鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計方案
鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計方案(如下)一部分：
一、鋼結(jié)構(gòu)住宅體系選擇
從已建成的鋼結(jié)構(gòu)住宅來看，主要有：
1)薄壁型鋼組合墻板形式;
2)純框架形式;
3)框架支撐形式;
4)型鋼混凝土組合形式;
5)鋼框架-混凝土抗震墻形式等等。
這些結(jié)構(gòu)形式各有特點(diǎn)，其中薄壁型鋼組合墻板形式特別適宜定型產(chǎn)品，其體系是從墻板結(jié)構(gòu)演變而來，即將薄壁型鋼柱構(gòu)件按大約600mm 的間距布置形成豎向承重結(jié)構(gòu)、型鋼間設(shè)支撐系統(tǒng)以抵抗水平力，樓板根據(jù)豎向型鋼的位置布置成密肋支撐結(jié)構(gòu)，因上部結(jié)構(gòu)為類墻板結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)根據(jù)受力情況設(shè)成條形基礎(chǔ)，對地基要求不高。
薄壁型鋼組合墻板住宅受密布結(jié)構(gòu)的影響，對開間、門窗洞口、挑出構(gòu)件尺寸均有一定限制。
后面幾種形式可以滿足多高層住宅設(shè)計要求，但從使用的角度都存在一個共同問題，即梁柱突出對住宅內(nèi)部觀感的影響。
住宅相對于其它建筑有其特殊性，辦公、廠房可以采用較為固定柱網(wǎng)，層高也較高，其梁柱所占空間給人的感觀是適宜的，柱網(wǎng)規(guī)則有利于梁的布置。
相反住宅是一個變化多端的產(chǎn)品，根據(jù)建筑的要求，很少布置出規(guī)則的柱網(wǎng)，房內(nèi)開間相對較小、變化較多，不利于鋼框架布置。
由于鋼材的特點(diǎn)，它在住宅中只能形成框架體系或桁架體系，可以說框架體系如果適用于普通住宅，鋼框架必然有其大顯身手的地方，普通框架結(jié)構(gòu)不能解決住宅應(yīng)用問題的話，常規(guī)鋼框架體系在普通住宅中應(yīng)用也有相似的弱點(diǎn)。
受短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，筆者在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中將鋼柱設(shè)計成異型柱形式，以配合建筑變化的要求，圖1 是兩種異型鋼柱截面，根據(jù)建筑墻體厚度減去面層厚度來設(shè)定翼緣寬度，框架梁與異型鋼柱各個方向的翼緣剛接。
2、剛接柱腳設(shè)計
常見柱腳分埋入式、外包式、外露式。在住宅設(shè)計中多采用外露式，相比其它兩種方式，其現(xiàn)場安裝、定位方便。
在設(shè)計時應(yīng)注意，柱腳的剛度是靠底板的彈性變形或塑性變形來實(shí)現(xiàn)的，這就意味著整個結(jié)構(gòu)變形包括鋼結(jié)構(gòu)本身變形及底板受拉變形后引起的整體變形，如在分析內(nèi)力時視外露式為剛性柱腳，設(shè)計中要考慮層間位移角限值要有一定的富裕，同時應(yīng)考慮底層鋼柱彎矩反彎點(diǎn)下移引起的柱頂彎矩增大。
根據(jù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計要求，為保證罕遇地震時不發(fā)生柱腳節(jié)點(diǎn)先于鋼柱破壞，柱腳節(jié)點(diǎn)連接處的極限抗彎承載能力應(yīng)大于 1.2 倍鋼柱的全塑性受彎承載力(Wpnx·f)才可以，常見設(shè)計方法是根據(jù)柱腳反力來確定柱腳螺栓直徑、連接焊縫,這樣只能保證柱腳節(jié)點(diǎn)在多遇地震作用下具有一定強(qiáng)度而不破壞，而柱腳彎矩設(shè)計值所需截面抵抗模量一般小于鋼柱本身截面抵抗模量(Wx)，以H628X260X10X14 工字鋼為例，1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍，外露式很難保證這項(xiàng)設(shè)計要求。
而采用其它兩種柱腳方式在轉(zhuǎn)遞鋼柱內(nèi)力時很容易滿足前項(xiàng)要求，設(shè)計中傳力明確、計算容易、構(gòu)造簡單、節(jié)省鋼材。插入式柱腳構(gòu)造相比埋入式更簡單，大部分書籍認(rèn)為可靠性不如埋入式，建議用于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，不適合高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。
南寧鋼結(jié)構(gòu)廠認(rèn)為，多層建筑鋼結(jié)構(gòu)是可以使用的，因?yàn)樵谠S多工業(yè)項(xiàng)目中，單層廠房多為10 ~ 30m高。廠房內(nèi)吊車多，維修平臺多。單柱荷載和地震作用往往大于普通住宅。當(dāng)多層住宅的概念設(shè)計和計算設(shè)計滿足規(guī)范要求時，插件式的使用沒有問題。新的鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范還增加了插入式柱腳的設(shè)計和施工規(guī)定。
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