分析高層鋼結構住宅的結構體系
2019-03-22 08:43 鋼結構住宅 鋼結構華邦建設
一、鋼框架住宅結構體系
鋼框架住宅結構體系是高層鋼結構住宅體系中常見的一種，通常狀況下，梁柱的節點使用剛接，豎向荷載和水平荷載的承受通過梁柱受彎來實現。鋼結構純框架體系為簡單，它除了具有較好的延性以外，抗震性能也是強。鋼框架住宅結構體系受力明確，能夠靈活使用，具有較快的施工速度和簡單的安裝制作程序，但是為了承受側向力，梁柱截面的面積一般較大。同時，鋼框架住宅結構體系能夠靈活的進行平面布置，體系各部分的剛度較為均勻，結構自重輕且不會有集中應力產生，與其他形式的結構也容易結合。另一方面，由于鋼框架住宅結構體系中，柱和梁的組合是主要的受力構件，在水平荷載作用時，柱子和梁會產生剪力和彎矩，從而使得梁柱出現變形。對每一個樓層，柱子上端和下端的剪切與彎曲變形會導致與桿軸相垂直的位移，從而造成框架產生位移。因此框架抵抗側力的強弱由梁柱的剛度及受彎能力決定，應該適當增加梁柱的截面面積。但是如果梁柱的截面面積太大，會對住宅內的活動空間和家具布置產生影響。同時節點應該進行剛接或半剛接，但這樣做會讓節點的構造比較復雜，由于屬于單一的側力抵抗結構體系，若發生地震，會造成較嚴重的破壞。
二、交錯桁架住宅結構體系
在交錯桁架住宅結構體系中，桁架之中的桿件所受力為軸力，能夠較為充分的進行材料性能的利用，從而節省鋼材。桁架結構體系具有較多的腹桿，在住宅結構中使用時會對室內美觀和空間利用造成影響，所以需要巧妙利用，因此產生了交錯桁架住宅結構體系。它由鋼結構住宅結構體系演變而成，在建筑功能和力學特性上都由于鋼框架住宅結構體系，一般由柱子、鋼桁架、平面和樓面板構成。交錯桁架住宅結構體系在建筑布置方面優越性較大，在房屋周圍可以布置柱子，而中間沒有柱子，在相鄰柱子的上層和下層進行桁架的交錯布置，桁架的高度和層高相同。在桁架的上弦來擱置樓板的一端，相鄰桁架的下弦來布置樓板的另一端。因為中間沒有柱子，桁架布置在兩開間，所以此種結構非常適合住宅單元和旅館的布置要求。交錯桁架結構體系主要利用樓板來將水平力傳遞到桁架的斜腹桿，終利用落地桁架的底層支撐或斜腹桿來講水平力傳到基礎。柱子一般承受軸力，作用在它上面的彎矩和剪力比較小。該體系是一種高效、實用和經濟的的結構體系，對于提高高層鋼結構住宅結構體系的抗震性能具有重大作用。
三、鋼框架核心筒住宅結構體系
鋼框架核心筒住宅結構體系是通過電梯間或衛生間來形成混凝土核心筒，而且四周封閉，然后和熱軋H型鋼框架一起形成組合結構。一般將小剛柱配置在筒體角部從而使得延性增加且安裝方便。此結構核心筒具有較強的抗側移強度，受力分工明確，一般承受水平荷載。豎向荷載由鋼框架承擔，如此能夠使得鋼結構的截面尺寸大大減小。因為核心筒是現澆的，衛生間具有較好的防水性能，能夠防止因為施工不當而產生的滲水導致的鋼構件銹蝕。核心筒住宅結構通過滑膜來施工，施工速度快慢在混凝土結構和純鋼結構之間。鋼框架核心筒住宅結構體系具有和鋼筋混凝土中的框剪體系類似的受力特點，在水平力作用時，混凝土的核心筒一般為抗側力結構體系，在樓板協調變形之后，有較小的水平剪力通過鋼框架承受，混凝土核心筒在承受傾覆力矩的同時又將主要的水平剪力承擔。因為混凝土核心筒是彎曲性的變形曲線，而鋼框架的為剪切型，所以，在樓面協調變形之后，水平剪力在鋼框架的頂部大于下部。此類結構體系在發生地震時，墻體會出現裂縫，側向剛度快速減小，使得鋼框架所承受的水平剪力和傾覆力矩大于彈性階段。因此在設計過程中，要將鋼框架核心筒結構在彈性階段的水平剪力增加。
四、高層鋼結構住宅維護體系
高層鋼結構住宅結構維護體系中，墻體材料一般用于解決防火、防滲漏、隔熱、隔聲等問題，如今使用的墻體材料一般采用加氣輕質混凝土砌塊。為了發揮高層鋼結構住宅維護體系的優點，使得結構自重減輕，外墻體主要使用復合輕質墻板，通過外掛式來連接梁柱，如果住宅在六層以下，那么也能采用加氣內嵌式混凝土砌塊。外墻板具有較為復雜的功能，需要具有防火、防水、隔熱、隔聲、美化、強度高和保溫作用，一般分為不承重、承自重和承重三種。在高層鋼結構住宅結構體系中，一般使用不承重結構。內墻板根據作用有戶內隔墻和分戶墻兩種，分戶墻相比戶內隔墻具有較好的防盜、抗沖和隔音功能。內墻材料主要用加氣混凝土砌塊，纖維石膏板、紙面石膏板和紙面稻草板也有時采用。高層鋼結構住宅維護結構體系的受力包括豎向板的自重和風振作用所產生的水平力。與鋼筋混凝土結構相比，高層鋼結構的特點是水平力作用時，水平變形較大，因此維護結構所使用的材料應該具有足夠的變形能力和抵抗荷載強度。在作用有風荷載時 ，門窗洞口處的結構維護是處理的重點，如果處理不好會導致滲漏和開裂，因此洞口板的維護應該要特別注意。
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