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钢结构住宅结构设计概述(二)

2020-07-17

 2、 主要构件设计


(1)柱


前已述及,石家庄轻钢结构住宅一般为大开间,框架柱在两个方向都承受较大的弯矩,同时应该考虑强柱弱梁的 要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面,强弱轴惯性矩之比3~10,势必造成材料浪费。因 此对于轴压比较大,双向弯矩接近,梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱,不仅截面受力合理,同时可以提高框架的侧向刚度,防火性能好,而且结 构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此,尽管平面受力结构中,选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上,箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的 主要方向,但由于缺乏相应的规范、规程,目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂,不利于工厂制作和现场施工,应加大力度开发研究。


石家庄轻钢结构


(2)楼盖


在多层轻钢房屋中,楼盖结构的选择至关重要,它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外,更主要的作用是 保证与抗侧力结构的空间协调作用;另外从抗震角度来看,还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有:压型钢板-现浇混凝土组合楼板,现浇钢筋混凝土板以及钢-混凝土叠合板, 而一种常用。目前,在多层轻钢房屋整体分析时,还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用,即使设置抗剪键,也偏保守地假设钢结构承受全部荷载,这样不仅增加材料用量和结构自重,反而会造成强 梁弱柱的不利情况。有一6层算例,考虑楼盖组合作用对梁刚度以及结构整体刚度的影响。 算例表明,考虑组合作用后主梁的刚度大大增加,使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移大为减少,此 考虑组合作用应予关注。为使楼层高度减到小,提供更大的空间,组合扁梁楼盖也成为一种趋势。


(3)支撑体系


支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种,前者耐震能力较差,后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能,而且为门窗洞的布置提供了有利条件,目前国内用的还很少,建议在高烈度区选择偏交支撑。常用的EBF偏交支撑形式此所示。剪切型耗能梁段,加劲肋按以下公式设计: 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―――加劲肋间距,d―――梁高, ―――腹板厚度,γp―――塑性转角;弯曲型耗能梁段还需在 梁段端点外1.5bf处加设加劲肋。


石家庄轻钢结构


(4)节点抗震计


框架梁柱节点一般采用两种连接方法,根据"常用设计法",即翼缘连接承受全部弯矩,梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明,这种设计不能有效满足"强节点弱杆件"的抗震要求,在高烈度区隐患 很大。改进框架节点设计,在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定:式中:为基于强度小值的节点连接大受弯承载力,全部由局部加大后的翼缘连接承担; 为梁件的 全塑性受弯承载力; 为基于限强度小值的节点连接大受剪承载力,仅由腹板的连接承担;为梁的净跨;为梁在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。


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