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钢结构的恒荷载及地震作用

发布者:鑫诺压瓦机 发布时间:2019-08-26 16:33
​钢结构通常可分为两大类,一类是由热轧H字钢、钢板或其它型钢制成的构件,这类钢结构被称为热轧钢结构或普通钢结构;另一类是由薄钢板冷弯成型后制成的轻型构件,被称为冷弯薄壁型钢结构,相对普通钢结构而言,它又被称为轻型钢结构。

钢结构通常可分为两大类,一类是由热轧H字钢、钢板或其它型钢制成的构件,这类钢结构被称为热轧钢结构或普通钢结构;另一类是由薄钢板冷弯成型后制成的轻型构件,被称为冷弯薄壁型钢结构,相对普通钢结构而言,它又被称为轻型钢结构。冷弯薄壁型钢主要由0.5~3.5mm厚普通钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成,基本形状为C型、Z型和方管(矩形),并可形成各种折皱和卷边、拼成I型或T型,以提高截面刚度和承载力。冷弯薄壁型钢过去多用做屋面、隔断和围护结构的单体构件,如擦条、墙梁、山墙架,钢屋架、衍架等,只有少量作为结构构件在中、小跨度门式刚架(无吊车)、货架中。而今在很多地区采用冷弯薄壁型钢作为承重骨架的结构被越来越多地用到单、多层住宅,别墅建筑中,形成了冷弯薄壁型钢结构体系。在我国,传统意义上的轻钢结构主要是指由圆钢、小角钢组成的小型或小跨度屋架、刚架结构,多用于小型厂一房、仓储或临时性建筑。随着以变截面门式刚架和彩色压型钢板为标志的新型钢结构体系的出现和应用,轻钢结构的概念发生了根本性变化。现代轻钢结构除具有传统钢结构的所有优点外,突出了“轻”的特征,主要体现在:采用轻质围护结构,恒荷载及地震作用大幅度减小,基础也因此得以轻量化;采用先进设计理论、高强度钢材、新型结构体系,因而优化了承重构件的截面,使得结构用钢量轻;采用标准化、工厂化制作、小型机具吊装,因而劳动强度轻,施工速度快,综合施工费用轻;建筑造型轻巧美观,建筑表现能力强。

钢框架体系(纯框架结构)是指沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所形成的结构体系。多层钢结构住宅中比较常用的结构体系为框架结构。典型的框架体系由基础、H形或箱形框架梁柱、节点、轻质墙体、屋面板、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成。

采用钢框架体系的住宅,沿房屋的纵向和横向,均应采用刚接框架;要求抗震设防的楼房,框架梁柱的截面设计,应符合“强柱弱梁”的耐震设计准则。一般柱,通常采用热轧或焊接宽翼缘H型钢,并使其强轴(较大惯性矩)对应于柱弯矩较大或柱计算长度较大的方向;纵、横向框架的共用柱,特别是角柱,宜采用热轧或焊接矩形(含方形)钢管。抗震设防框架,为抵御纵、横向大致相等的水平地震作用,宜采用方形钢管柱。框架梁,一般情况下宜采用热轧窄翼缘H型钢或焊接H字形截面;不宜采用热轧H字钢,因为其曲线形变厚度翼缘不适应焊接坡口的加工及焊接垫板的设置。一般情况下,框架节点宜采用“柱贯通型"。梁与柱的连接,宜采用栓一焊混合连接。即,梁上、下翼缘与柱的连接,采用焊接;梁腹板与柱的连接,采用高强度螺栓摩擦型连接。对于抗震设防框架:,为防止梁端焊缝开裂的常见震害,宜采取措施削减梁端焊缝热影响区以外的截面面积,以实现“强连接,弱杆件”的耐震设计准则。

现代轻钢房屋建筑体系诞生于二十世纪初,于二战期间得到快速发展。其间多用于对施工速度要求很高的战地机库、军营等。四十年代出现了门式刚架结构,六十年代开始大量应用由彩色压型板及冷弯薄壁型钢凛条组成的轻质围护体系。目前轻钢结构已成为主要建筑结构形式,英国新建的非居住类房屋建筑中,90%的单层和60%的多层建筑都采用轻钢结构,美国在轻钢结构体系的分析、设计理论和方法及制造工艺上己经非常完善,开发了多种专利产品,其专用设计软件可在短时间内完成设计、绘图、工程量统计及工程报价,在制作上也实现了高度的标准化及工厂化。在加拿大,轻钢结构在住宅建筑的应用很广泛,各种创新的轻钢住宅体系层出不穷。而我国冷弯型钢的生产和应用始于 20世纪50年代后期,虽然目前已具相当规模,但冷弯型钢用于住宅却仍是空白。

钢结构体系用于住宅建筑可以充分发挥钢结构延展性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点,从而大大地提高住宅的可靠性。钢结构住宅以钢材为材料做成受力构件,由于它自重轻,基础造价低,适用于软弱地基。其安装容易,施工快,周期短,投资回收快,施工污染环境少,抗震性能好等综合优点又是传统建筑不可比拟的。钢结构在住宅中应用的优点以及它符合可持续发,展的特点,使得发展钢结构,特别是发展住宅钢结构己刻不容缓。冷弯薄壁型钢结构除具有传统钢结构的所有优点外,由于它有较高的强度重量比和能根据需要生产出材料分布较优的合理截面形式,所以突出了“轻”的特征,并在建筑中被越来越广泛地应用。目前这种轻型钢结构已成为主要建筑结构形式。我国的建筑用钢政策也随之改为“积极、合理地采用钢结构”。钢结构在我国迎来了大发展的新时期,其中,轻型钢结构建筑在我国则已进入快速发展时期,在工业建筑中得到了广泛应用,但冷弯薄壁型钢住宅体系在我国的发展几乎仍是空白。