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多层轻钢民用建筑中的结构体系分析_博亚体育下载
发布时间:2021-07-05 00:25
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本文摘要:概要:本文融合办公室的典型布置,在对各种方案分析较为的基础上,辩论了合适多层及小高层建筑的结构体系,得出了3至18层建筑的合理经济的结构体系及其适当的单位用钢量,为类似于的建筑物结构体系的自由选择获取了可信的依据。关键词:结构体系用钢量多层轻钢一、阐述 过去,我国钢材年产量较低,建筑行业仍然容许钢材的用于,倡导大力发展混凝土结构和混合结构,因此民用钢结构仍然发展缓慢。

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概要:本文融合办公室的典型布置,在对各种方案分析较为的基础上,辩论了合适多层及小高层建筑的结构体系,得出了3至18层建筑的合理经济的结构体系及其适当的单位用钢量,为类似于的建筑物结构体系的自由选择获取了可信的依据。关键词:结构体系用钢量多层轻钢一、阐述  过去,我国钢材年产量较低,建筑行业仍然容许钢材的用于,倡导大力发展混凝土结构和混合结构,因此民用钢结构仍然发展缓慢。80年代以后,随着经济发展的必须,我国开始引入钢结构房屋,以门式刚架居多,主要用作工业厂房、库房和一些公共设施。

多层轻钢结构使用钢骨架和轻质围护结构,可调重,对地质条件拒绝较低。另外,钢结构构件标准,合适工厂化生产,现场加装,滑作业较少,施工闲置场地较少,速度快。

与多层钢筋混凝土结构比起,不仅耗资持平甚至略高于,而且综合效益显著。随着我国城市对粘土砖的停止使用,多层民用轻钢结构更加受到工程界的注目,于是以沦为较有竞争力的民用建筑结构体系之一。近几年,上海、北京、长沙、沈阳、天津等地对多层钢结构房屋展开了有效地的尝试,获得了一些经验。但是,目前的样板工程还仍很不多,经验还很缺少,有关技术规程还没跟上,工程界对合理的多层钢结构体系还并未达成协议共识。

总体上看,多层钢结构的研发还正处于启动阶段。本文在对有数的样板工程分析较为的基础上,本着谋求受力合理、用钢量较低的原则,对多层民用建筑中的结构体系展开了分析,以供参考。二、结构方案1.结构体系的自由选择  结构体系的自由选择,不仅要从符合建筑的用于功能抵达,节约投资考虑到,更加主要的是各不相同建筑的高度,即各不相同建筑层数的多少。

建筑层数就越多,高度越高,则由于风力或地震力引发的侧向力就越大,建筑物必需有适当的刚性来抵抗侧向力。因此,随着建筑层数的大大减少,结构体系也就必须大大的发展。目前,多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。

  (1)显框架结构体系。显框架结构体系在地震区一般不多达15层。

框架结构的平面布置灵活性,可为建筑获取较小的室内空间,且结构各部分刚性较为均匀分布。框架结构有较小的延性,自振周期较长,因而对地震起到不脆弱,抗震性能好。但框架结构的侧向刚性小,由于侧向偏移大,不易引发非结构构件的毁坏,因此不应辟的太高。

  (2)框支结构体系。显框架在风、地震荷载起到下,侧移不符合要求时,可以使用带上承托的框架,即在框架体系中,沿结构的纵、斜两个方向布置一定数量的承托。在这种体系中,框架的布置原则和柱网尺寸,基本上与框架体系完全相同,承托大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置,沿横向布置的承托和沿纵向布置的承托相连接,构成一个承托芯筒。

使用由轴向受力杆件构成的线脚承托来代替由抗弯杆件构成的框架结构,能取得比纯框架结构大的多的抗侧力刚性,可以显著增大建筑物的层间偏移。  (3)框架剪力墙结构体系。

在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以构成框架剪力墙结构体系,这种结构以剪力墙作为外用侧力结构,既具备框架结构平面布置灵活性、使用方便的特点,又有较小的刚性,可用作40至60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积(如楼梯间、电梯间和卫生间)周围设置,就构成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具备较小的抗侧力刚性,沦为主要的抗侧力构件,分担大部分水平荷载,钢框架主要忍受线脚荷载。

2.楼面结构  多层轻钢建筑楼板必需有充足的刚性、强度和整体稳定性,同时不应尽可能使用技术和结构措施减低楼板可调,并提升施工速度,人组楼盖是常用的楼盖之一。到目前为止,人组楼盖主要有以下三种形式:(1)压型钢板人组楼盖,其下表面凹凸不平,在民用建筑中需做吊顶,耗资较高;(2)现浇整体人组楼盖,其整体性能好,但必须支模板,施工速度慢;(3)钢-混凝土加权板人组楼盖,其整体性好,还能节省支模和吊顶的费用。

  在人组楼板的应用于中,为使楼层高度减半到大于,获取更大的无柱空间,现在的趋势是把楼板和钢梁合为一体,构成人组施明德梁楼盖。3.承托和剪力墙形式  多层框架钢结构体系的侧向刚性较强,随着层数的减少,为了抵抗水平地震起到,增大层间错移,经常在墙体内布置横向承托,为了便利门窗开洞,承托形式可以灵活性使用,如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。

建议多使用偏心承托,因其在地震起到下具备较好的延性和耗电性能。  剪力墙按其材料和结构的形式可分成钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带上针剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚性较小,地震时易再次发生应力集中,造成墙体产生斜向大裂缝而脆性毁坏。

为防止这种现象,可使用带上针剪力墙。钢板剪力墙是以钢板制成剪力墙结构,与钢框架人组,起着刚性构件的起到。

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三、工程实例分析1.工程阐述  分析以典型的办公楼布置为基础,平面尺寸为72m14.4m,基本柱网尺寸为8.4m7.2m,跨度为6m,柱距为7.2m,内走廊长2.4m,层高为3.2m,层数考虑到3至18层。使用钢框架结构体系,若不符合侧移拒绝,必要特一些承托。

主梁使用焊接工形横截面,柱使用焊箱型横截面。框架的纵向和横向梁柱按刚性相连设计,现场使用摩擦性高强螺栓和焊相连,次梁为工字型横截面单横跨简支梁。外墙于是以正立为240薄瓷砖饰面的混凝土砌块,主要阻隔内墙为200薄混凝土砌块,次要内墙为轻钢龙骨石膏板轻质隔墙。

楼盖使用钢-混凝土加权板人组楼盖,设计主次梁时充分考虑楼盖与钢梁的人组起到。2.计算出来参数及计算出来软件  本工程设计主要依据国家有关设计规程、规范,如《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)、《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)、《钢结构设计规范》(GBJ17-88)、《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)、《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)等。

所有梁柱皆使用Q345钢,基础和负弯距不受纳钢筋为Ⅱ级,楼板及产于筋Ⅰ级,楼板混凝土标号为C40。  结构上起到活荷载还包括楼面活荷、风荷和地震起到,斜荷载还包括楼板和墙体可调,皆按《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)取,梁柱可调按实际重量取;基本风压按北京地区0.35kN/m2取;设计地震烈度为8度,Ⅱ类场地。  计算出来软件使用标准化有限元软件ANSYS,它是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型软件包。

主要利用ANSYS软件获取的结构静力分析模块,使用三维beam4梁单元和shell93壳单元按空间模型展开计算出来载荷引发的偏移和形变,并按照《钢结构设计规范》验算构件的强度、刚性、整体平稳和局部稳定性。同时使用标准化结构分析软件SAP93展开结构复验计算出来分析。3.计算出来工况既及解释  计算出来时考虑到以下主要的3种工况:1.2恒荷+1.4活荷、1.2恒荷+1.40.85(活荷+风荷)以及地震起到。

在计算出来地震起到时,12层以下使用底部剪力法,13至18层使用振型变换法,考虑到前5个自振周期。四、计算结果及分析1.层数对结构体系及平面布置的影响  3至6层建筑物的设计是由线脚荷载掌控着结构布置和构件横截面尺寸的自由选择,由于其侧移很更容易符合,为了节省钢材,可以放去附近走廊的一排柱子,每榀刚架布置3根柱子。  随着层数的减少,尽管线脚荷载仍对结构设计产生着最重要影响,但水平荷载却起着决定性的因素,掌控着构件横截面的自由选择。此时,为了符合侧移拒绝,要么维持3分列柱子布置恒定,减小柱子横截面尺寸;要么改为3分列柱子为4分列。

两种方案分析较为找到改回4分列柱子更加经济。当房屋层数超过15层时,其顶点偏移和层间偏移早已十分大,意欲符合设计拒绝,意味着靠减小柱横截面早已不经济了,这时沿纵向和横向在边横跨和中横跨必要的布置一些承托反而更加节省钢材。2.主要构件的横截面尺寸  根据计算出来分析结果,对梁和柱横截面规格尺寸展开了优化和裁并,以节约钢材和增加构件种类,3至18层的梁柱横截面尺寸闻表格1。表格13-18层主要构件的尺寸结构体系主梁次梁柱栏中3-6层显框架I35020086I30020086□3503501010三排柱布置7-9层显框架I40020086I30020086□4004001414四排柱布置10-14层显框架I40020086I30020086□4504501414四排柱布置15-18层框支I40020086I30020086□4804801414四排柱布置  由下诏可以确切地看见,随着层数的激增,为了符合侧移拒绝,柱横截面减少很多,整个设计和横截面的尺寸由侧移掌控。

当减少到15层时,还必需必要布置一些承托,这时结构侧向刚性忽然减小,地震起到也减小很多,柱的受力增大,整个设计由柱的平稳掌控。3.3至18层的单位用钢量  为了较为用钢量与层数的关系,我们对各层的单位用钢量展开了统计资料,闻表格2,其中15-18层包括了承托的用钢量。表格23-18层各层主要构件单位用钢量(单位:kg/m2)3-6层7-9层10-14层15-18层柱13.1~15.218.9~20.825.5~27.228.6~32.4主梁17.7~19.419.6~20.719.6~20.719.6~20.7次梁9.79.79.79.7承托0004.70合计40.5~44.348.2~51.254.8~57.662.6~67.5  由下诏可以显现出,随着层数的减少,用钢量减少很多,尤其是减少到了15层时,这时不仅柱的用钢量有所增加,承托也用于钢量减少不少。

为了便于较为,对于15-18层不作承托也展开了计算出来,此时单位用钢量为65~68kg/m2左右,比加承托更加不经济。五、结论  本文通过对各种方案的分析较为找到,3-6层设计由线脚荷载来掌控,使用三排柱布置显框架较为经济;7-14层线脚荷载和水平荷载起到都很明显,使用四排柱布置的纯框架用钢量更为节省;而对于15-18层,水平荷载起到占到主导地位,必要减少一些承托,减小整个结构的抗侧力刚性,比全然靠梁柱的不受弯来抵抗水平偏移更加经济。.。


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