鋼結(jié)構(gòu)住宅技術

鋼結(jié)構(gòu)住宅技術研究

4.1外墻板a).就地取材，可工業(yè)化生產(chǎn)，相對成本較低；b).接口錯邊咬茬，避免產(chǎn)生貫通裂縫；c).節(jié)點三向可調(diào)，配件標準化生產(chǎn)；d).節(jié)能環(huán)保、質(zhì)輕高強。

二、砌塊填充砌體熱橋處理在沒有分戶墻的部位，如圖1.7(b)所示，鋼柱所在的填充外墻向外砌50mm，其熱功計算如下。三、預制樓板研發(fā)疊合樓板施工材性試驗預制板承載力試驗板底裂縫縫工程應用用順景苑四、結(jié)構(gòu)構(gòu)體系研研究１、鋼框框架（支支撐）體體系－－異型型柱理論論與試驗驗研究２、鋼－－混組合合結(jié)構(gòu)體體系－－整體體抗震性性能試驗驗研究、、鋼管混混凝土節(jié)節(jié)點試驗驗研究首先介紹紹鋼－混混組合結(jié)結(jié)構(gòu)體系系抗震性性能試驗驗：“規(guī)程””第11.1.5條規(guī)規(guī)定，鋼鋼框架-混凝土土筒體結(jié)結(jié)構(gòu)各層層框架柱柱所承擔擔的地震震剪力不不應小于于結(jié)構(gòu)底底部總剪剪力的25%和和框架部部分地震震剪力最最大值的的1.8倍二者者的較小小者。問題：（1）能能否“大大震不倒倒”，第第二道防防線是否否有效？？（2）地地震剪力力在“鋼鋼－混””之間的的分配比比例關系系如何？？第11.1.5條的的規(guī)定是是否合理理。國內(nèi)外研研究現(xiàn)狀狀國外研究究現(xiàn)狀偏重于構(gòu)構(gòu)件和節(jié)節(jié)點研究究，整體體模型試試驗少美日合作作研究項項目第五五階段：：1/10擬動力試試驗（12層，1994）hybridwallsystem查新（中中國科技技信息研研究所））：混合合結(jié)構(gòu)整整體模型型振動臺臺試驗沒沒有相關關文獻報報道國外在地地震區(qū)很很少用美國：非非地震區(qū)區(qū)日本1992年建兩棟棟：78m,107m國內(nèi)研究究現(xiàn)狀建研院結(jié)結(jié)構(gòu)所：：1/20擬動力試試驗（23層，1992年），8度同濟大學學：1/20振動臺試試驗（25層，2000年），7度，公共共建筑國內(nèi)在地地震區(qū)大大量應用用，主要要是較經(jīng)經(jīng)濟。但但鋼框架架-混凝土筒筒體結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震震性能缺缺乏系統(tǒng)統(tǒng)深入的的研究。。鋼－混組組合結(jié)構(gòu)構(gòu)模型振振動臺試試驗比較內(nèi)容本次同濟相似比幾何SL1/101/25彈模SE10.64配重(SA)較足(1.5)不足(3.2)構(gòu)造：筒內(nèi)鋼柱有無測量：柱端剪力測無震級X向Y向小震1/3021/376中震1/1421/142大震1/691/91大震強1/561/61方向階數(shù)實測周期（s）計算周期（s）SATWEETABSX一階0.93740.96620.9259二階0.19260.18850.1824Y一階0.99360.92840.8706二階0.18850.17530.1686

動力特性層位移加速度模型的應應變（1）混混凝土筒筒體：在在小震作作用下，，最大拉拉應變?yōu)闉?57.3μμε，而而混凝土土極限拉拉應變一一般小于于300με，，表明混混凝土筒筒體已有有微小裂裂縫出現(xiàn)現(xiàn)，進入入彈塑性性階段。。（2）鋼鋼框架：：在小震震、中震震、中震震強、大大震階段段，鋼框框架最大大拉應變變?yōu)?96.1με，，最大壓壓應變?yōu)闉?021.1με，，模型鋼鋼材的最最大彈性應變變限值為為1111μεε，表明鋼鋼框架在在這些試試驗階段段處于彈彈性階段段。但是，在在大震強強階段,鋼框架架最大拉拉應變?yōu)闉?655.4με，，最大壓壓應變?yōu)闉?145.9με，，進入彈彈塑性階階段。模型的裂裂縫及破破壞情況況（1）小小震情況況下，混混凝土筒筒體沒有有觀察到到裂縫；；（2）中中震時結(jié)結(jié)構(gòu)開始始出現(xiàn)破破壞，先先是混凝凝土筒體體的連梁梁出現(xiàn)了了斜裂縫縫，隨著著地震震震級的加加大，墻墻體出現(xiàn)現(xiàn)水平裂裂縫和斜斜裂縫，，連梁和和墻體破破壞比較較嚴重；；墻體暗暗柱、鋼鋼框架與與混凝土土筒體連連接節(jié)點點裂縫較較少，破破壞輕；；（3）鋼鋼框架基基本上處處于彈性性階段，，沒有發(fā)發(fā)現(xiàn)明顯顯的屈服服或破壞壞現(xiàn)象（（應變表表明大震震強階段段鋼框架架開始屈屈服）。。（4）整整個結(jié)構(gòu)構(gòu)表現(xiàn)出出較好的的彈性和和延性。。剪力分配配比例（1）在在地震作作用各階階段，混混凝土筒筒體承擔擔絕大部部分地震震剪力，，起主要要的抗側(cè)側(cè)力作用用（2）樓樓層剪力力比Vfi－－樓層框框架剪力力；Vi－樓層層剪力Vfmax－－最大的的樓層框框架剪力力；Vo－地層層總剪力力方向地震波Vfi/ViVfmax/V0小震中震大震小震中震大震X向TAFT0.38250.31120.37920.09380.07740.1126人工波0.41650.42390.5520.09390.08920.1398ElCenro0.3590.46390.38850.08660.10460.1256Y向TAFT0.389_0.48050.1275_0.1202人工波0.45770.5520.56010.13710.11840.138ElCenro0.35840.4770.49770.13410.15620.1793平均值0.39390.37130.47630.11220.0910.136最大值0.45770.5520.56010.13710.15620.1793但底層Vf1/Vo=1~1.5~2.0%(小~中~大震）試驗結(jié)論論1）鋼框框架的地地震剪力力很低，，達不到到設計要要求。2）限制制筒體的的高寬比比較合理理。（按照抗抗震“三三水準、、二階段段設計原原則”，，高規(guī)11.1.5條條可理解解為構(gòu)造造措施））鋼結(jié)構(gòu)住住宅動力力特性實實測與鋼筋混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)相比比，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)較柔柔，有人人擔心居居住是否否會有振振顫感。。為此，，我們進進行了現(xiàn)現(xiàn)場實測測與計算算分析。。結(jié)論：樓樓板和填填充墻體體的剛度度很大，，整體剛剛度就大大，沒有有振顫感感。五、構(gòu)件件研究1、套筒筒式鋼管管混凝土土柱節(jié)點點試驗套筒式加強環(huán)式式加強環(huán)式式節(jié)點新新型型套筒式式節(jié)點有限元計計算分析析加強環(huán)式式節(jié)點應應力圖（（屈服荷荷載時））套筒式節(jié)節(jié)點屈服服荷載應應力圖試驗比較較加強環(huán)式式節(jié)點套套筒式節(jié)節(jié)點滯回曲線線比較加強環(huán)式式節(jié)點套套筒式節(jié)節(jié)點兩類節(jié)點點的試驗驗結(jié)果比比較試件承載能力設計值(kN)極限荷載(kN)極限轉(zhuǎn)角(Rad)安全系數(shù)K＝延性系數(shù)加強環(huán)式節(jié)點1113.5176.70.00951.563.2加強環(huán)式節(jié)點2113.5189.30.00741.673.8套筒式節(jié)點1113.5172.00.00651.523.3套筒式節(jié)點2113.5167.80.00581.483.5結(jié)論論1)加強強環(huán)式節(jié)節(jié)點試件件的實際際抗彎承承載能力力是梁最最大彎矩矩設計值值的1.56~1.67倍，，套筒式式節(jié)點試試件是1.48~1.52倍倍，在施施工質(zhì)量量有保證證的前提提下，說說明該新新型節(jié)點點是能夠夠滿足設設計要求求的，同同時滿足足了“強強柱弱梁梁”的抗抗震設計計要求。。2)套筒筒式節(jié)點點的轉(zhuǎn)角角位移較較小，節(jié)節(jié)點的抗抗彎模量量較大，，節(jié)點為為剛性節(jié)節(jié)點。3)在在相同的的幾何尺尺寸和軸軸壓比下下，新型型鋼管混混凝土套套筒式節(jié)節(jié)點有較較好的延延性，抗抗震性能能比傳統(tǒng)統(tǒng)加強環(huán)環(huán)式節(jié)點點略低。。4）由此此可見，，新型套套筒式鋼鋼管混凝凝土節(jié)點點強度較較高，節(jié)節(jié)點的延延性和剛剛度較大大，在現(xiàn)現(xiàn)場施工工較少。。由于節(jié)節(jié)點處無無明顯突突出板件件，能滿滿足住宅宅建筑的的需要，，可運用用于多層及小小高層鋼鋼結(jié)構(gòu)住住宅工程中。。設計建議議套筒的壁壁厚t＝＝Max(1.2tc，1.2tb)，其其中tc、tb分別為為鋼管壁壁厚和梁梁翼緣厚厚；套筒的高高度h＝＝hb+10t，其中中hb為為梁截面面高度。。套筒上的塞焊焊數(shù)目為與其其連接的型鋼鋼梁數(shù)目的8倍，即每個個連接角點為為2個塞焊孔孔，分別設在在梁截面內(nèi)距距翼緣5t處處角點兩側(cè)，，其直徑約為為2倍套筒壁壁厚。鋼梁上下翼緣緣采用蓋板加加強，板厚大大于6mm；；鋼梁翼緣與套套筒連接的頂頂端采用圓弧弧過渡，避免免應力集中。。2、鋼異形柱柱理論研究在多層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)住宅中，H型鋼柱柱在在室內(nèi)凸出，，影響建筑美美觀，使用不不方便。鋼異形柱被提出鋼異形柱結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的墻柱柱位置關系基本假定1.桿件只發(fā)生彈彈性變形，且且變形是微小小的；2.桿件中面的剪剪應變?yōu)榱?；?.桿經(jīng)變形后，，各橫截面的的周線不變形形，即剛周邊邊假定。4.平衡是按變形形前的軸線建建立的。坐標變換：工程內(nèi)力:(N,M,V,T)截面幾何：截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)數(shù)不對稱截面常常數(shù)：任意截面柱正截面應力力公式基于上述假定定，當構(gòu)件承承受彎、扭和和軸向力的聯(lián)聯(lián)合作用時，，所有位移、、應力的公式式均可用迭加加的方法求得得。根據(jù)薄壁壁柱理論結(jié)果果，桿件截面面正應力、剪剪應力可分別別寫為：注：剪應力公公式中，前三三項是沿壁厚厚均布的，第第四項則代表表壁的兩表面面處的剪應力力。任意截面柱彎扭相關方方程若令z截面剪心S的位移為u和v，繞剪心的扭扭轉(zhuǎn)角為φ，則有平衡方方程（用微元元體平衡法或或桿件變形能能駐值原理））：如不計屈曲前前變形，代入入適合邊界條條件的變形函函數(shù)，以簡支支為例：令：可得：或由，，即可解得得任意截面柱柱彎扭屈曲相關關方程：或式中或式中軸心壓力作用用下任意截面柱屈曲荷載由上式可解得得不考慮屈曲曲前變形的任任意截面軸心心受壓構(gòu)件的的彈性彎扭屈屈曲荷載。對任意截面柱柱軸心受壓，，有ex＝ey＝０，由上上式可得：，，１）當單軸對對稱截面軸心心受壓時，設設對稱軸為ｙｙ，2）當雙軸對稱截面軸心受壓時，有軸心壓力作用用下L形鋼柱彈性屈曲分析有限元計算結(jié)結(jié)果與理論解解對比柱長理論值ANSYS值理論值/ANSYS值1.5m5598.49kN5455.55kN1.02622.7m2085.25kN2063.44kN1.01063.0m1785.15kN1769.35kN1.00893.3m1562.68kN1550.75kN1.00773.6m1389.47kN1383.73kN1.00413.9m1257.34kN1253.10kN1.00344.2m1152.04kN1148.85kN1.00284.5m1066.61kN1064.18kN1.00234.8m996.20kN994.34kN1.00195.1m937.34kN935.91kN1.00155.4m887.50kN886.39kN1.00135.7m844.79kN843.92kN1.00106.0m807.78kN807.09kN1.0009有限元計算模型b=125mmh1=250mmh2=184.5mmt1=9mmt2=6mmL形鋼柱軸心受受壓作用下Pcr-l曲線：L形鋼柱軸心受受壓作用下穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)分析析：L形鋼柱應用用－－實驗樓樓設計1、工程概況況該試驗樓為二二層鋼框架別別墅，總建筑筑面積為336.4m2，底層層高為為3.656m，二層層高為為2.849m?？拐鹪O防烈度度為8度，場地類別別為II級，基本風壓壓為0.45kN/m2。2、結(jié)構(gòu)布置置設計中結(jié)構(gòu)布布置在滿足框框架結(jié)構(gòu)布置置的一般原則則基礎上，應應盡量滿足建建筑上在室內(nèi)內(nèi)不外露柱子子的要求。在房間的角部部布置L形角柱，沿外外墻中部布置置T形截面柱，在在房間的中間間根據(jù)內(nèi)隔墻墻的具體位置置布置L形柱與T形柱，并配合合使用小截面面H型鋼和方鋼管管。采用現(xiàn)澆鋼筋筋混凝土樓板板，并設置一一些鋼筋混凝凝土暗梁，以以加強結(jié)構(gòu)整整體剛度。。Ｌ形截面b=125mmh1=250mmh2=184.5mmt1=9mmt2=6mm圖10一層層頂梁柱結(jié)構(gòu)構(gòu)平面布置圖圖總結(jié)1)、本文用彈性性薄壁柱理論論推導了任意意截面開口薄薄壁柱彎扭屈屈曲相關方程程，并可簡化化到單軸和雙雙軸對稱的經(jīng)經(jīng)典結(jié)果，為為本文提出的的L形截面鋼柱應應用研究提供供了理論基礎礎。2)、通過對L形鋼異形柱的的ANSYS有限元分析結(jié)結(jié)果與理論解解的對比，兩兩者非常吻合合，理論解是是滿足工程精精度需要的，，可用于工程程設計。３）本文僅對對L型鋼柱強度及及穩(wěn)定性進行行了理論推導導和ANSYS數(shù)值計算，未未考慮構(gòu)件的的初始缺陷。。而實際構(gòu)件件都是具有一一定缺陷的，，故還需對其其進行承載力力試驗研究，，以對工程設設計提出更合合理的建議。。我們做的幾棟棟鋼結(jié)構(gòu)住宅宅**迎賓苑**天成**花園**黃金時代攀鋼***3號樓鋼構(gòu)住住宅設計*地點：*業(yè)主：*說明：整個個小區(qū)原設計計為磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)，后將其中中3棟約5000平米改改為鋼結(jié)構(gòu)住住宅試點項目目。業(yè)主要求求造價控制在在1000元元每平米內(nèi)1、建筑面積積5000m2，主體建筑高度度20.500m，建筑筑平面尺寸為為58.100mx14.350m。建筑類型：6層躍7層；；一梯兩戶，，最大戶型為為130m2，最小戶為95m2。2、地震設防烈度度7度，場地地土Ⅲ類，遠震。3、基本風壓壓0.3KN/m2。建筑單元平面面圖結(jié)構(gòu)布置鋼框架體系基礎采用鋼筋筋混凝土條形形基礎框架柱采用包包腳式剛接柱柱腳鋼材采用強度度等級Q345，混凝土土強度等級為為C30，鋼鋼筋為Ⅱ級。焊接方鋼管柱柱，截面尺寸寸250x160焊接工字型鋼鋼梁250x150梁柱連接為剛剛性節(jié)點形式式，全焊連接接現(xiàn)澆鋼筋混凝凝土樓板，120mm外墻、分戶墻墻采用空心磚磚，厚度200，內(nèi)墻輕輕質(zhì)砌塊，厚厚度100鋼結(jié)構(gòu)耐火等等級二級，鋼鋼梁的耐火極極限1.5小小時，鋼柱的的耐火極限2.5小時。。均采用非膨膨脹型防火涂涂料混凝土結(jié)構(gòu)基礎礎平面圖建筑立面施工現(xiàn)現(xiàn)場攀鋼迎賓苑3號號樓住宅材料表表（5000m2）序號名稱用量單價總價備注1鋼材160t35kg/m22混凝土740m3C15：30m3；C25：10m3；C30：600m33鋼筋97t19kg/m2（其中，基礎10t）4砌塊220m35門戶門36內(nèi)門2186窗380m27水電8挖土方600m39防水面層m2合計54kg/m2完成的主要工作作—7

杭州**綜合樓地點：杭州市業(yè)主：建筑類型：6層層綜合樓。首層為倉庫，二二層為辦公、會會議，三、四、、五層為宿舍、、辦公、會議用用房。頂層為大大會議室。建筑筑面積共5616m2。結(jié)構(gòu)布置鋼框架體系基礎采用沉管灌灌注樁基框架柱采用包腳腳式剛接柱腳鋼材采用強度等等級Q345，，混凝土強度等等級為C30，，鋼筋為Ⅱ級。焊接工字型鋼柱柱，截面尺寸為為300x300;底層部分分柱為焊接方鋼鋼管柱，截面尺尺寸350x350焊接工字型鋼梁梁梁柱連接為剛性性節(jié)點形式，梁梁翼緣采用剖口口焊接，腹板采采用高強螺栓連連接現(xiàn)澆鋼筋混凝土土樓板，150mm外墻采用多孔磚磚，厚度240，分戶墻、內(nèi)內(nèi)墻為加氣混凝凝土砌圖塊，厚度150、200（材材料由甲方確定定）用鋼量４１kg/m2混凝土結(jié)構(gòu)基礎礎平面建筑立面施工現(xiàn)現(xiàn)場濟南****花花園鋼結(jié)構(gòu)住宅宅（H型鋼框架支支撐體系，外掛掛墻板）1、建筑面積５828m2，地上6層、地下下1層；３棟多層（６層層），３棟高層（１２２）。2、抗震設防烈烈度6度，設計計基本地震加速速度0.05g，設計地震分分組為第二組，，場地土Ⅱ類。3、基本風壓0.45KN/m2，基本雪壓0.30KN/m2。高層建筑立面施施工現(xiàn)場多層建筑立面施施工現(xiàn)場現(xiàn)澆鋼筋混凝土土樓板預制保溫夾芯外外墻板板耐高溫硅酸鈣防防火板包裹梁柱柱單元放大平面建筑節(jié)能設計本建筑體型系數(shù)數(shù)為0.201，<0.3。。外墻采用130mm厚輕質(zhì)質(zhì)保溫復合墻板板，外墻傳熱系系數(shù)限值為1.28W/m2.K，現(xiàn)設計外墻墻外保溫做法傳傳熱系數(shù)為1.19W/m2.K，外窗采用塑塑鋼單框中空玻玻璃窗，傳熱系系數(shù)<3.5W/m2.K。屋頂保溫層層采用成品加芯芯板，屋頂傳熱熱系數(shù)限值為0.8W/m2.K，現(xiàn)設計屋頂頂傳熱系數(shù)為0.75W/m2.K。本建筑單位建筑