从设计角度分析钢结构住宅体系的特点,介绍异型钢柱住宅项目的设计思路。针对框架结构采用不同阻尼比、基础方案等问题进行数据对比分析;总结设计中常见问题注意事项;对设计标准提出不同意见。
一、钢结构住宅体系选择
从已建成的钢结构住宅来看,主要有:
1)薄壁型钢组合墙板形式;
2)纯框架形式;
3)框架支撑形式;
4)型钢混凝土组合形式;
5)钢框架-混凝土抗震墙形式等等。
二、设计细节的问题
1、 整体计算时选取合适的结构阻尼比根据抗震规范要求,除专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,当阻尼比不等于0.05时,地震影响系数曲线应进行修正。
2、刚接柱脚设计
常见柱脚分埋入式、外包式、外露式。在住宅设计中多采用外露式,相比其它两种方式,其现场安装、定位方便。在设计时应注意,柱脚的刚度是靠底板的弹性变形或塑性变形来实现的,这就意味着整个结构变形包括钢结构本身变形及底板受拉变形后引起的整体变形,如在分析内力时视外露式为刚性柱脚,设计中要考虑层间位移角限值要有一定的富裕,同时应考虑底层钢柱弯矩反弯点下移引起的柱顶弯矩增大。
插入式柱脚构造相比埋入式更简单,大部分书籍认为可靠性不如埋入式,建议用于单层钢结构厂房,不适合高层建筑钢结构。
3、楼板设计
楼板有预制楼板、现浇楼板、组合楼板、钢筋桁架楼板、叠合楼板等。采用预制楼板时应考虑预制板由于温度变化、荷载分布等原因,造成楼板接缝处开裂形成的单侧翼缘附加弯矩影响,即钢梁平面内整体抗弯应力与翼缘平面外抗弯应力双向组合后要满足折算应力限值,有些项目将楼板搁置在下翼缘上尤其要注意这个问题。压型钢板组合楼盖在钢结构住宅中应用很多,整体分析时要考虑组合板的各向异性对框架梁的影响,包括根据楼板设置情况确定连续板或简支板、传力路径是单向还是双向、组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异;楼板设计时要避免集中单向布置楼板,使结构体系形成横向或纵向承重,做到合理布置组合楼板,尽量形成双向承重结构。
4、梁柱刚性连接设计
梁柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行,当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的 70%时,可采用常用设计法进行设计,小于 70%时,应采用全截面抗弯设计法,在住宅设计中,钢梁多属于前者,常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力,普遍认为计算容易,结果偏于..。
三、设计标准的问题
1.“轻型”钢结构概念问题
2.多高层钢结构设计区别
3、《钢结构设计规范》
四、设计钢结构住宅应尊重住宅使用的根本要求
钢结构住宅是今后发展的一个重要方向,但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分,它不是建筑使用中的主要成分,钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则,然后才是发挥钢结构的优势,单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。对于钢结构住宅不能因为要推广钢材在建筑中的应用而简单、强行在住宅结构中使用,这样作对推广钢结构住宅没有实际意义。相对而言公建、体育场馆、工业厂房等是钢结构在建筑中.能发挥其特长的领域,近年来,我们已经深刻感觉到这种应用变化。