随着社会经济的不断发展,我国高层建筑业也随之发展迅速,设计水平也在不断更新。结构体系日趋多样化,建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂,这给高层钢结构装配式建筑结构分析和设计提出了要求。
1、高层钢结构 从当前的发展情况看,大致可分为重型钢结构和轻型钢结构。其中重型钢结构包括采用大截而和厚板的结构,如高层钢结构、重型厂房和公共建筑等;轻型钢结构主要指采用轻型屋面和墙面的门式钢架房屋、厂房、某些多层建筑等。此外,还有网架等空间结构。钢结构在桥梁和工业构架等方而也广泛应用。
多层多跨框架结构体系的主要组成部分是梁、柱及与之相连接的屋面结构、支撑体系和墙板或墙架结构。梁柱均为等截面。材料主要选用高频焊接和热轧
H型钢、普通或轻型热轧型钢、冷弯型钢等。多层框架轻钢建筑自重轻、自振周期较长。对地震作用反应不敏感,但框架体系的侧向刚度较小。需设置各种侧向支撑,或者结合电梯井的布置。采用框架抗剪桥架结构、框架抗剪钢板剪力墙、框架一钢混剪力墙等新体系,以确保结构水平位移控制在规范允许的范围内。
高层装配式钢结构建筑体系一般采用纯框架体系,与钢筋混凝上框架体系类似,纵、横方向均为刚接框架,但将梁、柱改为钢梁和
钢柱,且大多采用H截面,其承载能力及空间刚度均由刚接框架提供,适用于无法设置支撑的建筑物由于结构采用型钢,故其成为施工速度快的一种结构形式,采用该种结构体系的钢结构住宅,柱网分布有大跨度和小开间密柱式两类。纯框架结构的优点是整体刚度均匀。制作安装简单,但侧向刚度小,装配式钢结构建筑宜用于20层以下的高层建筑。
从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。
2、钢管混凝土结构 钢管混凝土构件是在混凝土中主要配置钢骨,也配有构造钢筋及少量受力钢筋,也被称作型钢混凝土或劲性混凝土。钢管混凝土由于两种材料间相互作用结果,不仅强度得到提高还增强塑性和延性,抗震性能和防水性能且节省材料,因此钢管混凝上在高层建筑中的应用日益增多。钢加混凝土组合结构的另一种类型是由钢柱子外包混凝上组成,既能发挥两种材料的各自优点,又比较经济,所以高层建筑采用较多。
钢框架钢筋混凝上核心筒混合结构的侧向刚度主要取决于核心筒的高宽比,从抗震和抗风角度考虑其值不宜超出10。高宽比大的结构很难满足我国设计规范对结构水平位移的限值。该结构形式的主要特点是其抗震性能基木上取决于混凝上核心筒(在这此方而远不如钢结构),由于刚度大,承担了约90%的水平力,即使将钢框架做得较强,也难以从根本上改变这种局面。在单一材料的双重抗侧力体系中。周边框架要求至少能承担25%的水平力。而在钢框架一钢筋混凝土核心筒混合结构中却无法做到。也是说,这种体系的二道防线的抗震能力很弱。这一点而言,对抗震是很不利的。目前,在我国这种结构体系日益占据统治地位。
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