用空间。

1.2.3 新型复合结构体系中的梁、柱截面较小, 所以自重小, 地震力小。

1.2.4 新型复合结构体系围护墙体可采用新型的轻质墙体材料 (可采用粉煤灰多孔轻质隔墙板, 原材料60%以上为粉煤灰, 具有力学性能好、质量轻、耐水、阻燃、隔音、保温、可锯、可钉、安装方便等优点) 。大大的促进了建筑墙体的改革, 保护耕地, 彻底取代黏土砖, 符合可持续发展要求。

1.2.5 采用较小的梁、柱截面及配筋, 因此可降低整个结构工程部分的造价。

2 复合结构在低周反复荷载试验下的试件设计及计算

2.1 试验目的及试验方案设计

2.1.1 试验目的:

试验目的是研究新型复合结构体系在反复荷载作用下的抗震性能。通过反复水平荷载作用下的试验, 对复合结构的受力性能、破坏形态、位移延性和抗震能力进行研究探讨, 从而揭示复合结构体系的工作机理。通过试验研究复合结构体系的破坏形态、耗能机制, 并和计算结果比较, 以验证计算方法, 为该结构的工程应用提供重要的参考依据。

2.1.2 试件设计:

本次试验采用1:2缩尺模型 (原型梁柱截面250mmX250mm, 支撑120mmX120mm, 跨度4.2m, 高度2.9m) , 梁柱混凝土保护层厚20mm, 支撑为15mm。

2.1.3 钢筋及混凝土强度:

混凝土采用C30级, φ14钢筋采用HRB335级 (II级) ;其他钢筋均为HPB235 (I级) 。制作试验构件时, 预留每种型号的钢筋及混凝土试块;构件试验前, 先进行材性试验, 以确定各种钢筋的屈服强度、极限强度及混凝土的抗压强度。混凝土采用商品混凝土, 试验前, 先做混凝土试块抗压试验, 混凝土抗压强度标准值:ck-0.76×0.88×31.7-21.26MPa, 抗拉强度:tk=2.16MPa, 抗压强度设计值:fc=15.74MPa, 较C30混凝土强度稍大。

2.2 试验加载制度和方法

试验加载制度和方法按《建筑抗震试验方法规程》进行。正式试验前, 先进行预加反复荷载2次, 取值为计算开裂荷载 (不考虑竖向荷载) 的30%, F-3kN。竖向荷载加载系统采用4台同步液压加载器组成, 竖向荷载分两部分施加。轴压比为0.22模拟用于5层住宅时底层柱在设计荷载作用下的受力状况。水平荷载加节点荷载F, 荷载从0加至计算开裂荷载 (考虑竖向荷载) 的50%, 再加至计算开裂荷载, 每级荷载下反复2次。以支撑钢筋屈服 (εy=1676με) 出现塑性铰作为试件的名义屈服, 试件屈服后, 以屈服位移△y作为控制参数, 实施等位移加载, 每级加载使试件位移达到△y的整数倍, 每一级荷载下反复3次, 直至试件破坏, 停止试验。。

拟静力试验加荷方法:

试加载F:O, 3kN, O, -3kN, 0。柱上:27kN, 梁上:4kN;柱上54 kN:, 梁上:8kN。

2.3 PKPM计算

由竖向荷载一定, 不同水平荷载作用下PKPM计算内力图, 计算出开裂荷载F=27.6kN及屈服荷载F-98kN。

3 复合结构在低周反复荷载作用下的试验研究

3.1 试件的破坏机构

随着反复荷载的增加, 首先支撑受拉钢筋屈服形成塑性铰, 继而在梁的中间支座 (支撑上部) 形成塑性铰, 最后柱的端部 (上部) 也形成塑性铰, 结构破坏。因此, 复合结构的破坏机构为“支撑梁柱形成塑性铰”的混合破坏机构, 即结构有多道抗震防线。

3.2 延性系数 (表1)

3.3 刚度退化

钢筋混凝土试件在反复荷载作用下, 随着循环次数和位移的不断增加, 在支撑纵筋屈服后, 试件的强度和刚度将不断地退化, 表2列出了试件实测特征阶段三次反复循环后刚度的降低幅度。其中, 刚度

3.4 实测试件的刚度值 (表2)

将试件屈服时和达到最大荷载时的刚度和初始刚度进行比较, 得28.83/60×100%一48.05, 8.66/60×100%=14.43。可以看出, 试件从初始到支撑屈服, 刚度显著下降, 至最大荷载进一步下降, 说明支撑刚度对提高结构的整体刚度有着明显作用。

3.5 试验值和计算值的比较

开裂荷载:计算值/试验值-27.6/25=1.1。

屈服荷载:计算值/试验值=98/110-0.89。

由比较结果可以看出, 用PKPM计算的结果和试验值比较吻合, 可以用PKPM软件进行计算。

4 结论

在最初的弹性加载过程中, 试件刚度退化不大, 进入弹塑性阶段, 尤其是支撑屈服后, 位移控制反复加载, 试件刚度退化非常明显。由试件的刚度退化过程可以看出, 支撑刚度对提高结构的整体抗侧移刚度有着明显作用。试件延性系数为3, 破坏机构具有“强柱、中梁、弱支撑”多道抗震防线的性能, 即有很好的抗震性能。试件开裂荷载和屈服荷载的计算值和实验值吻合较好, 说明可以用PKPM软件计算复合结构。

参考文献

[1]王新玲, 曹双寅, 张海东.竖向荷载下新型住宅复合结构试验研究[J].东南大学学报 (自然科学版) , 2005年S1期.

钢结构住宅及实例分析 第5篇

摘要：农村由于常处于偏远的郊区或山区，是人类在雷电灾害防御方面较薄弱的环节，本文通过分析翁源县翁城镇泉岭村一房屋屡遭雷击的原因，就房屋建设的选址、房舍外部防雷装置的安装以及农村如何选择经济有效的防雷措施等方面阐述了新农村在建（构）筑物建设中相应的防雷措施。

关键词：农村雷电灾害;事故分析;防雷措施;整改方案

引语

2012年7月23日凌晨，广东省翁源县翁城镇泉岭村村民陈某的二层半砖混楼房被雷电击中，房屋受损，家中所有用电设备均被损坏，本次事故没有造成人员伤亡。据陈某所述，在这次雷击事故之前还发生过三次雷击事故。第一次雷击事故发生时，陈某妻子触电晕倒;第二次在朋友指点下自行安装了“防雷措施”，雷击事故依旧再次发生，天面楼梯间天面采用Φ22mm螺纹钢架设的“接闪杆”直接接闪，楼板被击穿;陈某找他朋友理论，解释说避雷针不够高，于是陈某将天面“接闪杆”加高了2米，但是事故并没有到此为止，2012年7月雷击事故再次发生，这次雷击造成陈某家全部电器设备损坏，天面楼板及檐角被雷电损坏。

一、雷电参数分析

1.1 翁源县雷暴日数分析

大量的气象资料统计表明，雷电活动规律大致如下：热而潮湿的地区多于冷而干燥地区，如山的阳面多于阴面，雷暴频率是山区多于平原，平原多于沙漠，陆地大于湖海，各地区雷暴日极大值和极小值差不多出现在相同的月份。

图1 雷灾事故所在地理位置地闪次数月分布图

本文雷电参数利用闪电定位分析软件录入所在位置经纬度导出雷电数据（如图

1、图2），同时选用翁源县近30年气象资料，以及逐年雷暴日数、雷暴初终日，持续期资料以及累年值得出如下结论：翁源县近30年来（1983――2012）年平均雷暴日为71.3天，属于多雷区;从前汛期（3-4月份），雷暴日开始出现，雷暴活动活跃月主要集中在4月份至8月份，11-12月、1、2月几乎无地闪现象;雷暴发生时间主要集中14时至20时，由此可知本县雷暴活动持续时间相当长。

图2 雷灾事故所在地理位置地闪次数时分布图

二、雷灾事故分析

2.1 建筑物受雷击的环境因素

建筑物周围较为空旷，较为平坦的水稻田，正是水稻种植季节，水稻田均蓄满了水，水域面积增大，土壤电阻率明显下降。建筑物左侧有一排高于主楼体4米多的高大树木，离建筑物距离才1.3米远，且树顶部分树枝已经生长到建筑物屋面上空，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010规定当树木邻近建筑物且不在接闪器保护范围之内时，树木与建筑物之间的净距不应小于5m。这样建筑物就处在一个空旷且水域面积大的环境当中，当遇到雷雨大风天气极容易受到雷击。

2.2建筑物受雷击的人为因素

通过对陈某家雷击事故现场调查情况来看，分析和总结了陈某家多次雷击的四个原因：一是科学的防雷意识淡薄;二是不懂寻求专业部门进行雷灾调查或鉴定，找出雷击事故的原因;三是未经防雷专业技术人员科学设计或安装防雷装置，“避雷针”成引雷针;四是建筑物都是架空线路，线路毫无屏蔽保护措施，也没有安装电涌保护器，雷击到线路上和线路上感应到雷电流的概率很高，很容易破坏室内各种电器，甚至伤及人身安全。楼顶的“避雷针”起到引雷的作用，致命的原因出在该“避雷针”没有有效的泄流措施。经现场调查，陈某家避雷针并没有接地装置，天面沿女儿墙敷设了?8mm圆钢作为接闪带，整栋楼房仅一根引下线，引下线与接闪杆、接闪带连接处采用铁线绑扎，引下线直接伸入自家井中。总的来说，对防雷措施的科学认识正是本次雷击事故的真正原因。

三、防雷整改方案

3.1建筑物周围环境整改方案

将建筑物左侧一排枝繁叶茂的荫香树的高度降低，要低于建筑物的高度，并在建筑物接闪装置的保护范围之内。最好是将树砍掉或移植到离建筑物5米之外。

3.2建筑物防雷装置整改方案

（1）根据建筑物周围环境，此建筑物校正系数k应取1.5，预计年雷击次数为0.078237443次/年，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010此建筑物应为三类防雷建筑物。

（2）将建筑物原有的直击雷防护装置全部拆除。

（3）接闪装置：根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010此建筑物应为三类防雷建筑物。由于本建筑物为砖混结构楼房、楼顶屋面平整宜在建筑物屋面周围的女儿墙上安装明敷接闪网格（接闪网格应≤20m*20m或16m*24m）和明敷接闪带。接闪（网格）带采用Φ10mm热镀锌圆钢，且截面允许误差为-3%，接闪带支持卡也采用Φ10mm热镀锌圆钢，且截面允许误差为-3%。在易受雷击的屋角和檐角处装设与接闪带相连接的高度不大于0.5m的短接闪杆。短接闪杆采用Φ12mm热镀锌圆钢，且截面允许误差为-3%。钢筋搭接应采用双面焊接，焊接长度大于6倍的钢筋直径。所有接闪装置焊接口均要敲除焊渣并做防锈蚀处理。

（4）引下线：本建筑物长约9m、宽约8.5m、楼梯间屋顶与二层屋面高度相差约3m，则建筑物引下线计算周长应该约为41m。此建筑物为三类防雷建筑物，引下线平均间距小于等于25m。故可以设置2根专设引下线，但出于安全系数的考虑，沿建筑物四角均匀敷设4根专设引下线。引下线采用Φ12mm热镀锌圆钢，且截面允许误差为-3%。并且与屋面接闪（网格）带、接地装置做可靠双面焊接，焊接长度大于6倍的钢筋直径，并敲除焊渣做好防锈蚀处理。外露引下线，其距地面2.7m以下的导体用耐1.2/50?s冲击电压100KV的绝缘层隔离，或用至少3mm厚的交联聚乙烯层隔离;立护栏或警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度。

（5）接地装置：采用人工水平接地体与人工垂直接地体相结合，接地体宜相互连接呈环形。水平接地体采用40m*4mm热镀锌扁钢;垂直接地体采用50*50*5*2500mm热镀锌角钢。垂直接地体其间距以及人工水平接地体的间距均宜为5m，当受地方限制时可适当减小。水平接地体与垂直接地体焊接至少三面焊。人工接地体在土壤的埋设深度要大于0.5m，其距墙或基础不宜小于1m。

（6）感应雷防护：把线路在人户前套15m长的钢管埋地引入或改l5米长的屏蔽线入户，并把屏蔽线两头接地，这样可以把线路感应的雷电流的大部分通过屏蔽层和钢管泄入大地，并在入户处安装室外电涌保护器。要注意的是电视线路和电话线路不能和电源线路同管，并保持≥0.5m的安全距离，然后在入户处安装电涌保护器，将雷电流彻底引入地下，保护室内的人员和电器安全。另外，室内电器和插座都应安装接地线。

结束语

考虑到农村实际情况，防雷措施的投资成本不可能无限制完善，应根据实际情况尽可能采取经济合理的防雷设计及施工方案，尽可能优先保障人身安全，降低经济损失。

参考文献：

[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010

[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2012

钢结构住宅建筑的开发与应用分析 第6篇

关键词：钢结构 住宅建筑 开发 应用分析

中图分类号：TU393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（a）-0100-02

钢结构住宅的建筑设计已经越来越广泛，其也是现代化房屋建筑的基础。在实际建筑的过程中，其需要对多方面的因素进行相应地控制。从而提升钢结构住宅建筑的质量。但是在实际性的建筑中，其需要从多方进行控制，从而达到预期的施工效果。

1 钢结构住宅建筑开发应用概况分析

1.1 钢结构住宅建筑的发展趋势

钢结构住宅建筑的发展是为了缓解资源紧缺的现象。随着我国人口不断增加，人们的生活水平持续提高，需要有大量更加优越的住宅来满足人们的需求。但是随着社会发展，更多新型企业的设立，土地资源和能源资源成为了阻碍住宅建筑发展的绊脚石。一般都会使用传统的火烧来生产实心粘土砖，但是如果继续运用这种方式来制造实心砖，不但会导致能量资源流失速度快，还会在一定程度上破坏了环境。为了保护环境、保护资源，我国禁止使用这一种传统的方法生产实心砖，而且还限制了实心砖的使用，用另一种新的建筑产品取而代之，所以钢结构住宅在经过各项研究之后表明是最符合当下社会使用的，建筑行业通过钢结构住宅发展迅速。

1.2 钢结构住宅发展现状

钢结构建筑获得发展的基础性条件是钢结构的供求关系。在20世纪70年代，钢结构在受到社会限制和技术不先进的控制下，没有得到迅速发展，但是在80年代以后，随着国家经济政策的改革，技术的發展，使用钢结构产品的地方多了起来，钢材的产量也不断增加，钢产品对社会需求量也能满足，这时，钢结构住宅才得到了大力发展。我国在对钢结构进行分析研究时，将钢结构的使用范围也扩大了，所以钢材料的生产量也大幅度提高，到2007年为止，我国钢产量连续15年每年生产大于一亿吨。不仅只生产钢材料，还有很多附属产品，比如工字钢，槽钢，H型钢，厚板钢材，特种钢材，角钢等钢材料不断生产，出现了市场过剩的情况，这就为钢结构住宅打下了基础。

2 钢结构在住宅建筑中的应用

2.1 平面布置和结构选型

钢结构适合用于平面布置比较匀称，规正的建筑平面，不适合用于轴线较多，平面凹凸变化较多，形心和质心距离较大的住宅平面。钢结构的使用还需要注意地震荷载和风荷载等不同用力作用下的水平位移，所以使用钢结构时要考虑抗侧力结构是否完善。一般在住宅的结构设计中，电梯间和楼梯间的墙体都会作为抗侧力结构，但是如果位移还是不够，还可以将厨房或者单元之间分户墙、卫生间等这些墙体作为抗侧力结构。

2.2 变形限值的讨论

抗侧力结构的材料可以是钢材料或者是钢筋混凝土材料。如果采用钢桁架作为抗侧力结构的主材料时，使用规范规定：在地震作用下，层间位移1/250，顶点位移1/300。在风力作用下，层间位移1/400，顶点位移1/500。所以不难看出，把钢桁架作为抗侧力结构的主构架可以增强钢结构的抗侧力能力，可以很好地控制造价。在对变形限值进行控制的过程中，其需要对其预应力也做出相应的数据分析。通常情况下，钢结构的施工设计中，其预应力会呈现不规则的变化。甚至部分钢体直接限值变形。这都会工程的质量造成相应的影响。所以，在进行其具体数值的讨论过程中，需要对其数值进行相应分析，只有对其变形值进行综合讨论，才能使得其基础的预应力得到平衡，从而达到预定的建筑效果。

2.3 楼层高度的确定

在进行钢结构的建筑设计过程中，首先需要对其楼层的高度进行基础确定。在进行确定以后，就可以对其结构形式以及适用的范围性进行明确区分。之后对其建筑的高度进行最佳比例的控制。这样就能让钢结构的整体结构框架形态有效地发挥出来。尤其是在高层住宅的建筑过程中，钢筋混凝土具备更好地稳定性。但是在高层楼的应用中，由于其剪应力容易出现浮动，所以常常也容易出现一定的问题。因此，在进行钢结构的施工过程中，一定要确定具体的楼层，从而让钢结构施工技术能够得到全面性的应用。

2.4 柱网和柱断面的选择

在进行施工的过程中，柱网以及柱断面的选择也有一定的要求。其需要与梁端的位置进行相互结合，从而进行针对性设计。尤其是在外墙端的施工建设中，一定要与其总体的高度保持相应的吻合。对钢柱的截面形也要做出相应的分析。所以，在进行柱断面的全面选择的过程中，应该结合实际的情况进行相应分析，采用贯通式的节点，使得其总体的构造变得简单。

2.5 钢结构节点的全面构造

钢结构节点的构造是钢结构建筑施工中的一个重要的内容。其不仅能够使得预应力得到全面的平衡，还能使得施工的质量得到提升。在钢结构节点构造的具体施工中，通常需要从多个角度出发进行。一般情况下，其需要从以下两个角度去进行构造。

其一：柱脚生根部位。这是对混凝土结构框架的一种节点构造。其是模型的基础确定。在进行构造的过程中需要对其标高的数据进行相应的审查，同时对其柱脚进行高强度螺栓进行相应的连接。通常其首层需要采用钢筋混凝土的节点进行构造，然后在其他层的外围也需要进行综合性应用。

其二：强节点弱构件的设计也十分重要。在进行非防震的设计时，应以节点正在进行受力为前提，进行受力的阶段设计。而在进行抗震的设计时，就有所不同了，首先就应是整个结构处于一个比较稳定的状态，在进行整体的设计，而每个节点的受力情况也必须是比较稳定的，只有这样，才能够从真正意义上起到抗震的作用。那么这个时候，风载荷也是一个非常重要的因素，那么，在进行设计的过程中，一定要注意柱翼缘与柱之间的联系方式，从而加强其稳定性。

3 钢结构住宅开发的方式

3.1 功能的区分

在进行钢结构的住宅建设时，首先需要对其功能进行相应的区分。因为钢结构住宅相对于普通的住宅具有更多的功能特色。所以，在进行开发建设时，一定要针对其建设的特色进行不同功能区的划分。可以利用不同的载体空间，对住宅进行开放式的构建或者是将建筑面积进行增加，摆脱传统建设中的诸多缚束。只有这样，其建筑开发的外观才会更加美好。

3.2 抗震性能设计

一般在进行大多数的结构体系的设计过程中，都要注意“强剪弱弯”概念，这个概念是非常重要的。但是同样重要的还有“强结点弱构件”这个概念，从字面上的意思来看，可以理解为要使结点的承载力大于构件的承载力。

4 结语

钢结构住宅建筑的开发与应用分析十分重要。其是建设住宅的基础。在进行建设设计的过程中，一定要结合实际情况，将钢结构施工技术充分地应用其中，并不断地优化其结构体系，使得钢结构住宅能够具备更多的功能，从而节省施工成本，让钢结构施工技术得到全面完善。

参考文献

[1]庞赫，汪旭.钢结构住宅建筑设计探讨[J].住宅与房地产，2016（18）：15-23.

[2]毛毅.钢结构住宅建筑的技术性探讨[J].长江大学学报：自科版，2013（22）：119-128.

钢结构住宅及实例分析 第7篇

1.1 基础拉梁设计不当

很多设计者对基础拉梁的设计理解的不是很深, 导致在结构设计的时候产生失误, 给住宅建筑的结构安全带来了隐患。

1.2 独立基础设计荷载取值不当

地震荷载和风荷载对高层建筑结构设计都十分的重要, 一般我们在进行高层建筑结构设计的时候, 由于是多层框架结构, 风荷载一般情况下不起控制作用, 导致很多设计者在进行多层框架结构模型计算分析的时候, 忽略风荷载的作用, 导致设计的基础不安全。

1.3 框架结构中电梯井筒设置不当

由于电梯井筒的刚度相对于框架会比较大, 这种情况下, 当地震荷载发生的时候, 电梯井筒会吸收很大一部分的地震剪力, 但是就我国目前的设计及施工现状来看, 电梯井筒的基础设计及施工是一个难题, 一直没有得到很好的解决, 无形中对整个结构的安全带来了隐患。

1.4 悬挑梁的高度过小

在进行住宅建筑结构设计的时候, 由于一些特殊情况, 需要设置一些扁梁, 而这个时候, 很多设计者容易忽略对扁梁挠度的验算。特别是对于一些悬挑扁梁, 由于梁的高度选择过小, 引起梁截面的受压区高度过小, 受压区应力过高, 在正常使用的过程中, 梁截面受压区会产生非线性的徐变, 在荷载没有增加的情况下梁的挠度随着时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁板的负弯矩处首先出现裂缝, 裂缝随着挑梁的变形而不断加宽, 达到一定程度必将影响房屋的正常使用, 甚至给结构带来了安全隐患。

1.5 盲目追求低的含钢率

我国建筑领域的竞争越来越激烈, 开发商通过严格控制含钢率来降低工程造价, 达到追求利润最大化的目的, 有的开发商甚至将含钢率写在设计合同中, 对于设计人员来说, 只能想尽一切办法降低含钢率, 这无形中给建筑结构在地震或者偶然荷载作用下带来了安全隐患。

2 住宅建筑结构设计常见质量问题解决对策

2.1 要保证基础拉梁设计正确

由于上部结构的荷载较大或者地基承载力太差的时候, 基础需要埋置到一定深度才能满足承载力要求, 而埋置深度较深, 必将带来底层柱的计算长度和底层的位移过大, 为了避免此种情况的发生, 一般的处理方式是在±0.000以下至基础顶这个范围内的适当位置设置基础拉梁, 但是这种基础拉梁不应按照构造要求进行设置, 宜按照框架梁输入模型中参加整个框架的结构分析计算, 而且其上下纵向钢筋的锚固长度及箍筋的加密区长度等均与上部的框架梁保持一致;若基础埋置深度不是很深, 或者采用了短柱基础, 这个时候若地基承载力差或者上部荷载比较大, 或者抗震规范中有明确要求, 可以采用在柱子的两个主轴方向均设置构造基础拉梁的方法, 这个时候基础拉梁的截面宽度可以取两柱中心距的1/20~1/30, 其高度可以取两柱中心距的1/12~1/18, 对于构造基础拉梁可以取上述范围的下限, 纵向受力钢筋宜取所连柱子的最大轴力设计的10%作为设计荷载进行计算;对于多层的框架结构特别是工业建筑中的框架结构, 其拉梁上面一般都作用有填充墙, 这个时候可以将拉梁的截面适当加大, 并通过计算得出其实际配筋面积, 并将配筋面积与构造配筋叠加得出最终的配筋量;在设置构造基础拉梁的时候, 一般将构造基础拉梁设置在基础顶或者短柱基础顶标高处, 这种情况下, 基础可以按偏心受压进行计算;当用基础拉梁来平衡柱底弯矩的时候, 可以将基础拉梁截面设计的比较大, 这种情况基础拉梁应设置在基础的顶面, 而且基础可以按照中心受压进行设计计算。

2.2 注意独立基础设计荷载取值

在钢筋混凝土多层框架的计算中, 一定要输入风荷载。另外, 在进行多层框架混凝土独立基础设计的时候, 很多设计者会忽略掉柱底剪力, 但是由于从柱底到基础底还有一个高度, 若忽略剪力, 就相当于在进行基础设计的时候, 少考虑了由于剪力作用而产生的那部分弯矩, 必然使设计结果偏离实际情况, 而对整个结构带来安全隐患。

2.3 合理设置电梯井筒

若在实际工程中, 住宅建筑结构必须要设置电梯井筒的时候, 应采用如下的处理措施:第一, 用砌体材料做成隔墙的方法形成电梯井筒, 有利于整个结构的地震剪力分配;第二, 对混凝土电梯井筒采用一些处理措施后, 将电梯井筒设置在框架结构的适当位置, 比如弱化钢筋混凝土电梯井筒的刚度;第三, 当采用钢筋混凝土井筒时, 应该将混凝土电梯井筒模拟到框架结构模型中进行整体分析计算, 以得到更符合实际的设计结果;第四, 在地震区, 对于框架结构出屋顶的电梯间, 应该将荷载作用到主框架上, 并在设计的时候, 根据相应规范考虑辫梢效应的影响。

2.4 在钢筋混凝土多层框架的计算中, 一定要输入风荷载

另外, 在进行多层框架混凝土独立基础设计的时候, 很多设计者会忽略掉柱底剪力, 但是由于从柱底到基础底还有一个高度, 若忽略剪力, 就相当于在进行基础设计的时候, 少考虑了由于剪力作用而产生的那部分弯矩, 必然使设计结果偏离实际情况, 而对整个结构带来安全隐患。

2.5 避免出现悬挑梁高度过小的质量问题

第一, 应该熟知关于悬挑梁的高宽比及高跨比等一些要求, 在设计的时候注意尽量不要违背这些构造要求;第二, 对于单个悬挑梁的计算, 也要从整个模型入手, 因为在模型中, 能很直观的看出挑梁的挠度, 这样有利于在整体设计的时候进行检查复核。

2.6 正确解决含钢率问题

开发商参与到设计的过程中去, 根据设计的实际情况来不断调整商品房的含钢率, 使含钢率更贴近工程实际, 并建立自己的审图机构, 在审图过程中不但要看设计院的计算书, 最重要的是还要看其计算模型。

3 结语

在住宅建筑结构设计中还有很多常见的质量问题, 而要避免这些质量问题的发生, 只有设计者在设计过程中不断总结经验, 严格按照规范并灵活运用规范, 使我们的设计更加经济、安全。

摘要：随着科技的不断发展, 特别是各种计算软件被广泛的应用到住宅建筑结构设计中, 住宅建筑结构设计逐步朝着更加规范的方向发展, 但是由于对结构基本知识及相关规范的认识不足等各种因素, 造成目前住宅建筑结构设计中仍然存在很多质量问题, 为了提高住宅建筑结构设计的质量, 本文将对住宅建筑结构设计中常见的质量问题进行分析, 并提出相应的处理方法。

钢结构住宅及实例分析 第8篇

随着我国经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高, 国内已建造了大量的民用和工业建筑。由于受建筑物施工质量、使用年限、遭受自然灾害等因素的影响, 许多建筑物的安全性有待评定[1]。本文对福州某住宅楼开裂原因及结构安全性鉴定进行了分析、论述, 以供同类工程参考。

1 工程概况

某住宅楼为9层现浇钢筋砼框架结构房屋, 根据设计资料基础采用冲 (钻) 孔灌注桩基础, 底层层高2.50m, 2层~9层层高均为2.80m, 建筑总高度为25.05m, 总建筑面积2957m2。工程于1994年动工, 1996年建成并投入使用, 建筑立面详见图1。2010年左右, 业主发现房屋两侧墙体出现较明显的斜向裂缝, 并有继续发展迹象, 为了解裂缝的成因及其对房屋的安全性能的影响程度, 某住宅楼物业公司委托进行结构安全性鉴定。

2 检测仪器及内容

2.1 检测仪器

主要现场检测仪器有:砼回弹仪 (ZC3-A) 、砼碳化深度测定仪 (TH-1) 、砼钢筋检测仪 (ZBL-R620) 、万能材料试验机 (WE-600A) 。

2.2 检测内容与确定

严格参照相关的国家规范对某住宅楼进行结构安全性检测[2~4]。

2.2.1 建筑及结构布置核查

本工程为9层现浇钢筋砼框架结构房屋。实测建筑及结构平面布置与委托方提供的设计施工图纸基本相符。本工程位于小区中部, 半径100m内近几年无基坑开挖等大型施工工地。

2.2.2 地基基础检测

受实际条件限制, 未进行基础开挖检测。现场检查建筑物基础周边地面未见明显沉陷, 但基础周边雨水沟边局部沉陷、开裂变形, (4) - (C-E) 及 (10) - (C-E) 处地梁存在明显斜向贯通裂缝, 裂缝宽度测度值分别为5.1mm及3.2mm, 上部结构 (A-E) 轴大部分填充墙体存在明显因基础不均匀沉降引起的裂缝, 裂缝宽度测度值最大为14.3mm。

2.2.3 上部结构及构件工作状态检测

(1) 建筑物的侧向位移量测。根据现场实际条件布置16个测点量测结构顶点的侧向位移。检测结果表明, 结构整体往 (G) 轴方向倾斜, 最大侧向位移为H/119, 大部分所测测点均超过《民用建筑可靠性鉴定标准》 (GB 50292-1999) 规定的多层框架结构不适于继续承载的顶点侧向位移限值 (H/450) 。

(2) 建筑物沉降变形观测。根据现场实际条件布置15个测点, 从2012年12月26日至2013年4月12日, 对该建筑物进行历时三个月半 (107d) 计3次的沉降观测。观测结果表明, 大部分测点存在明显沉降, 测点最大日均沉降速度为0.057mm (1.71mm/月) , 沉降有继续发展迹像, 尚未稳定。

(3) 构件的裂缝、变形检测。现场检查框架柱、梁及楼板构件均未发现明显变形及裂缝。

(4) 围护系统检查。现场检查发现 (A-E) 轴大部分填充墙体存在明显沉降裂缝, 裂缝宽度测读值最大为14.3mm;屋面 (5-9) - (B-C) 位置架空隔热板破损;3Q- (4) - (C-E) 及4Q- (4) - (C-E) 窗台开裂, 7Q- (10) - (C-E) 窗户侧面瓷砖贴面空鼓, 5Q- (10) - (C-E) 及8Q- (10) - (C-E) 窗户变形;其余围护结构工作状态未见异常。

2.2.4 上部结构及构件的施工质量及性能检测

(1) 构件截面尺寸量测。现场核对框架柱、梁构件截面尺寸与委托方提供的设计施工图纸基本相符。

(2) 构件砼强度检测。现场检查框架柱、梁及楼板构件的砼外观, 发现所检构件中7L- (6) - (F-G) 、8L- (6) - (F-G) 、8L- (8) - (F-G) 、9L- (6) - (F-G) 及9L- (8) - (F-G) 构件表面严重麻面。其余所检构件未发现明显蜂窝麻面等缺陷, 未发现明显损伤及腐蚀现象。抽检27根框架柱及24根框架梁构件进行砼强度回弹法检测。

检测结果表明, 所检框架柱构件砼强度推定值范围为26.9~41.6MPa, 其中所检2Z- (8) - (F) 及3Z- (8) - (F) 构件砼强度推定值未达到设计强度等级C30, 其余所检框架柱构件砼强度推定值均达到相应设计强度等级;所检框架梁构件砼强度推定值范围为24.4~39.4MPa, 均达到相应设计强度等级。

(3) 钢筋配置检测。现场抽检27根框架柱及27根框架梁构件进行主筋分布扫描检测。检测结果表明, 所检2Z- (8) - (F) 、3Z- (6) - (E) 、3Z- (8) - (F) 、4Z- (6) - (E) 、4Z- (8) - (E) 、4Z- (8) - (F) 、5Z- (6) - (E) 、5Z- (8) - (E) 、5Z- (8) - (F) 、6Z- (8) - (E) 、7Z- (8) - (E) 、7Z- (8) - (F) 、8Z- (6) - (E) 、8Z- (8) - (E) 及9Z- (8) - (E) 框架柱角筋规格均较设计偏小, 所检4L- (6) - (F-G) 、4L- (6-8) - (F) 、4L- (8) - (F-G) 、5L- (6-8) - (F) 、7L- (6-8) - (F) 及9L- (6) - (F-G) 框架梁角筋规格均较设计偏小, 所检WL- (6-8) - (F) 梁角筋规格较设计偏大, 其余所检框架梁柱角筋规格及主筋根数均与设计相符。

现场抽检26根框架柱及27根框架梁构件进行箍筋分布扫描检测。检测结果表明, 大部分所检框架柱柱端未发现加密区或加密区长度及间距均不满足抗震鉴定标准要求;大部分所检框架梁端未发现加密区或加密区长度及间距均不满足抗震鉴定标准要求, 其余所检框架柱、梁加密区设置可满足抗震鉴定标准要求。

(4) 钢筋强度检测。现场检查发现主筋纵肋高度不均匀, 怀疑为改制材。抽取1根框架柱、1根框架梁构件, 分别截取18、20各1根纵向钢筋进行力学性能试验。检测结果表明, 试件1钢筋屈服强度为290MPa, 抗拉强度为395MPa, 不满足关于HRB335级屈服强度不小于335MPa的规定, 抗拉强度不小于455MPa的要求[5];试件2钢筋屈服强度为320MPa, 抗拉强度为445MPa, 同样不满足HRB335级屈服强度不小于335MPa, 抗拉强度不小于455MPa的要求[5]。

3 检测结果与分析

3.1 安全性鉴定

3.1.1 地基基础子单元

受实际条件限制, 未进行基础开挖检测。现场检查建筑物基础周边地面未见明显沉陷, 但底层外墙周边雨水沟边局部沉陷、开裂变形。沉降观测结果表明, 大部分测点存在明显沉降, 测点最大日均沉降速度为0.057mm (1.71mm/月) , 沉降有继续发展迹像, 尚未稳定。地基基础安全性等级根据上部结构反应情况评定为Du级。

3.1.2 上部承重结构子单元

(1) 构件的安全性等级。部分框架柱、梁构件抗震承载能力不满足规范要求, 节点域抗剪承载能力不满足规范要求;构件连接节点外观未见明显缺陷, 但多数所检框架柱、梁端部箍筋加密区构造不满规范要求;框架柱、梁构件未发现明显变形及裂缝, 所检构件中部分构件表面严重麻面, 其余所检钢筋砼柱、梁构件砼表面未发现明显蜂窝、麻面现象, 钢筋无明显锈蚀;钢筋砼楼板未见明显裂缝及变形。构件的安全性等级评定为Du级。

(2) 结构的整体性等级。本工程构件选型正确, 结构平面布置较规则, 整体布置合理。结构的整体性等级评定为Bu级。

(3) 结构的侧向位移等级。结构整体往 (G) 轴方向倾斜, 最大侧向位移为H/119, 大部分所测测点均超过GB50292-1999规定的多层框架结构不适于继续承载的顶点侧向位移限值 (H/450) , 倾斜存在继续发展迹象, 尚未稳定。结构的侧向位移等级评定为Du级。

(4) 子单元安全性等级。综合考虑结构的构件安全性等级、整体性等级和侧向位移等级的评定结果, 上部承重结构子单元安全性等级评定为Du级。

3.1.3 围护系统承重部分子单元

现场检查发现 (A-E) 轴大部分填充墙体存在明显沉降裂缝, 裂缝宽度测读值最大为14.3mm;屋面部分位置架空隔热板破损;部分窗台开裂、窗户变形以及窗户侧面瓷砖贴面空鼓。屋面女儿墙与主体结构连接构造基本完好, 未见明显裂损、松动及变形等异常情况。围护结构系统安全性等级评定为Du级。

3.1.4 鉴定单元评级

综合考虑地基基础、上部承重结构及围护系统承重部分安全性等级评定结果, 本工程鉴定单元安全性等级评定为Dsu级。

3.2 裂缝成因分析

房屋横向地梁断裂, 上部2~9层多数横向填充墙 (A轴-E轴) 出现倒八字形裂缝, 最大裂缝宽度14.3mm, 表现为较为明显的不均匀沉降裂缝特征。

从2012年12月26日至2013年4月13日对该房屋进行了4次地基沉降观测, 其中 (A) 轴测点累计最大沉降量0.041mm, (C) 轴测点累计最大沉降量1.96mm, (E) 轴测点累计最大沉降量4.21mm, (G) 轴测点累计最大沉降量6.13mm。该房屋建成投入使用16年以上, 但沉降观测数据表明, 目前地基沉降尚未稳定, 且从 (A) 轴~ (G) 轴沉降量依次增大, 存在严重的不均匀沉降, 详见图2。上部结构的顶点侧向位移检测数据表明, 房屋整体存在往 (G) 轴方向倾斜现象, 与沉降观测结果相吻合。

因此, 房屋地梁及上部填充墙体开裂的主要原因应为地基不均匀沉降所致。

4鉴定结论与建议

本工程鉴定单元抗震性能不满足规范要求, 结构安全性等级为Dsu级, 安全性严重不符合鉴定标准的要求, 严重影响整体承载, 必须立即采取措施进行处理, 建议如下:

(1) 对该建筑所在场地进行地质状况补勘, 补勘后对地基基础进行处理, 确保地基沉降及不均匀沉降不致影响结构安全。

(2) 部分框架柱、梁构件抗震承载能力不满足规范要求, 框架节点域抗剪不满足规范要求, 钢筋力学性能不满足规范要求, 应进行抗震加固。

(3) 对已经开裂及损坏的结构构件和非结构构件进行修复加固, 确保其正常使用性能及耐久性能。

摘要：对某住宅楼结构安全性进行鉴定检测, 对其开裂的原因进行了研究, 结果表明该住宅楼抗震性能不满足规范要求, 结构安全性等级为Dsu级, 安全性严重不符合鉴定标准的要求, 严重影响整体承载宅楼结构, 并提出了针对这些问题的整改措施, 为后续加固设计提供参考。

关键词：开裂,结构,安全性,加固

参考文献

[1]林晓玲, 肖琳琛, 顾志峰, 等.台州市椒江振兴大厦混凝土裂缝结构安全鉴定[J].国外建材科技, 2005, 26 (6) :80-81.

[2]GB 50292-1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].

[3]GB 50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准[S].

[4]GB 50023-2009, 建筑抗震鉴定标准[S].

钢结构住宅墙体发展及研究 第9篇

1 多高层钢结构住宅墙体的特点

1.1 墙体从传统的既围护又承重变为纯围护体系

钢框架建筑的荷载由梁柱传递,墙体不起承重作用。这是钢结构住宅墙体与传统的砖混或内浇外砌剪力墙住宅的根本区别。这一特点使钢结构住宅墙体成为纯围护结构,不再受结构空间的限制,可以根据居住空间的要求灵活分隔。

钢结构住宅墙体较传统住宅墙体还有一种新的围护功能,即对钢结构梁柱的围护。钢结构住宅梁多为H型钢,柱多采用钢管混凝土或H型钢柱,这些结构构件钢材外露且多为不规则外形,这将对结构钢材的耐火耐候及装修使用带来不利,因此建筑墙体也应该对这部分结构构件予以围护。

1.2 墙体要尽可能选择新型墙体材料

长期以来,我国住宅建筑大多采用黏土实心砖作为外墙体材料,这对于有限的土地资源破坏很大,为此我国正在积极推广墙体材料革新与建筑节能。钢结构住宅建筑外墙体系统作为单一的纯围护结构,适宜采用各种新型墙体材料,而一般新型墙体材料自重较轻,也符合钢结构住宅标准化、部品化和可塑化的特点。因此我们可以认为墙体材料革新与建筑节能活动同钢结构住宅的发展是相辅相成的。

1.3 墙体材料应具有质量轻强度高等物理化学特性和良好的保温隔热性能

钢结构住宅墙体的特征之一是轻质高强、灵活布置,不能增加整体结构的荷载,否则将丧失钢结构质轻的优势。良好的保温隔热、防火防渗漏和隔声性能是达到居住环境健康舒适的必要条件。墙体的节能应至少满足住宅“三步节能”的要求。

1.4 墙体类型适于工厂化生产,现场装配化建造

建筑材料工业化生产是住宅产业化的重要标志。钢结构住宅的结构体系属于高度工业化生产制作和安装,通常一栋几千平方米的多层住宅,钢结构吊装只需1个月～2个月。钢结构住宅也因此具备住宅产业化的基本条件。所以钢结构住宅墙体必须适宜工厂化生产、现场装配化建造,才能与钢结构住宅的结构体系的制作安装相匹配。

1.5 墙体连接部位的构造节点处理显得尤为重要

工业化定型生产的墙体材料,在施工安装过程中的节点构造类型比传统砌筑式墙体复杂的多。居住建筑对于材料物理性能方面的较高要求使得节点构造的妥善处理成为解决问题的关键,一种成熟的可大量投产使用的墙体建材产品必须在材料本身和连接构造上都有令人满意的效果。

2 多高层钢结构住宅墙体的功能

1)结构功能。

墙体要有较高的强度和刚度,能传递自重和作用在栏杆、女儿墙和窗下墙的各种力,抵御风荷载和冲击荷载,并且满足施工安装方便。

2)保温隔热。

墙体是室内外空间的屏障,能隔绝外部环境对室内空间的不利影响,保证居住环境质量,因此墙体要具有良好的热工性能,提高住宅的舒适性。

3)防潮防水。

冬季室内空气较室外更为暖和湿润,易在墙面结露。墙体的一项重要的功能是控制水蒸气,消除结露对构件的损害,需在保温隔热层的里面设置隔气层。

4)隔声。

墙体应具备良好的隔声性能,除了要满足隔绝外界的噪声外,还需保证住宅空间的私密性,内墙隔声量不小于40 dB,外墙隔声量不小于50 dB。

5)防火。

必须保证墙体的防火性能,安全板材应为非燃性,耐火极限宜在0.5 h以上,与楼板连接处要防止火灾时火焰从楼板空腔向上个楼层蔓延。

6)装饰。

技术的发展使轻质墙体结构和装饰的一步到位成为可能,轻型墙体的外表面可以做成不同的纹理、色彩,以适应不同的装饰要求。

3 多高层钢结构住宅墙体的选择原则

1)舒适性。

舒适性指外墙材料必须满足居住空间的各项建筑物理性能,在温湿度、声、光、空气流等方面创造适宜的居住环境。

2)耐久性。

耐久性包括墙体材料本身、连接件、密封材料以及外观效果在住宅建筑结构寿命期内的耐久性。外墙直接暴露在大气中,受外界环境的侵蚀很大,应该提倡在不影响居住的前提下可以及时进行局部更新的材料和构造做法。

3)地方化。

外墙材料应尽量地方化,降低运费并便于日后维修时就地取材。在考虑造价时不能只看建造时的一次性投资,必须将建筑使用期内的维护费用计算在内,提倡在投入使用的初期就制订并执行定期的维护管理。

4 多高层钢结构住宅墙体的材料类型

4.1 砌块类

砌块分为承重类和非承重类(作为多高层钢结构住宅的墙体主要指非承重类)。砌块类墙材主要有蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰水泥砌块、混凝土小型空心砌块、煤渣混凝土空心砌块、陶粒大孔砌块、蒸压灰砂砌块、石膏砌块以及钢丝网水泥轻质砌块等。

此类外墙,由于是砌筑式,整体性好,隔声、防雨水渗透效果好,但要达到目前的住宅节能标准(如北京地区要求的节能50%),需要较厚墙体,或者需要在墙体内(或外)填加一层保温材料(通常为 60 mm厚聚苯板)。另外,砌块墙体需要现场湿作业,施工进度较慢,与钢结构体系装配式施工周期短、效率高的特点不相符合。

4.2 大型预制板材

在20世纪80年代中期,北京地区建造了为数不少的框架轻板体系住宅。由于技术条件、材料种类的限制,这种全装配式大板体系结构单一化,建筑造型单调,而且很多技术问题,如板与板之间的连接问题、穿管问题、饰面问题、节点温差问题都没有解决好。

4.3 复合保温外墙板

近年来随着对复合墙板研究的不断深入,新型复合外墙板种类越来越多,如金属夹心墙板、 GRC复合板、水泥刨花板复合板。其材料组成特征是内外两层板材,中间填保温材料。复合保温外墙板比起传统的砌体具有很大的优越性:1)复合墙板仅起围护作用,无需承重,重量较一般砌体轻了很多。2)夹心式保温材料的保温隔热性能很好。例如,100 mm左右厚的R15保温棉,热阻值相当于1 m左右厚度的砖墙;60 mm厚的聚苯板,保温性能超过300 mm厚的加气混凝土砌体墙;40 mm厚的发泡型聚胺酯保温层即能满足国家现阶段50%的住宅节能标准。3)保温材料良好的隔热性能带来的一个直接效果就是大大减小了复合外墙板的厚度,增加了使用面积。此外,复合夹心墙体将结构疏松的保温材料置于内外墙板之间,使得外墙两侧,在选择饰面材料及钉、挂物体上不受限制,比起单侧内保温或外保温墙体更具优势。

5 多高层钢结构住宅墙体的安装形式

5.1 外挂式安装

外挂式墙体安装多用于板材类墙体材料安装,具有施工速度快;技术含量高,能够很好克服钢结构构件挠度变形较大对墙体造成破坏的缺陷;板与板之间由于是同一种材料,较易连接;同时墙板包裹钢结构构件,建筑外墙平整,易于装饰及不易形成冷热桥等优点。因此被认为是住宅产业化钢结构住宅墙体的主要发展方向。但是外挂式墙体安装也存在一些缺点:首先,由于需要较多专用金属连接件,导致造价较高;其次,对于增加钢结构构件的刚度贡献不大。

5.2 内嵌式安装

内嵌式墙体安装多用于块材类墙体材料安装(也可用于板材类),具有现场施工量大,工业化程度低,无法完全包裹住钢结构梁柱系统,易形成冷、热桥等缺点;但是内嵌式墙体也有优势,首先墙体材料选择余地大,板材、块材皆可采用且构造简单,造价低;其次是钢结构住宅内嵌式墙体对于钢结构也有很大影响。同济大学钢结构研究所对采用同种ALC墙板的两种墙体安装形式进行了试验对比,发现安装外挂ALC墙板结构的刚度比空框架结构的刚度增大不多,初始刚度增大20%～25%,承载力只增大10%左右。这与外挂墙板安装方式有关,墙板“悬挂”在钢梁上,基本上不参加抵抗侧向力的工作;而内嵌ALC墙板的钢结构的刚度比空框架结构的刚度增大很多,甚至会使初始刚度增大50%～70%,承载力也有很大的提高,增大65%左右,相对的变形减少很多[2]。在钢结构住宅由于空间及使用上的限制不可能广泛使用斜支撑增加钢结构刚度的情况下,内嵌式墙体的作用还是很明显的,但是要通过保温及饰面等功能层对墙体表面进行认真处理。同时考虑到钢结构构件在承受荷载时挠度变形较大,并会对内嵌式墙体产生破坏,这需要在墙体构造节点处理中考虑。

6 展望

墙体是钢结构住宅围护体系的重要组成部分,墙体的性能、构造将直接影响到住宅的居住性能。墙体尤其是外墙是钢结构住宅亟需解决的问题。但是目前对钢结构住宅墙体的重视程度还不够,设计人员多从结构受力上考虑,忽视了墙体节点的细部处理,形成冷、热桥和裂缝,造成墙体的能耗和渗水。另外,钢结构住宅墙体多用新型墙体材料,科技含量高,但目前缺乏对钢结构住宅墙体的规范化指导文件,造成施工方理解上的差异而产生质量问题。希望以后能加强节点和规范化的研究,使我国的钢结构住宅能快速推广。

摘要：根据钢结构住宅墙体的发展趋势,介绍了钢结构住宅墙体的特点、功能、分类、选择原则,论述了多高层钢结构住宅墙体的材料类型和安装形式,提出了今后需要解决的若干问题,并进行了展望。

关键词：钢结构住宅,墙体,板材,节点

参考文献

[1]陈禄如.钢结构住宅建筑将成为我国住宅的重要组成部分[J].钢结构与建筑业,2002(11):25-27.

[2]李国强,王城.外挂式和内嵌式ALC墙板钢框架结构的滞回性能试验研究[J].钢结构,2005,20(1):81-82.

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[7]候和涛,钟华东,李良慧.钢结构住宅复合墙板安装存在的问题与建议[J].新型建筑材料,2006(11):21-22.

钢结构住宅体系的发展及展望 第10篇

在2007年进行的河北省建筑科学研究院综合办公楼和鹿泉市建筑业管理处办公楼两个既有建筑节能改造示范工程的基础上, 2008年, 石家庄市又把滨河小区颐宁苑项目列入节能改造计划, 经改造后可使建筑能耗节能率达到65%的要求, 改造方案已经通过专家评审, 取得了一定的成就。

1 与钢筋混凝土或砖混结构相比较, 钢结构住宅的优势

1) 自重轻, 可减轻建筑物的重量约30%, 有利于建设高层, 特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方, 其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。2) 在建筑功能上, 梁柱截面面积小, 户内的有效平面增大, 比相应的砖混和钢筋混凝土结构提高了6%, 增大了有效的生活空间。具有充分的灵活性、可改性和安全性, 有利于满足现代人的居住需要, 适应现代住宅的市场需求。3) 工厂化生产, 更易实现工业化、定型化、批量化生产, 提高劳动生产率。钢结构住宅在建造过程中由于实现了产业化建造, 因此能耗低于使用传统建造模式建造的住宅。4) 施工周期缩短, 现场湿作业少。5) 钢结构住宅工程造价与钢筋混凝土结构基本持平, 但是工期比钢筋混凝土结构缩短1倍以上, 实际收益更大。钢结构住宅是代替砖混住宅较为理想的建筑体系。6) 钢结构体系具有良好的抗震性能。7) 管线布置方便。在钢结构的结构空间中, 有许多孔洞与空腔, 而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线, 这样使管线的布置较为自由, 也增加了建筑净高, 而且管线的更换、修理都更为方便。8) 多元的结构体系。钢结构住宅体系大致可分为钢框架结构体系, 钢框架—支撑结构体系, 钢框架—预制钢筋混凝土墙结构体系, 钢框架—钢筋混凝土剪力墙结构体系, 钢框架—钢筋混凝土核心筒结构体系, 空间错列桁架结构体系, 轻钢龙骨结构体系。不同结构体系的受力特点不同, 适用于不同的住宅类型。

2 节能措施

1) 外墙板的使用:外墙板在功能上最为复杂, 要求也相对多, 具有防水、防火、隔声、保温、隔热、美化和具有一定强度等功能。分为承重、承自重和不承重三种类型。在钢结构住宅中, 外墙板多属于后两种, 其中以不承重的挂板居多, 当前各地做法有砌筑砌块和预制大板两种。选择保温隔热性能好的外墙并对墙体与结构连接部位的冷热桥也分别进行处理。外墙采用整体大开间墙板, 不仅可以避免板缝的复杂处理, 还减少了冷热桥的面积数量。莱钢集团自主研发了LCC-A型、LCC-B型和LCC-C型轻质保温复合墙板。2) 内墙板的使用:内墙板按功能要求有分户墙与户内隔墙之分。分户墙在抗冲击、防盗、隔声等方面比户内隔墙要求更高。应根据分户墙和户内墙的不同用途选择合适的墙板类型。莱钢自主研发生产的LCC-B型, LCC-C型板及加气混凝土砌块都有良好的保温性能。3) 楼板:楼板是大开间的关键, 楼板的厚度在结构自重中占40%～50%。楼板除了满足建筑设计要求和便于施工等一般性的原则外, 还要有足够的刚度、强度, 并且还要具有一定的抗裂性, 以满足建筑功能抗渗、抗漏的要求, 以及较好的隔声、防水和防火性能。目前主要采用的三种楼板形式为:现浇钢筋混凝土楼板、压型钢板组合楼板、预应力钢筋混凝土叠合楼板。4) 屋面采用现喷硬质聚氨酯发泡、憎水型珍珠岩板、SBS卷材等技术进行保温隔热处理, 对楼地面及地下室顶板进行保温处理, 选择合适的门窗控制窗墙面积比。5) 对其他细部的保温处理:在楼梯间入口处设门提高楼梯间的保温性能;局部山墙剪力墙、日形钢柱、楼梯间剪力墙等冷热桥部位采用聚苯板外保温。采用塑钢单框双玻真空窗等保温隔热性能良好的产品, 提高门窗的气密性, 降低换气次数。

3 钢结构住宅与循环经济

建筑在其建造阶段会消耗大量资源和能量, 并且在其使用过程中需要消耗相当数量的资源。旧建筑的拆除也会造成大量建筑垃圾的产生。一些发达国家早已意识到这个问题对地球环境的影响。近年来, 由于生态平衡遭到严重破坏, 地球环境受到极大影响, 各种自然灾害时常发生, 并且随着国民经济的不断攀升, 中国也正处在大规模建设时期, 建筑业循环经济问题的意义显得格外深远。

钢材属于可循环使用的材料, 据有关资料显示:美国每年钢产量的68%来源于回收的旧钢材。同时钢结构住宅体系复合墙体系统中大部分材料也可以重复使用, 以上两项建材均为住宅建筑主要构成材料, 因此钢结构住宅体系不仅节约建材, 也实现了循环经济。

4 钢结构住宅发展和研究方面存在的问题

1) 人们在钢结构认识上存在一些误区:a.钢结构造价昂贵, 远大于混凝土结构;b.钢结构钢材必须从国外进口;c.钢结构住宅不防火, 冬天不如混凝土住宅暖和;d.钢结构住宅感觉上不如混凝土厚重, 似乎更单薄, 不够安全。2) 设计理念不能适应市场需要。3) 目前国内建材市场钢结构住宅用钢出现相对短缺的现象。4) 建筑设备与钢结构住宅配合, 是住户首先遇到的问题。因此如何采用先进的技术来开发适合于钢结构住宅的各项设备是我们必须要解决的问题。5) 目前我国钢材材质、材性及相关选用标准比较齐全, 而且逐渐与国际标准一致化, 但某些应用标准相对缺项、滞后。6) 钢结构专业技术人员、技术工人缺乏, 尤其在中小企业更为短缺, 企业技术质量和管理工作都不适应生产的需要。

5 对钢结构住宅发展的展望

1) 解决缺乏与钢结构住宅结构体系相配套的围护体系的难题, 将围护体系的研发作为我国钢结构住宅技术发展的重点, 包含内外墙体系统、外窗系统及楼屋盖系统, 结合钢结构住宅体系特点重点研究其结构性功能、保温隔热性功能、密闭性功能、隔声性功能、防火性功能与装饰性功能。2) 根据分析, 全装修住宅是我国钢结构住宅体系的发展趋势。这是由钢结构住宅的结构体系决定的, 其墙体系统为非承重轻质复合墙体系统, 无法直接承载悬挂各类装修物品如洗脸盆、空调机等, 并且复合墙体系统作为一个整体若有破损会严重影响其各种使用功能, 如保温、隔热、防水、隔声等。3) 居住者在二次装修中需要拆除室内围护及分割墙体, 会对钢结构构件的防火造成不利影响。

我国地域广阔, 气候条件差别也大, 经济发展程度亦有所不同, 住宅建筑应向着多元化发展。钢结构住宅仅仅是住宅建筑的一个分支, 其合理性应从其综合的经济效益出发进行全面考虑, 因地制宜, 多吸收国外高新优秀科技, 本着可持续节能环保的目标与国际接轨。

参考文献

[1]李德英.建筑节能技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2]陈辉求.超轻型钢结构住宅展望[J].安徽建筑, 2002 (S7) :30-31.

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[5]徐伟良, 王永跃.钢结构住宅建筑的开发与应用[J].建筑技术开发, 2002, 29 (5) :106.

钢结构住宅及实例分析 第11篇

【关键词】实例分析；高层住宅建筑；剪力墙；结构设计

1、工程实例

某住宅楼经调查地表无不良地质现象存在。该工程属于住宅建筑，设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，裙房为框架结构。地基基础设计等级为乙级，主体为筏板基础，裙房为柱下独立基础和墙下条形基础。总建筑面积为6485. 72㎡，东西长约42. 0m，南北长约15. 0m，主体为地上12层带1层地下室，右边裙房为地上1层带1层地下室，前边裙房为地上1层。（本文仅介绍主体的剪力墙结构设计）

2、概念设计与总体指标控制

小高层住宅剪力墙结构由于住宅建筑空间分割面积较小，很多设计人员对剪力墙布置往往有一定的随意性，电算通过后就不加调整地去做施工图，实际上如此结构布置很难做到安全、合理、经济。概念设计具体到工程设计中需要结构设计人员布置剪力墙时，在结构平面上尽量使x向和y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大，在梁系布置上也应力求受力明确，传力路径简捷，避免梁系为多重搭接传力，造成安全隐患。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。

3、基础设计

目前的剪力墙体系小高层由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部12层带1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000 mm，经细算后筏板可減至800mm，经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对小高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按50mm厚增加。如12层建筑则初选可取600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况调整筏板厚度。由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达百米以上，中间就设置几条后浇带，也没有其他措施是不妥当的。目前可采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程长50. 75m，大于规范要求的45m，故筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题，效果良好。

4、剪力墙设计

4.1 剪力墙科学合理的布置

剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙（h/w>8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2. 5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0. 5 m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。

4.2 剪力墙配筋及构造

4.2.1 剪力墙配筋

该工程剪力墙一层墙厚（除电梯间四周）为250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋Φ10@ 200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@ 400拉筋；六层以上Φ8@ 200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@ 600拉筋。地下部分外围墙体竖向配筋 14@ 200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取 12@ 150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。

4.2.2 剪力墙边缘构件的设置

试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7. 2. 17条设置构造边缘构件。有工程技术人员对剪力墙约束边缘构件配箍特征值偏大的问题进行了研究，对某具体工程计算结果中在墙肢轴压比小于0. 25情况下计算配筋仅为构造配筋，而约束边缘构件配筋则高达40c㎡，造成设计时钢筋配置困难，施工难度更大，虽然在小高层设计不常见，但上述情况也反映出配箍特征值偏大的实际情况，故对剪力墙的配筋应首先区分剪力墙的受力特性及类别，即普通剪力墙（长墙）、短肢剪力墙、小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0. 7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1. 2条控制配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按《高规》控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，

4.2.3 剪力墙的连梁

剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4 14，箍筋为Φ8@100；个别连梁纵筋为4 16，箍筋为Φ8@ 100。

4.2.4 剪力墙的暗梁

对于框架-剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，宜设置暗梁，并且要求剪力墙两端是明柱，这是因为周边有梁柱的剪力墙，抗震性能要比一般剪力墙要好。剪力墙结构则没有这方面的要求，在墙板交接处设置暗梁对加强墙体整体性作用还是有利的，但究竟有多大则无从确定。因此在楼层位置设置暗梁虽然可行，但没有必要设置太大断面及配筋。该工程在地下室挡土墙顶面设置暗梁，断面取墙厚×500mm，配筋上下各2 18。

5、结束语

小高层住宅剪力墙结构设计呈多样化的趋势，如何做到安全、经济需要结构设计人员通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学布置剪力墙，合理设计基础。

参考文献

[1] 苏绍坚.住宅楼剪力墙结构设计分析[J].核工程研究与设计，2007，（01）.

[2] 吴继成.高层框架剪力墙结构设计[J].建设科技，2010，（06）.

[3] 李盛勇，张元坤.剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J].建统结构，2009，（08）.

钢结构住宅及实例分析 第12篇

钢结构住宅建筑除前文所述具有钢结构建筑共性的火灾危险性外, 还存在其特有的消防安全问题。

1.1 消防设施相对缺乏

对于其他民用建筑的消防设施, 如消防报警系统、自动喷淋系统, 国家防火规范都有比较明确的要求。住宅建筑长期以来作为量大面广的经济类建筑, 造价、投资标准较低, 除高度超过100米的超高层住宅和属于一类高层建筑的高级住宅的居住用房应设置自动喷水灭火系统外, 其它类型的多、高层住宅均只须消火栓系统。由此可见, 如同样采用钢结构体系的民用建筑, 住宅建筑由于规范没有要求设置自动喷水灭火系统, 其消防安全系数相对来说就比较低。

1.2 钢结构防火保护设施的耐久性问题

住户装修对钢结构防火保护层的破坏。商品住宅销售给居民购房者, 住户通常会对房屋进行个性化装修。住宅建筑如果采用钢结构体系, 即使对其采取了防火保护措施, 由于入住居民缺乏这方面专业知识, 不知其重要性, 在装修过程中未对其进行保护, 一旦钢结构保护层被破坏甚至剥落, 往往不会进行修复, 一旦发生火灾, 会影响到建筑主体结构安全, 造成生命财产损失。

消防安全管理困难。民用公共建筑的产权单位、使用单位或物业管理单位, 对建筑实行统一管理, 可对各房间进行定期检查, 便于及时发现问题, 积极整改。而住宅建筑, 由于其私有性, 管理单位很难进行长期入户检查, 一旦钢结构防火保护层被破坏或发生老化失效, 无法及时发现, 导致隐患长期存在。

钢结构本身的防火问题是其一大弱点。钢结构虽为不燃结构, 但其耐热不耐火, 必须采取防火保护措施后才可安全使用, 这样将导致构造复杂和造价增加, 并成为制约钢结构住宅体系推广应用的一个重要因素。

2 钢结构住宅防火措施

与砖混、钢筋混凝土结构体系的住宅建筑相比, 钢结构住宅的火灾预防对策和消防措施大体相同, 其主要差别在结构体系本身的耐火保护以及构造防火等“被动防火系统”方面, 这是其建筑防火设计的重点和核心问题。对于小高层钢结构住宅来说, 可以采取一下防火技术措施:

2.1 采用耐火、耐候钢建造钢结构

耐火、耐候钢是通过合适的技术, 增加钢材的特殊成分, 使钢材的结构及金相组织发生变化, 从而改善钢材内在的耐火性和耐候性。这种钢材在温度达600℃时, 屈服强度下降不大于1/3;此外它还具有自愈性或永久性, 即在钢材使用过程中表面受擦撞或火灾后, 耐火、耐候性不变;因此在建筑钢结构中使用这种钢材可明显降低防火保护层的厚度。例如可减少1/3的防火涂料, 并省去防锈漆, 而其价格仅比普通钢材增加不到10%, 是一种具有较高费效比、应用前景广阔的建筑钢材。目前我国有多家钢铁企业已开发成功建筑用耐火、耐候钢, 为住宅钢结构提供了良好的用材来源。

2.2 采用抗火能力强的结构形式和构件

国内外理沦及实践证明, 钢管混凝土柱的耐火性能较型钢柱有很大改善, 且钢管直径 (或边长) 越大, 耐火时间越长。直径500mm的圆钢管混凝土柱, 当涂敷厚15mm的隔热型防火涂料时即可满足3h的耐火时间, 故应提倡在住宅钢结构建筑中使用钢管混凝土结构。

钢结构住宅的抗侧力构件, 宜采用钢筋混凝土剪力墙或筒体体系, 它们具有优良的耐火性能。当采用钢结构支撑体系时, 必须进可靠、有效的防火保护。

楼板是钢结构建筑的水平承重和连系构件, 同时也是上下层间和防火分区之间的分隔构件, 其耐火要求较高。由于前楼盖体系仍以混凝土为主体材料, 所以其防火设计应尽量发挥混凝土材料的良好耐火性能。

钢梁通常为工字形断面, 不仅要进行防火保护, 从建筑、装修角度考虑也必须进行处理, 目前对其防火保护主要是采用包覆法。

楼梯是钢结构住宅建筑的重要构件, 防火要求很高, 应尽可能采用钢筋混凝土结构。

2.3 围护和分隔构件的耐火要求

与住宅钢结构配套的预制装配化的围护和分隔构件耐火性能的优劣, 对整个建筑物的耐火等级和防火水平具有重要影响, 必须采用耐火能力强的配套建材来建造钢结构住宅。

钢结构住宅的围护和分隔构件, 如内外墙、屋面等, 一般采用轻质复合型建筑材料。如轻质加气混凝土砌块、ALC板、轻钢龙骨石膏板、纸面稻草板等。

参照现行消防规范的要求, 建议钢结构住宅的内外墙及屋面应为非燃烧体, 并达到二级耐火等级的标准。上述材料中, 有的完全能够满足这样的要求, 并具有良好的综合性能如新型ALC板, 据实测150 mm厚ALC板耐火极限大于4h, 而且还具有轻质、保温、隔声、抗震等优良性能, 这种板还可做防火墙, 并已在建筑工程中采用。

2.4 采用适用可靠经济易得、有利环保的防火保护方法

对钢结构住宅的防火保护, 只要能达到耐火要求的规定且造价适宜, 应提倡采用任何技术和方法。住宅钢结构的防火保护还应注意采用符合环保的材料和施工技术。防火涂料在喷涂施工时不仅易造成环境污染, 有些还挥发出有毒、有害气体, 应限制使用并加以改进。应大力开发和推广无毒、无辐射、化学稳定性良好的无机类材料保护钢结构的技术。

2.5 采取合理的钢构件防火构造处理方案

钢结构防火保护构造作法应合理、坚固、经济、易于施工, 并利于装修。当有非燃烧体的围护或分隔构件与钢构件处于同一轴线时, 可利用非燃墙体本身为钢构件提供防火保护, 而不需另做防火保护层。而对那些裸露在外的钢构件, 则应采用合理的防火保护构造做法。

住宅的使用期很长, 因此钢结构防火保护构造做法应牢固可靠, 同时还要有较好的装饰性, 为住户的装修创造条件

摘要：目前国内居民建筑大多才用钢结构而建成, 其中却隐藏着许多的安全隐患, 以火灾最为普遍也最具危害性。本文介绍了钢结构住宅的消防安全问题, 并给出了相关措施。

关键词：钢结构住宅,防火,消防安全

参考文献

[1]江怀、杨茜, 《钢结构住宅:一个热点发展方向》, 福建建材, 2004年01期

[2]王伟、付志斌, 《我国钢结构住宅发展前景展望》, 江苏建筑, 2004年第1期