1.輕鋼住宅在我國(guó)的發(fā)展我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過20多年的發(fā)展歷史，雖然起步并不晚，主要由于經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的原因使得多層輕鋼住宅的發(fā)展受到制約。國(guó)內(nèi)最早出現(xiàn)的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅是94年11月建于上海浦東北蔡的8層鋼結(jié)構(gòu)住宅，采用冷彎成型的矩形鋼管混凝土柱和U型冷彎型鋼組合梁組成框架。其特點(diǎn)是采用稻草板作外墻和樓板的組件，單位面積用鋼量34kg/m2。天津經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)太平村是我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化的探索基地之一，來自中國(guó)，日本，美國(guó)，加拿大等15個(gè)國(guó)家和地區(qū)的95名參展商展示了各自的產(chǎn)品，其中鋼結(jié)構(gòu)住宅均采用框架結(jié)構(gòu)。樓板及墻體、屋頂均采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝，縮短了施工工期。長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大集團(tuán)建造的8層鋼結(jié)構(gòu)公寓，稱之為集成化建筑。該建筑裝有中央空調(diào)一體化機(jī)組，整體浴室，“五表”遠(yuǎn)傳系統(tǒng)等現(xiàn)代化設(shè)備。室內(nèi)設(shè)計(jì)考究，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)住宅的風(fēng)格和質(zhì)量，表明了鋼結(jié)構(gòu)住宅的良好發(fā)展前景。表1為若干輕鋼住宅經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)前，國(guó)家將住宅產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。為居民提供高質(zhì)量的符合市場(chǎng)需求的商品化住宅成為必然趨勢(shì)。國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展表1輕鋼住宅經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)工程名稱馬鋼住宅試驗(yàn)樓北京西三旗水電工程宿舍涿州中鐵紫荊關(guān)鋼結(jié)構(gòu)公司試驗(yàn)樓保定太行集團(tuán)輕鋼住宅示范樓結(jié)構(gòu)體系12層框架－支撐體系6層框剪體系6層鋼框架－砼核心筒體系空間框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式熱軋H型鋼H型鋼，壓型鋼板組合樓板焊接工型梁柱H形柱，工形梁用鋼量(kN/m2)52634652單位造價(jià)（元）110011001200900“新型建筑體系”，已將其列入優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域中。國(guó)務(wù)院1999年頒發(fā)的72號(hào)文件提出要發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)，在沿海大城市限期停止使用粘土磚。建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究司正在編制與修改與多層鋼結(jié)構(gòu)房屋密切相關(guān)的技術(shù)規(guī)程。建設(shè)部科技司在今年上半年分別召開了“鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則編制研討會(huì)”和“鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系及關(guān)鍵技術(shù)研究課題立項(xiàng)評(píng)審會(huì)”。通過了18個(gè)包括鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系及其關(guān)鍵和試點(diǎn)工程的立項(xiàng)。國(guó)家政策為鋼結(jié)構(gòu)住宅開發(fā)創(chuàng)造了條件，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化住宅有望在最近取得突破性進(jìn)展。2.多層輕鋼住宅的優(yōu)勢(shì)過去我國(guó)大量開發(fā)的是以小開間磚混結(jié)構(gòu)為主的住宅。這種住宅體系由于使用實(shí)心粘土磚，浪費(fèi)土地資源，建筑物自重大，對(duì)抗震不利。另一方面，由于結(jié)構(gòu)體系自身的限制，住宅平面布局多為封閉式的小開間，不能適應(yīng)不斷變化的居住模式的要求。與傳統(tǒng)住宅相比，多層輕鋼住宅具有明顯的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，日益受到重視。(1)自重輕，抗震性能好。采用高效輕型薄壁型材，構(gòu)件截面特性優(yōu)良，相對(duì)承載力高，受力性能良好，整體剛度大，抗震性能好，可以大量節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)重量，降低基礎(chǔ)，運(yùn)輸和安裝費(fèi)用。因此，對(duì)地震區(qū)，地質(zhì)條件差和運(yùn)輸不便的地區(qū)，其優(yōu)越性更為明顯。(2)外形美觀，建筑造型簡(jiǎn)潔，豐富，構(gòu)件截面尺寸小，凈使用面積增加。鋼材強(qiáng)度高，可以提供較大的柱網(wǎng)布置；當(dāng)考慮樓板的組合作用，使用組合梁或扁梁時(shí)，可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設(shè)計(jì)的回旋余地，又為住戶提供了靈活分隔室內(nèi)空間的可能。(3)供貨迅速，安裝方便，可以比混凝土結(jié)構(gòu)至少縮短一半工期。在當(dāng)前貸款利率高的金融形式下，早投產(chǎn)，早回收投資，這對(duì)于降低工程總造價(jià)，增加投資效益幅度是十分重要的。(4)干法施工，裝備化程度高，建設(shè)快速，高效，質(zhì)量有保證。老眨貿(mào)(5俗)辣輕鋼結(jié)構(gòu)在生拴產(chǎn)和使用的過夸程中能源與原鏡材料消耗低，寨建筑垃圾少，慧粉塵少，噪音齊低，具有很高渴的可重復(fù)使用綁性和可循環(huán)性討，因此是一種希綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)佛。松似炎霸3叼.說多層輕鋼住宅巴的體系與結(jié)構(gòu)摟特點(diǎn)淚笑乒3.豎1都抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體夏系悠廈主要應(yīng)用迷于多層輕鋼住任宅的體系可分雄為：純鋼框架善體系，框架－板支撐體系，鋼銳框架－混凝土伏剪力墻體系，給周圍抗側(cè)力體完系等丹。姨豎盒既(1捕)首純框架體系常雅用認(rèn)于魄4售～拒8絨層住宅。它主脹要由寬翼緣岔的撕H逼型或箱形柱和扇工字型梁組成尚，亦可采用熱漏軋旁H飽型鋼。這種體框系具有較為靈捕活的空間布局抱，但側(cè)向剛度廈較弱。相對(duì)于唱框架－支撐體作系，用鋼量較懂大。純框架體脅系多采用雙向市剛接，這樣可禁以加大結(jié)構(gòu)自構(gòu)身的側(cè)移剛度伙，減少抗側(cè)移悄構(gòu)件內(nèi)力，加容強(qiáng)耗能機(jī)制，漂提高建筑物的解延性。但節(jié)點(diǎn)鉛形式較為復(fù)雜粱。由于建筑美分觀的要求，端喝板連接不宜于窄多層輕鋼住宅否。授糊子槐(2鬼)紙框架－支撐體喊系主要由焊接堆工字型梁柱組債成。多數(shù)情況濁下，這種體系乒為橫向承重。處梁柱節(jié)點(diǎn)在橫聞向上，為剛接考；縱向?yàn)殂q接俗。因此，結(jié)構(gòu)界在縱向相當(dāng)于傾排架，抗側(cè)移賊剛度很低，需鄉(xiāng)設(shè)置側(cè)向支撐話抵抗水平荷載皺，限制結(jié)構(gòu)的雁水平變形。支腸撐可用槽鋼，峰角鋼或圓鋼桿懼，具體形式可懲結(jié)合建筑立面精或門窗洞口需粒要采用單斜桿央、慨X鎮(zhèn)型計(jì)、笛K哀型或偏心支撐露。單斜桿簡(jiǎn)單萌明快，但必須冬設(shè)置兩組不同暈傾斜支撐，以否保證結(jié)構(gòu)在兩至個(gè)方向具有同癢樣抗側(cè)力能力亦。范X名型支撐具有很此好的側(cè)向剛度地，但是交叉點(diǎn)圓處的細(xì)部構(gòu)造免比較復(fù)雜。偏飽心支撐具有非翻常好的抗震耗它能效果。它的慧工作原理是：墾在中、小地震必作用下，支撐乓提供主要的抗含側(cè)力剛度，與燙中心支撐相似圣；厚在大地震作用粗下，保證支撐茶不發(fā)生受壓屈爛曲，而讓耗能蒸梁段屈服消耗聰能量。它是專晚為譯抗震設(shè)計(jì)扭提供的支撐形芒式飽。解像拔艦(3縮)卷框架－鋼筋混殼凝土剪力墻（限筒）體系。用濾鋼筋混凝土剪值力墻部分或全攀部代替鋼支撐置，就形成了框講架－鋼筋混凝射土剪力墻（筒戴）體系。它適皺用于小高層住寺宅。一般將樓武梯或電梯間設(shè)祖計(jì)成鋼筋混凝語土墻（筒）。謹(jǐn)這樣即有效的渾加強(qiáng)了建筑物佩的側(cè)向剛度，惑又解決了樓梯板間的防火問題海。如果結(jié)構(gòu)剛碧心偏移過大，谷出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的問霞題，可在適當(dāng)香部位設(shè)置鋼支飼撐剖。含藝?guó)喰?4鉤)背周圍抗側(cè)力體銀系。這種體系患在歐美國(guó)家的盆商業(yè)和民用建父筑中十分流行絨。它的特點(diǎn)是轎剛架柱強(qiáng)軸與惹其相交的建筑煩軸線垂直，形兔成外筒，抵抗惹水平荷載，將店之傳遞到基礎(chǔ)罪。它適用于建雹筑外型接近于講正方型的結(jié)構(gòu)哈?？梢詫⑦@種列思路應(yīng)用到框丙架－支撐體系脂中。把縱向的倦支撐去掉，將斜原有位置的剛族架柱扭惠轉(zhuǎn)隙9捕0叔度，梁柱由鉸俯接變?yōu)閯偨?。總這樣，剛架柱五同時(shí)起到抗風(fēng)覆柱與豎向支撐疫的作用阻。栗豈對(duì)于多層跑輕鋼民用住宅床體系的選擇，韻不必拘泥于某每一種特定的體瓜系?？梢愿鶕?jù)奔建筑平面設(shè)計(jì)方的要求，靈活戀處理，綜合使廣用不同的抗側(cè)烈力體系沉。姻川甚駝3.2歪佛樓面屋蓋結(jié)構(gòu)弄樓面和屋蹦蓋必須有足夠抬的強(qiáng)度，剛度醋和穩(wěn)定性，同悅時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量減升少樓板厚度，壇增加室內(nèi)凈高塑。壓型鋼板－丙混凝土組合樓謎蓋是目前應(yīng)用螞較為廣泛的形叉式。它具有施療工速度快，平吵面剛度大，增時(shí)加房屋凈高的意優(yōu)點(diǎn)。具體做騎法是在鋼梁上表鋪設(shè)壓型鋼板鋸，再現(xiàn)狐澆診10織0棗～圍150m攤m黨混凝土。在鋼尋梁上焊接足夠桐的剪力連接件分，使鋼梁與混尤凝土協(xié)同工作陶構(gòu)成組合樓蓋束。這種做法耗鄰鋼量較大，且右需防火處理。死可以用預(yù)應(yīng)力雙鋼筋混凝土薄附板取代壓型鋼予板。此外，預(yù)端應(yīng)力圓孔板、聽迭合板、組合碼扁梁也是常用權(quán)形式總。訪排頭揭3.3賊害墻體結(jié)糟構(gòu)豐酒各種輕質(zhì)什墻體材料以其弱良好的保溫、體隔熱、隔聲性刊能受到開發(fā)商籃的青睞。目前譽(yù)，墻體主要分符為自承重式和妹非自承重式。挑自承重墻體主澡要包括用于外給圍護(hù)結(jié)構(gòu)輩的加氣混凝土鐮塊、太空板、嶄輕鋼龍骨加強(qiáng)扭板等，以及用炒于內(nèi)墻的輕混凍凝土板、石膏卻板、水泥刨花叔板、稻草板等歌。外掛的非自殿承重式墻體材寨料主要有彩色舌壓型鋼板、彩例色壓型鋼夾芯豈板、玻璃纖維蝴增強(qiáng)外墻板等釀。采用非自承屠重式墻體材料吩，需設(shè)置墻梁暑用以懸掛外圍遙護(hù)結(jié)構(gòu)。門窗御洞口上下要布沸置。墻梁多采尾用倘C垂或震Z渣型冷彎薄壁型樂鋼，尺寸取決填于跨度（剛架斑間距）和墻距逐（板跨）游。谷筐職譽(yù)3.4著花多層輕鋼住宅揀的防雜火酸稈鋼材屬于辟不耐火材料，彎溫度為抄400°C郵時(shí)，鋼材的屈懸服強(qiáng)度將降為脾常溫的一半，土溫度達(dá)到師600°C占時(shí)，鋼材基本鄉(xiāng)喪失全部強(qiáng)度妙和剛度。所以孩，鋼結(jié)構(gòu)不僅勵(lì)要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的訂抗火設(shè)計(jì)，還薄要采用防火措肯施保護(hù)。目前叔常用的防火措柱施有以下四種慚方負(fù)法保(1徹)輔防火涂料法。截將具有一定厚趁度的防火涂料影直接噴在鋼結(jié)法構(gòu)構(gòu)件上。防莫火涂料主要兩遣類：涂透層雜8央～喉50m什m千，粒狀表面，棵密度較小，耐朽火極毀限腔1舅～劍3德h抱的為厚涂型防編火隔熱材料；經(jīng)涂嚼層膠3異～碎7m尊m陶，遇火膨脹增槐厚，耐火極榴限遣0.1泳5聚～君2礦h在的為薄涂型防總火隔熱材料。累噴涂法造價(jià)較胞低，操作簡(jiǎn)便寧，施工速度快鄭，但是構(gòu)件表雹面不平整，影蓋響美觀。墾（零2吼）隔離法。將惰防火材料或防產(chǎn)火磚沿構(gòu)件的天外圍，將構(gòu)件拍包裹，與外界讀隔離。這種方風(fēng)法美觀，無污纏染，但施工速亦度較慢，適用魔于外露的構(gòu)件釘。濾（咬3皮）實(shí)心包裹法四。將鋼構(gòu)件澆懶注到混凝土中弓。什（腔4非）膨脹漆覆蓋靜法。將具有一但定厚度的膨脹倍漆噴涂、抹、純刷在經(jīng)過處理靜的構(gòu)件表面。當(dāng)抗火極限最高晝達(dá)賀2睛h侵。覆蓋法施工絮容易，但不適職用于潮濕的環(huán)塑境，僅適用于加干燥的室內(nèi)綱。瞞輩沃瞞4.丑菌工程實(shí)港例軋范牽巴4.1嗎差工程背景介蘇紹難估某示范樓銳建筑面積嘉4665m2煌，嫁5丑層純鋼框架結(jié)疫構(gòu)，長(zhǎng)這67m嚼，寬膀13.5m堅(jiān)，層高據(jù)3m朽。焊接工字形所梁，縱橫雙向里剛監(jiān)接墳H楊形柱。樓面活板荷載聾為德2.0kN/童m圈2陜，屋面活荷進(jìn)載崖0.3kN/孝m音2惱，輕型屋面恒文荷饞載頑0.3kN/瞞m匙2掛；基本風(fēng)銅壓畫0.25k培N/m懇2絹；設(shè)計(jì)地震烈飛度睬為森7者度，絞Ⅱ徹類場(chǎng)地。屋面教為冷彎薄廢壁牢C提型檁條鋪雙層遭鍍鋅壓型鋼板外夾機(jī)100mm鳴厚保溫棉屋面州系統(tǒng)，外墻采梯用疫200mm吩厚陶?；炷翙n空心砌體墻，壺分戶墻為鹿180mm恒厚菱鎂土板，則戶內(nèi)隔墻為落90mm吹厚菱鎂土板。賭條型基震礎(chǔ)筑,董柱與基礎(chǔ)為剛洋接販。死汁示范樓共膠有四個(gè)居住單丟元，兩種建筑媽平面布置形式顯，建筑面積分乖別為國(guó)143M2箱，揉102M2牢。一單元為大罵兩室兩廳，二趕、三、四單元謹(jǐn)為小兩室兩廳獎(jiǎng)。一單元的大紛客廳使用了組黑合扁梁，從而任實(shí)現(xiàn)了梁與樓士蓋的一體化，何減少了結(jié)構(gòu)層訂高。對(duì)于正常慈極限狀態(tài)下的幸組合扁梁，將返鋼和混凝土兩逝種材料組成的引組合梁截面換戰(zhàn)算成同一種材淹料的截面，再耍按照彈性理論珍計(jì)算。為了樓臥板的放置，扁抽梁的下翼緣一靜般較寬，需驗(yàn)瞎算施工時(shí)產(chǎn)生犧的偏心荷載。列為了減少設(shè)計(jì)心工作量，通常贈(zèng)把扭矩簡(jiǎn)化為齊已對(duì)大小相等搜、方向相反的嚴(yán)力分別作用于感扁梁的上下翼刪緣。詳細(xì)分析絞方法見文獻(xiàn)淚。咬婦或全4織.省２悠如計(jì)算方法與基例本要仍求坦帽對(duì)于多層鼠輕鋼住宅，盡廣管采用單向板挨，但由于縱橫殼向均有墻體荷座載分布，宜采詳用三維空間計(jì)勤算模型。本工瓣程采用的是普憑通樓板，不考記慮樓蓋對(duì)鋼架畏梁剛度增大的頑作用，忽略樓犬板的空間聯(lián)系姑作用，空間模膚型為純框架結(jié)啄構(gòu)。計(jì)算分析臭是采用有限元深分析軟創(chuàng)件刃ANSY揭S薯完成。在結(jié)構(gòu)鵝計(jì)算中采用三迫維梁?jiǎn)卧?，質(zhì)麗量單元計(jì)算結(jié)此構(gòu)自振周期以碧及靜力分析。豈相對(duì)于工業(yè)建捆筑而言，多層和民用建筑的荷艷載工況簡(jiǎn)單明輪了。主要考慮置以下三種工況茄：挺悔工況一秧：響1.2愁×戴恒載標(biāo)準(zhǔn)值問＋眼1.4盲×誤活荷載標(biāo)準(zhǔn)桃值津喊工況二蜓：義1.2敘×鉤恒載標(biāo)準(zhǔn)值碼＋奮0.85×1賞.4抵×瓣（風(fēng)荷載＋活剛荷載）標(biāo)準(zhǔn)雜值趣腿工況三尤：蛾1.2搖×弓重力代表值塵＋刪1.3雷×愧水平地震作用挽標(biāo)準(zhǔn)糊值只味對(duì)于多層輕鋼膛住宅地震荷載斷計(jì)算，由于樓宿層較低，結(jié)構(gòu)毒布置對(duì)稱，采娘用底部剪力法完就可滿足要求邀。統(tǒng)賀多層輕鋼住宅述側(cè)向位移具體牢要求如腦下譜:已曲鉗(1望)武在風(fēng)荷載作用驚下的頂點(diǎn)水平棕位移與總高度差之比不宜大料于央1/50支0拋。賀烏談為(2牌)緒層間相對(duì)位移頭與層高之比不托宜大評(píng)于仙1/40旁0削。遠(yuǎn)煮糠蜘(3做)紡在常遇地震作俗用下，層間側(cè)灶移不超過樓層板高劣度赴1/25游0條。窯澆對(duì)于多層商輕鋼住宏宅功,娃還要滿足剛架宰柱構(gòu)件穩(wěn)定性策與鋼框架的整寫體穩(wěn)定性要求逃。杠喇表?xiàng)?眾析兩種方案（空肆間模型）比鏟較重哀柱截面徹（孕m三m究）貓事柱用鋼清量已(t)緒蚊單位用量鬼（丟kg/m撤2籍）縱向主自振借周刊期抽(s)浮誦地震作用下縱適向最大層間位瞇移益拆橫向主自振周卷期朵（紗s槽）吩新地震作用下橫瓦向最大層間位易移似(粗mm)液方案則一牲300x3很00x12x乒892.9禿151.9杰61.65望71/42狼61.23隆21/63雕3樣方案緩二麗300x3姥00x10x角10114澆.5557丑.461.播1401/仁7001.互2311/拳632鳴方案比領(lǐng)較框天節(jié)雅省餅1興9金％麥券節(jié)罩省蓮9.氧6胞％蛾刪基本相彈同讀擦4孕.塘３非請(qǐng)計(jì)算分括析遍內(nèi)由于活荷傳載與基本風(fēng)壓送較小，所以工屢況三為控制工皂況。計(jì)算設(shè)計(jì)恰時(shí)將兩種方案驚進(jìn)行了比較，秤不改變剛架梁算的截面形式，誦只對(duì)剛架柱進(jìn)情行改動(dòng)。方案威一，剛架柱為耍工字形；方案跳二，剛架柱為乎箱形。狗表誰2尤給出兩種方案駱空間模型的主夠要計(jì)算結(jié)果，續(xù)可得到以下結(jié)劇論店：堂鳳跡良(1積)佛兩種方案的剛糾架柱在強(qiáng)軸方吊向慣性矩相同救，即在橫向結(jié)鞏構(gòu)的剛度相同親，因此橫向主虜自振周期以及粉地震作用陪下刑(2靜)走本工程長(zhǎng)寬鋤比新5休，縱橫雙