農(nóng)村適合輕鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣嗎？

    1、抗震性能好，其延性比鋼筋混凝土好。從國(guó)內(nèi)外震后調(diào)查結(jié)果看，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑倒塌數(shù)量最少的。

    2、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠制作，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，縮短施工工期，符合產(chǎn)業(yè)化要求。

    3、鋼結(jié)構(gòu)工廠制作質(zhì)量可靠，尺寸精確，安裝方便，易與相關(guān)部品配合。

    4、鋼材可以回收，建造和拆除時(shí)對(duì)環(huán)境污染較少。

鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1、結(jié)構(gòu)體系選型

對(duì)低、多層住宅，目前國(guó)內(nèi)外常用的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)體系主要有：

    （1）冷彎薄壁型鋼體系

    構(gòu)件用薄鋼板冷彎成C形、Z形構(gòu)件，可單獨(dú)使用，也可組合使用，桿件間連接采用自攻螺釘。這種體系節(jié)點(diǎn)剛性不易保證，抗側(cè)能力較差，一般只用于1～2層住宅或別墅。筆者處理的幾個(gè)舊房加層，如薊縣 國(guó)稅局、天津港派出所等改造工程，使用了該體系，效果較好。

    （2）框架

    目前，這種體系在多層鋼結(jié)構(gòu)住宅中應(yīng)用最廣?？v橫向都設(shè)成鋼框架，門(mén)窗設(shè)置靈活，可提供較大的開(kāi)間，便于用戶二次設(shè)計(jì)，滿足各種生活需求。鋼框架考慮樓蓋的組合作用，運(yùn)用在低多層住宅中，一般都能滿足抗側(cè)要求。但是由于目前框架柱以H型鋼為主，弱軸方向梁柱連接的剛性難以保證，因此設(shè)計(jì) 施工時(shí)須慎重處理。

    （3）框架支撐體系

    在風(fēng)載或地震作用較大區(qū)域，為提高體系的抗側(cè)剛度，增加軸交支撐或偏交支撐效果很好。這種體系為 多重抗側(cè)體系，而且梁柱節(jié)點(diǎn)，柱腳節(jié)點(diǎn)可設(shè)計(jì)成鉸接、半剛接，施工構(gòu)造簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)主要承受軸力，體形較小，因此成為人們青睞的對(duì)象。

    （4）框架剪力墻體系

    在低多層住宅中，可以應(yīng)用傳統(tǒng)的剪力墻體系，如鋼筋混凝土剪力墻或鋼板剪力墻。目前正在研究的空 腔結(jié)構(gòu)板是一種理想的抗側(cè)結(jié)構(gòu)?？涨唤Y(jié)構(gòu)板是一種新型的輕質(zhì)板材，采用黃紙制成具有眾多等邊空腔結(jié)構(gòu)的板狀基架，然后經(jīng)浸漬而成。該板材與鋼框架可靠連接，便可形成新型剪力墻。 另外美國(guó)，澳大利亞等國(guó)還開(kāi)發(fā)了交錯(cuò)桁架體系，比較新穎。

    2、 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)

    （1）柱

    前已述及，鋼結(jié)構(gòu)住宅一般為大開(kāi)間，框架柱在兩個(gè)方向都承受較大的彎矩，同時(shí)應(yīng)該考慮強(qiáng)柱弱梁的 要求。而目前廣泛使用的焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面，強(qiáng)弱軸慣性矩之比3～10，勢(shì)必造成材料浪費(fèi)。因此對(duì)于軸壓比較大，雙向彎矩接近，梁截面較高的框架柱采用雙軸等強(qiáng)的鋼管柱或方鋼管混凝土柱是適宜的。對(duì)于方鋼管混凝土柱，不僅截面受力合理，同時(shí)可以提高框架的側(cè)向剛度，防火性能好，而且結(jié)構(gòu)破壞時(shí)柱體不會(huì)迅速屈曲破壞。因此，盡管平面受力結(jié)構(gòu)中，選用H型鋼或I字鋼在受力上還是合理的但總體上，箱形鋼管柱尤其是方鋼管混凝土柱應(yīng)得到廣泛應(yīng)用。方鋼管混凝土柱將是鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的主要方向，但由于缺乏相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程，目前在住宅中應(yīng)用還很少。尤其鋼管砼梁、柱的連接較為復(fù)雜，不利于工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)施工，應(yīng)加大力度開(kāi)發(fā)研究。

    （2）樓蓋

    在多層輕鋼房屋中，樓蓋結(jié)構(gòu)的選擇至關(guān)重要，它除了將豎向荷載直接分配給墻柱外，更主要的作用是 保證與抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的空間協(xié)調(diào)作用；另外從抗震角度來(lái)看，還應(yīng)采用相應(yīng)的技術(shù)和構(gòu)造措施減輕樓板自重。常用的樓蓋結(jié)構(gòu)有：壓型鋼板－現(xiàn)澆混凝土組合樓板，現(xiàn)澆鋼筋混凝土板以及鋼－混凝土疊合板， 而以第一種最為常用。目前，在多層輕鋼房屋整體分析時(shí)，還普遍不考慮樓蓋與鋼梁的組合作用，即使設(shè)置抗剪鍵，也偏保守地假設(shè)鋼結(jié)構(gòu)承受全部荷載，這樣不僅增加材料用量和結(jié)構(gòu)自重，反而會(huì)造成強(qiáng) 梁弱柱的不利情況。有一6層算例，考慮樓蓋組合作用對(duì)梁剛度以及結(jié)構(gòu)整體剛度的影響。 算例表明，考慮組合作用后主梁的剛度大大增加，使得梁的撓度和地震作用下柱頂?shù)膫?cè)移大為減少，此 考慮組合作用應(yīng)予關(guān)注。為使樓層高度減到最小，提供更大的空間，組合扁梁樓蓋也成為一種趨勢(shì)。

    （3）支撐體系

    支撐分軸交支撐和近年發(fā)展起來(lái)的偏交支撐兩種，前者耐震能力較差，后者在強(qiáng)震作用下具有良好的吸能 耗能性能，而且為門(mén)窗洞的布置提供了有利條件，目前國(guó)內(nèi)用的還很少，建議在高烈度區(qū)首選偏交支撐。常用的EBF偏交支撐形式此所示。剪切型耗能梁段，加勁肋按以下公式設(shè)計(jì)： a＝29tw－d / 5,（γp＝±0.09rad）（1） a＝38tw－d / 5,（γp＝±0.06rad） （2） a＝56tw－d / 5,（γp＝±0.03rad） （3）式中，a―――加勁肋間距，d―――梁高， ―――腹板厚度，γp―――塑性轉(zhuǎn)角；彎曲型耗能梁段還需在 梁段端點(diǎn)外1.5bf處加設(shè)加勁肋。

    （4）節(jié)點(diǎn)抗震計(jì)

    框架梁柱節(jié)點(diǎn)一般采用兩種連接方法，根據(jù)"常用設(shè)計(jì)法"，即翼緣連接承受全部彎矩，梁腹板只承受全部剪力的假定進(jìn)行設(shè)計(jì)。震害表明，這種設(shè)計(jì)不能有效滿足"強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件"的抗震要求，在高烈度區(qū)隱患 很大。改進(jìn)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，在梁端上下翼緣加焊楔形蓋板或者將梁端上下翼緣局部加寬蓋板面積或加大的翼緣截面面積主要由大震下的驗(yàn)算公式確定：式中：為基于極限強(qiáng)度最小值的節(jié)點(diǎn)連接最大受彎承載力，全部由局部加大后的翼緣連接承擔(dān)； 為梁件的 全塑性受彎承載力； 為基于極限強(qiáng)度最小值的節(jié)點(diǎn)連接最大受剪承載力，僅由腹板的連接承擔(dān)；為梁的凈跨；為梁在重力荷載代表值作用下按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值。