钢结构住宅技术

钢结构住宅技术研究

4.1外墙板a).就地取材，可工业化生产，相对成本较低；b).接口错边咬茬，避免产生贯通裂缝；c).节点三向可调，配件标准化生产；d).节能环保、质轻高强。

二、砌块填充砌体热桥处理在没有分户墙的部位，如图1.7(b)所示，钢柱所在的填充外墙向外砌50mm，其热功计算如下。三、预制楼板研发叠合楼板施工材性试验预制板承载力试验板底裂缝缝工程应用用顺景苑四、结构构体系研研究１、钢框框架（支支撑）体体系－－异型型柱理论论与试验验研究２、钢－－混组合合结构体体系－－整体体抗震性性能试验验研究、、钢管混混凝土节节点试验验研究首先介绍绍钢－混混组合结结构体系系抗震性性能试验验：“规程””第11.1.5条规规定，钢钢框架-混凝土土筒体结结构各层层框架柱柱所承担担的地震震剪力不不应小于于结构底底部总剪剪力的25%和和框架部部分地震震剪力最最大值的的1.8倍二者者的较小小者。问题：（1）能能否“大大震不倒倒”，第第二道防防线是否否有效？？（2）地地震剪力力在“钢钢－混””之间的的分配比比例关系系如何？？第11.1.5条的的规定是是否合理理。国内外研研究现状状国外研究究现状偏重于构构件和节节点研究究，整体体模型试试验少美日合作作研究项项目第五五阶段：：1/10拟动力试试验（12层，1994）hybridwallsystem查新（中中国科技技信息研研究所））：混合合结构整整体模型型振动台台试验没没有相关关文献报报道国外在地地震区很很少用美国：非非地震区区日本1992年建两栋栋：78m,107m国内研究究现状建研院结结构所：：1/20拟动力试试验（23层，1992年），8度同济大学学：1/20振动台试试验（25层，2000年），7度，公共共建筑国内在地地震区大大量应用用，主要要是较经经济。但但钢框架架-混凝土筒筒体结构构的抗震震性能缺缺乏系统统深入的的研究。。钢－混组组合结构构模型振振动台试试验比较内容本次同济相似比几何SL1/101/25弹模SE10.64配重(SA)较足(1.5)不足(3.2)构造：筒内钢柱有无测量：柱端剪力测无震级X向Y向小震1/3021/376中震1/1421/142大震1/691/91大震强1/561/61方向阶数实测周期（s）计算周期（s）SATWEETABSX一阶0.93740.96620.9259二阶0.19260.18850.1824Y一阶0.99360.92840.8706二阶0.18850.17530.1686

动力特性层位移加速度模型的应应变（1）混混凝土筒筒体：在在小震作作用下，，最大拉拉应变为为357.3μμε，而而混凝土土极限拉拉应变一一般小于于300με，，表明混混凝土筒筒体已有有微小裂裂缝出现现，进入入弹塑性性阶段。。（2）钢钢框架：：在小震震、中震震、中震震强、大大震阶段段，钢框框架最大大拉应变变为996.1με，，最大压压应变为为1021.1με，，模型钢钢材的最最大弹性应变变限值为为1111μεε，表明钢钢框架在在这些试试验阶段段处于弹弹性阶段段。但是，在在大震强强阶段,钢框架架最大拉拉应变为为1655.4με，，最大压压应变为为1145.9με，，进入弹弹塑性阶阶段。模型的裂裂缝及破破坏情况况（1）小小震情况况下，混混凝土筒筒体没有有观察到到裂缝；；（2）中中震时结结构开始始出现破破坏，先先是混凝凝土筒体体的连梁梁出现了了斜裂缝缝，随着着地震震震级的加加大，墙墙体出现现水平裂裂缝和斜斜裂缝，，连梁和和墙体破破坏比较较严重；；墙体暗暗柱、钢钢框架与与混凝土土筒体连连接节点点裂缝较较少，破破坏轻；；（3）钢钢框架基基本上处处于弹性性阶段，，没有发发现明显显的屈服服或破坏坏现象（（应变表表明大震震强阶段段钢框架架开始屈屈服）。。（4）整整个结构构表现出出较好的的弹性和和延性。。剪力分配配比例（1）在在地震作作用各阶阶段，混混凝土筒筒体承担担绝大部部分地震震剪力，，起主要要的抗侧侧力作用用（2）楼楼层剪力力比Vfi－－楼层框框架剪力力；Vi－楼层层剪力Vfmax－－最大的的楼层框框架剪力力；Vo－地层层总剪力力方向地震波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但底层Vf1/Vo=1~1.5~2.0%(小~中~大震）试验结论论1）钢框框架的地地震剪力力很低，，达不到到设计要要求。2）限制制筒体的的高宽比比较合理理。（按照抗抗震“三三水准、、二阶段段设计原原则”，，高规11.1.5条条可理解解为构造造措施））钢结构住住宅动力力特性实实测与钢筋混混凝土结结构相比比，钢结结构较柔柔，有人人担心居居住是否否会有振振颤感。。为此，，我们进进行了现现场实测测与计算算分析。。结论：楼楼板和填填充墙体体的刚度度很大，，整体刚刚度就大大，没有有振颤感感。五、构件件研究1、套筒筒式钢管管混凝土土柱节点点试验套筒式加强环式式加强环式式节点新新型型套筒式式节点有限元计计算分析析加强环式式节点应应力图（（屈服荷荷载时））套筒式节节点屈服服荷载应应力图试验比较较加强环式式节点套套筒式节节点滞回曲线线比较加强环式式节点套套筒式节节点两类节点点的试验验结果比比较试件承载能力设计值(kN)极限荷载(kN)极限转角(Rad)安全系数K＝延性系数加强环式节点1113.5176.70.00951.563.2加强环式节点2113.5189.30.00741.673.8套筒式节点1113.5172.00.00651.523.3套筒式节点2113.5167.80.00581.483.5结论论1)加强强环式节节点试件件的实际际抗弯承承载能力力是梁最最大弯矩矩设计值值的1.56~1.67倍，，套筒式式节点试试件是1.48~1.52倍倍，在施施工质量量有保证证的前提提下，说说明该新新型节点点是能够够满足设设计要求求的，同同时满足足了“强强柱弱梁梁”的抗抗震设计计要求。。2)套筒筒式节点点的转角角位移较较小，节节点的抗抗弯模量量较大，，节点为为刚性节节点。3)在在相同的的几何尺尺寸和轴轴压比下下，新型型钢管混混凝土套套筒式节节点有较较好的延延性，抗抗震性能能比传统统加强环环式节点点略低。。4）由此此可见，，新型套套筒式钢钢管混凝凝土节点点强度较较高，节节点的延延性和刚刚度较大大，在现现场施工工较少。。由于节节点处无无明显突突出板件件，能满满足住宅宅建筑的的需要，，可运用用于多层及小小高层钢钢结构住住宅工程中。。设计建议议套筒的壁壁厚t＝＝Max(1.2tc，1.2tb)，其其中tc、tb分别为为钢管壁壁厚和梁梁翼缘厚厚；套筒的高高度h＝＝hb+10t，其中中hb为为梁截面面高度。。套筒上的塞焊焊数目为与其其连接的型钢钢梁数目的8倍，即每个个连接角点为为2个塞焊孔孔，分别设在在梁截面内距距翼缘5t处处角点两侧，，其直径约为为2倍套筒壁壁厚。钢梁上下翼缘缘采用盖板加加强，板厚大大于6mm；；钢梁翼缘与套套筒连接的顶顶端采用圆弧弧过渡，避免免应力集中。。2、钢异形柱柱理论研究在多层钢结构构住宅中，H型钢柱柱在在室内凸出，，影响建筑美美观，使用不不方便。钢异形柱被提出钢异形柱结构构体系的墙柱柱位置关系基本假定1.杆件只发生弹弹性变形，且且变形是微小小的；2.杆件中面的剪剪应变为零；；3.杆经变形后，，各横截面的的周线不变形形，即刚周边边假定。4.平衡是按变形形前的轴线建建立的。坐标变换：工程内力:(N,M,V,T)截面几何：截面扭转常数数不对称截面常常数：任意截面柱正截面应力力公式基于上述假定定，当构件承承受弯、扭和和轴向力的联联合作用时，，所有位移、、应力的公式式均可用迭加加的方法求得得。根据薄壁壁柱理论结果果，杆件截面面正应力、剪剪应力可分别别写为：注：剪应力公公式中，前三三项是沿壁厚厚均布的，第第四项则代表表壁的两表面面处的剪应力力。任意截面柱弯扭相关方方程若令z截面剪心S的位移为u和v，绕剪心的扭扭转角为φ，则有平衡方方程（用微元元体平衡法或或杆件变形能能驻值原理））：如不计屈曲前前变形，代入入适合边界条条件的变形函函数，以简支支为例：令：可得：或由，，即可解得得任意截面柱柱弯扭屈曲相关关方程：或式中或式中轴心压力作用用下任意截面柱屈曲荷载由上式可解得得不考虑屈曲曲前变形的任任意截面轴心心受压构件的的弹性弯扭屈屈曲荷载。对任意截面柱柱轴心受压，，有ex＝ey＝０，由上上式可得：，，１）当单轴对对称截面轴心心受压时，设设对称轴为ｙｙ，2）当双轴对称截面轴心受压时，有轴心压力作用用下L形钢柱弹性屈曲分析有限元计算结结果与理论解解对比柱长理论值ANSYS值理论值/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有限元计算模型b=125mmh1=250mmh2=184.5mmt1=9mmt2=6mmL形钢柱轴心受受压作用下Pcr-l曲线：L形钢柱轴心受受压作用下稳稳定系数分析析：L形钢柱应用用－－实验楼楼设计1、工程概况况该试验楼为二二层钢框架别别墅，总建筑筑面积为336.4m2，底层层高为为3.656m，二层层高为为2.849m。抗震设防烈度度为8度，场地类别别为II级，基本风压压为0.45kN/m2。2、结构布置置设计中结构布布置在满足框框架结构布置置的一般原则则基础上，应应尽量满足建建筑上在室内内不外露柱子子的要求。在房间的角部部布置L形角柱，沿外外墙中部布置置T形截面柱，在在房间的中间间根据内隔墙墙的具体位置置布置L形柱与T形柱，并配合合使用小截面面H型钢和方钢管管。采用现浇钢筋筋混凝土楼板板，并设置一一些钢筋混凝凝土暗梁，以以加强结构整整体刚度。。Ｌ形截面b=125mmh1=250mmh2=184.5mmt1=9mmt2=6mm图10一层层顶梁柱结构构平面布置图图总结1)、本文用弹性性薄壁柱理论论推导了任意意截面开口薄薄壁柱弯扭屈屈曲相关方程程，并可简化化到单轴和双双轴对称的经经典结果，为为本文提出的的L形截面钢柱应应用研究提供供了理论基础础。2)、通过对L形钢异形柱的的ANSYS有限元分析结结果与理论解解的对比，两两者非常吻合合，理论解是是满足工程精精度需要的，，可用于工程程设计。３）本文仅对对L型钢柱强度及及稳定性进行行了理论推导导和ANSYS数值计算，未未考虑构件的的初始缺陷。。而实际构件件都是具有一一定缺陷的，，故还需对其其进行承载力力试验研究，，以对工程设设计提出更合合理的建议。。我们做的几栋栋钢结构住宅宅**迎宾苑**天成**花园**黄金时代攀钢***3号楼钢构住住宅设计*地点：*业主：*说明：整个个小区原设计计为砖混结构构，后将其中中3栋约5000平米改改为钢结构住住宅试点项目目。业主要求求造价控制在在1000元元每平米内1、建筑面积积5000m2，主体建筑高度度20.500m，建筑筑平面尺寸为为58.100mx14.350m。建筑类型：6层跃7层；；一梯两户，，最大户型为为130m2，最小户为95m2。2、地震设防烈度度7度，场地地土Ⅲ类，远震。3、基本风压压0.3KN/m2。建筑单元平面面图结构布置钢框架体系基础采用钢筋筋混凝土条形形基础框架柱采用包包脚式刚接柱柱脚钢材采用强度度等级Q345，混凝土土强度等级为为C30，钢钢筋为Ⅱ级。焊接方钢管柱柱，截面尺寸寸250x160焊接工字型钢钢梁250x150梁柱连接为刚刚性节点形式式，全焊连接接现浇钢筋混凝凝土楼板，120mm外墙、分户墙墙采用空心砖砖，厚度200，内墙轻轻质砌块，厚厚度100钢结构耐火等等级二级，钢钢梁的耐火极极限1.5小小时，钢柱的的耐火极限2.5小时。。均采用非膨膨胀型防火涂涂料混凝土结构基础础平面图建筑立面施工现现场攀钢迎宾苑3号号楼住宅材料表表（5000m²）序号名称用量单价总价备注1钢材160t35kg/m²2混凝土740m3C15：30m³；C25：10m³；C30：600m³3钢筋97t19kg/m²（其中，基础10t）4砌块220m35门户门36内门2186窗380m²7水电8挖土方600m39防水面层m²合计54kg/m²完成的主要工作作—7

杭州**综合楼地点：杭州市业主：建筑类型：6层层综合楼。首层为仓库，二二层为办公、会会议，三、四、、五层为宿舍、、办公、会议用用房。顶层为大大会议室。建筑筑面积共5616m²。结构布置钢框架体系基础采用沉管灌灌注桩基框架柱采用包脚脚式刚接柱脚钢材采用强度等等级Q345，，混凝土强度等等级为C30，，钢筋为Ⅱ级。焊接工字型钢柱柱，截面尺寸为为300x300;底层部分分柱为焊接方钢钢管柱，截面尺尺寸350x350焊接工字型钢梁梁梁柱连接为刚性性节点形式，梁梁翼缘采用剖口口焊接，腹板采采用高强螺栓连连接现浇钢筋混凝土土楼板，150mm外墙采用多孔砖砖，厚度240，分户墙、内内墙为加气混凝凝土砌图块，厚度150、200（材材料由甲方确定定）用钢量４１kg/m2混凝土结构基础础平面建筑立面施工现现场济南****花花园钢结构住宅宅（H型钢框架支支撑体系，外挂挂墙板）1、建筑面积５828m2，地上6层、地下下1层；３栋多层（６层层），３栋高层（１２２）。2、抗震设防烈烈度6度，设计计基本地震加速速度0.05g，设计地震分分组为第二组，，场地土Ⅱ类。3、基本风压0.45KN/m2，基本雪压0.30KN/m2。高层建筑立面施施工现场多层建筑立面施施工现场现浇钢筋混凝土土楼板预制保温夹芯外外墙板板耐高温硅酸钙防防火板包裹梁柱柱单元放大平面建筑节能设计本建筑体型系数数为0.201，<0.3。。外墙采用130mm厚轻质质保温复合墙板板，外墙传热系系数限值为1.28W/m².K，现设计外墙墙外保温做法传传热系数为1.19W/m².K，外窗采用塑塑钢单框中空玻玻璃窗，传热系系数<3.5W/m².K。屋顶保温层层采用成品加芯芯板，屋顶传热热系数限值为0.8W/m².K，现设计屋顶顶传热系数为0.75W/m².K。本建筑单位建筑