隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國高層建筑業(yè)也隨之發(fā)展迅速,設計水平也在不斷更新。結構體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜,這給高層鋼結構裝配式建筑結構分析和設計提出了要求。
1、高層鋼結構 從當前的發(fā)展情況看,大致可分為重型鋼結構和輕型鋼結構。其中重型鋼結構包括采用大截而和厚板的結構,如高層鋼結構、重型廠房和公共建筑等;輕型鋼結構主要指采用輕型屋面和墻面的門式鋼架房屋、廠房、某些多層建筑等。此外,還有網(wǎng)架等空間結構。鋼結構在橋梁和工業(yè)構架等方而也廣泛應用。
多層多跨框架結構體系的主要組成部分是梁、柱及與之相連接的屋面結構、支撐體系和墻板或墻架結構。梁柱均為等截面。材料主要選用高頻焊接和熱軋
H型鋼、普通或輕型熱軋型鋼、冷彎型鋼等。多層框架輕鋼建筑自重輕、自振周期較長。對地震作用反應不敏感,但框架體系的側向剛度較小。需設置各種側向支撐,或者結合電梯井的布置。采用框架抗剪橋架結構、框架抗剪鋼板剪力墻、框架一鋼混剪力墻等新體系,以確保結構水平位移控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。
高層裝配式鋼結構建筑體系一般采用純框架體系,與鋼筋混凝上框架體系類似,縱、橫方向均為剛接框架,但將梁、柱改為鋼梁和
鋼柱,且大多采用H截面,其承載能力及空間剛度均由剛接框架提供,適用于無法設置支撐的建筑物由于結構采用型鋼,故其成為施工速度快的一種結構形式,采用該種結構體系的鋼結構住宅,柱網(wǎng)分布有大跨度和小開間密柱式兩類。純框架結構的優(yōu)點是整體剛度均勻。制作安裝簡單,但側向剛度小,裝配式鋼結構建筑宜用于20層以下的高層建筑。
從力學觀點看,在民用和公共建筑的平面布局中,應當盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進深等距(或近似于等距)布置,這樣可以相應減少邊跨柱距,也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點以減少結構中的彎距,可以使各跨梁截面趨于一致,而提高結構的整體剛度。
2、鋼管混凝土結構 鋼管混凝土構件是在混凝土中主要配置鋼骨,也配有構造鋼筋及少量受力鋼筋,也被稱作型鋼混凝土或勁性混凝土。鋼管混凝土由于兩種材料間相互作用結果,不僅強度得到提高還增強塑性和延性,抗震性能和防水性能且節(jié)省材料,因此鋼管混凝上在高層建筑中的應用日益增多。鋼加混凝土組合結構的另一種類型是由鋼柱子外包混凝上組成,既能發(fā)揮兩種材料的各自優(yōu)點,又比較經(jīng)濟,所以高層建筑采用較多。
鋼框架鋼筋混凝上核心筒混合結構的側向剛度主要取決于核心筒的高寬比,從抗震和抗風角度考慮其值不宜超出10。高寬比大的結構很難滿足我國設計規(guī)范對結構水平位移的限值。該結構形式的主要特點是其抗震性能基木上取決于混凝上核心筒(在這此方而遠不如鋼結構),由于剛度大,承擔了約90%的水平力,即使將鋼框架做得較強,也難以從根本上改變這種局面。在單一材料的雙重抗側力體系中。周邊框架要求至少能承擔25%的水平力。而在鋼框架一鋼筋混凝土核心筒混合結構中卻無法做到。也是說,這種體系的二道防線的抗震能力很弱。這一點而言,對抗震是很不利的。目前,在我國這種結構體系日益占據(jù)統(tǒng)治地位。
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