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        輕型框架受拉支撐鋼結(jié)構(gòu)在低矮民居建筑中的應(yīng)用分析

        2017-01-01 00:00:00鄒外輝

        【摘要】隨著國(guó)家對(duì)裝配式建筑不斷的深入推廣,鋼結(jié)構(gòu)作為建筑主體受力構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯;在低矮民居建筑中,鋼結(jié)構(gòu)也更多的被采用,特別是輕型鋼結(jié)構(gòu)用在建筑中已成為一種趨勢(shì):一方面低矮建筑層數(shù)不多,采用輕型鋼結(jié)構(gòu)能滿足結(jié)構(gòu)受力要求;另外,鋼結(jié)構(gòu)相比混凝土結(jié)構(gòu)或砌體結(jié)構(gòu)在抗震、節(jié)能、環(huán)保等方面有不可替代的優(yōu)勢(shì);本文將從實(shí)例入手,對(duì)輕型框架受拉支撐鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)形式選擇、不同工況作用下進(jìn)行分析,并得出初步結(jié)論,為類似工程進(jìn)行方案選擇時(shí)提供參考。

        【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);低矮建筑;裝配式;框架受拉支撐

        目前國(guó)內(nèi)裝配式建筑主要采用混凝土預(yù)制(PC)件和鋼結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件;相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)而言,PC構(gòu)件發(fā)展較晚,還處于探索發(fā)展階段,各方面不成熟不完善;而鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展了很多年,從設(shè)計(jì)到加工制作再到安裝,已經(jīng)形成了一套相對(duì)成熟完整的工業(yè)化體系,成本控制上也相對(duì)完善;從當(dāng)前來(lái)看,裝配式建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)為主的建筑在各方面均優(yōu)于采用PC結(jié)構(gòu)為主的建筑。

        對(duì)于低矮的建筑,鋼結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)大致有三種結(jié)構(gòu)形式:輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)形式、鋼框架結(jié)構(gòu)形式、 框架受拉支撐形式;通過(guò)對(duì)山東威海、浙江紹興、云南昆明、四川雅安的一些在建和已建的鋼結(jié)構(gòu)民居住宅項(xiàng)目調(diào)研,發(fā)現(xiàn)輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)形式的住宅主要采用輕質(zhì)維護(hù)、較薄樓板,人行走在樓面上有輕微的顫動(dòng),給使用者帶來(lái)一些不踏實(shí)的感受;其次,輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)件較多,結(jié)構(gòu)成本比傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)偏高; 鋼框架結(jié)構(gòu)形式的住宅雖然能給使用者帶來(lái)一些踏實(shí)的感受,當(dāng)?shù)鼐用裰幸苍敢饨邮?,但整體用鋼量較大,比輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu),成本造價(jià)偏高較多;因此,有必要在低矮民居建筑工程中尋找一種造價(jià)經(jīng)濟(jì)、安裝運(yùn)輸方便且當(dāng)?shù)鼐用衲芙邮艿闹黧w結(jié)構(gòu)形式。

        1、項(xiàng)目概況

        云南地區(qū)某民居,建筑為2層,建筑功能根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用裆盍?xí)性布置:一層設(shè)置堂屋、廚房、兩間臥室及衛(wèi)生間;二層設(shè)置糧食堆放廳、兩間臥室并在室外設(shè)晾曬臺(tái),詳下圖:

        2、結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑的影響分析

        采用鋼框架結(jié)構(gòu)和鋼框架受拉支撐兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行計(jì)算分析;假設(shè)地震烈度8度0.2g,風(fēng)荷載0.3KN/m2,場(chǎng)地Ⅱ類;柱選取方管,梁選取規(guī)格為H300x130的梁;兩種結(jié)構(gòu)形式平面布置如下圖;其中,框架結(jié)構(gòu)形式的方管柱為□200x200; 框架受拉支撐形式的方管柱為□100x100。

        通過(guò)表一、表二的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)在相同的作用條件下,框架受拉支撐的主體結(jié)構(gòu)計(jì)算的位移角比框架結(jié)構(gòu)形式計(jì)算的位移角偏小,說(shuō)明框架受拉支撐的主體結(jié)構(gòu)能提供更大的剛度;其次,框架受拉支撐的主體結(jié)構(gòu)中采用的鋼柱截面僅約為框架結(jié)構(gòu)形式柱截面的一半,整體結(jié)構(gòu)用鋼量?jī)H為框架結(jié)構(gòu)的1/2~2/3,結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的直接造價(jià)成本更低;因此,在低矮的民居建筑中,框架受拉支撐為主體的結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)更明顯。

        3、地震作用對(duì)建筑的影響分析

        采用更具優(yōu)勢(shì)的鋼框架受拉支撐形式進(jìn)行分析計(jì)算,其中方管柱為□100x100(該規(guī)格為市場(chǎng)上常用較小規(guī)格), 梁選規(guī)格為H300x130的梁;不同地震烈度作用時(shí),梁柱規(guī)格均不改變;假設(shè)該工程風(fēng)荷載0.45KN/m2,場(chǎng)地Ⅱ類;選取地震烈度8度(0.2g)、7度(0.1g)、6度(0.05g) 三種不同的烈度進(jìn)行地震作用分析。

        經(jīng)PKPM計(jì)算分析后的指標(biāo)如下:

        通過(guò)表一、表二可知,在其他條件不變僅改變地震作用條件下,周期不變,結(jié)構(gòu)位移角變化較大,但位移角均能滿足計(jì)算和規(guī)范的要求,說(shuō)明結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較好;其中,梁柱已基本達(dá)到了最優(yōu)規(guī)格;受拉支撐可局部進(jìn)行調(diào)整,構(gòu)件的應(yīng)力有局部的變化,但整個(gè)結(jié)構(gòu)桿件的規(guī)格和種類沒(méi)有變化;綜上所述,地震烈度對(duì)整體結(jié)構(gòu)有影響,但影響有限,不能成為影響結(jié)構(gòu)的主要因素。

        4、風(fēng)荷載對(duì)建筑的影響分析

        與地震作用分析時(shí)相同,采用更具優(yōu)勢(shì)的鋼框架受拉支撐形式進(jìn)行分析計(jì)算,其中方管柱為100x100(該規(guī)格為市場(chǎng)上常用較小規(guī)格), 梁選規(guī)格為H300x130的梁,不同風(fēng)荷載作用時(shí),梁柱規(guī)格均不改變;假設(shè)該工程地震烈度7度(0.1g), 場(chǎng)地Ⅱ類,選取風(fēng)荷載為0.30KN/m2、0.45KN/m2、0.60KN/m2作用下進(jìn)行分析。

        經(jīng)PKPM計(jì)算分析后的指標(biāo)如下:

        在其他條件不變僅改變風(fēng)荷載作用時(shí),結(jié)構(gòu)周期不變;通過(guò)表一,可發(fā)現(xiàn)在不同風(fēng)荷載作用下,結(jié)構(gòu)位移角變化較大,但均能滿足計(jì)算和規(guī)范的要求;其中梁柱也已基本達(dá)到了最優(yōu)規(guī)格,受拉支撐可局部進(jìn)行調(diào)整,構(gòu)件的應(yīng)力有局部的變化,但整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件變化不大,結(jié)構(gòu)成本造價(jià)變化幅度在可控范圍之內(nèi);因此,風(fēng)荷載雖對(duì)整體結(jié)構(gòu)有影響,但對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響不明顯。

        結(jié)語(yǔ):

        綜合對(duì)低矮民居建筑在不同結(jié)構(gòu)形式選取、不同地震作用影響和不同風(fēng)荷載影響的分析,可知:地震、風(fēng)荷載對(duì)整體結(jié)構(gòu)的變形有明顯的影響;但在滿足規(guī)范要求的前提下,構(gòu)件的規(guī)格種類變化不明顯,僅僅各構(gòu)件的應(yīng)力有變化;而結(jié)構(gòu)的形式選取對(duì)建筑影響較大,不同的結(jié)構(gòu)形式直接影響到結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)格的選取,進(jìn)而影響到整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)成本; 因此,對(duì)于低矮的民居建筑,結(jié)構(gòu)形式的選取成為主導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)成本的主要因素,也成為建筑方案選擇的一個(gè)必然考慮因素。

        參考文獻(xiàn):

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