二級結構之鋼結構住宅建筑體系設計
發布時間：2010-01-14 共2頁
1 概況
80年代以來，空間網架結構普遍在飛機庫、侯機摟、體育場館等高、空、(高度、空間、跨度)建筑物中使用；幕墻建筑和節能門窗在型公建和民用住宅中廣泛采用；改革開放以來發展起來的高層鋼結構(包括鋼骨混凝土結構)，量進入民用建筑領域，使得鋼結構建筑，在技術上更加成熟，在質量上更加穩定。
由于鋼結構住宅具有以下優點：①結構自重輕。比磚混結構輕30%，比混凝土剪力墻結構輕20%；②耐震性能好。鋼梁、鋼柱組成柔性框架，可以吸收部分地震能量；③施工速度快。和混合結構相比，工期可縮短一倍；④工業化程度高。便于形成標準化建筑體系，實現構件工廠化和施工機械化。因此，鋼結構住宅具備廣闊的前景。
鋼結構屬于框架結構，以鋼框架和鋼筋混凝土框架做比較：在跨度相同情況下，鋼梁高度是鋼筋混凝土梁高度的一半。在承載力相同的情況下，鋼柱外圍面積是鋼筋混凝土面積的1/4。這使“肥梁胖柱”的鋼筋混凝土框架結構的弊端在一定程度上有所緩解，但是“藏梁包柱”仍然是鋼結構住宅設計的一項主要內容。
去年，我們接受了北京市建委下達的鋼結構住宅體系研究項目，并列人建設部科技攻關重點實驗項目。通過試點工程，探索鋼結構住宅產業化道路。試點工程位于北京東郊十里堡晨光家園，長72m、寬13m，地下一層、地上九層，總建筑面積11280m2，一梯兩戶，開間3.3m，4.2m，進深5.4m+7.2m。
2 結合住宅的功能特點，發揮鋼結構的優勢
2.1 平面布置和結構選型
鋼結構適合于平面布置基本規正、勻稱、凹凸變化較少的建筑平面，不適宜軸線錯開較多，形心和質心距離較和易于產生較扭轉的住宅平面(圖1)。
.jpg)
鋼結構住宅設計需要對風荷載和地震荷載作用下的水平位移進行控制，因此，抗側力結構的考慮是非常重要。在住宅結構設計中常常把樓梯間、電梯間墻體設計為抗側力結構。如果位移仍然不能控制在允許值范圍內時，可以把單元之間的分戶墻或廚房、衛生間的部分墻體(不動墻)也做為抗側力結構。這些剪力墻(或核心筒)在平面內要求分布均勻、橫縱軸向兼顧，通過剪力墻的數量和長短控制建筑物總體剛度。
2.2 變形限值的討論
抗側力結構可以是鋼結構，也可以是鋼筋混凝土結構。當采用鋼桁架作為抗側力結構組成純鋼結構時，規范規定：在風力作用下，層間位移1/400，頂點位移1/500；在地震作用下，層間位移1/250，頂點位移1/300。因此，采用鋼桁架作抗側力結構可能造成用鋼指標有較提高，從而增加造價。當采用鋼筋混凝土剪力墻(或核心筒)作為抗側力結構，組成鋼框架一鋼筋混凝土剪力墻(或核心筒)組合結構時，水平位移極限值應該以規范中的鋼結構限值1/300取值？還是按鋼筋混凝土結構限值1/800取值？
我們在計算中發現，在垂直荷載作用下：鋼框架承擔85%，剪力墻承擔15%；在水平荷載作用下：鋼框架承擔不足10%，剪力墻承擔高于90%。
若按鋼結構限值1/300控制結構整體剛度，在地震中待鋼結構參加工作時，鋼筋混凝土剪力墻己經產生了結構破壞，這種考慮不夠安全。
若按鋼筋混凝土剪力墻限值1/800控制結構整體剛度時，鋼梁、鋼柱截面會因地震力加而幅度增加。根據抗震規范提出的“第二水準烈度體相當于現行地震區劃圖規定的基本烈度”，在這一烈度下，“結構進非彈性工作階段，但非彈性變形或結構體系的損壞控制在可修復范圍”設防目的，我們做了量的試算，提出了1/650的極限值，做為試點工程剛度控制值，并在專家討論會上初步得到認可。
按照這個限值進行設計，示范工程設計值：X方向1/699；Y方向1/661。
