多層輕鋼住宅結構體系抗震設計基本方法

1、<p>　　多層輕鋼住宅結構體系抗震設計基本方法</p><p>　　摘要：我國屬于頻發(fā)地震的國家，全國各個省市、自治區(qū)幾乎都有抗震設防6度以上的區(qū)域，2008年汶川大地震給了我們慘痛的教訓，這加強了我們在建筑方面的抗震設計思考。多層輕鋼住宅結構體系的抗震設計，是我國目前建筑設計環(huán)節(jié)的重點所在。本文將在對這種體系抗震設計初步闡述的基礎上，提出抗震設計的基本方法。 </p><p>

2、;　　關鍵詞：多層住宅 輕鋼結構 抗震設計 </p><p>　　中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　1.抗震結構體系的類型 </p><p>　　關于多層輕鋼住宅結構抗震體系的類型，根據(jù)抗側力結構體系的組成方式劃分，有如下幾種類型： </p><p>　　1）純鋼框架結構。這種結構在水平作用力之

3、下，有兩部分的框架側移，一是結構傾覆力矩造成柱拉壓變形，引起整個結構的彎曲，二是結構剪力造成梁柱受彎之后，引起了部分的側移。純鋼框結構具有比較好的延性體系，而且平面布置上各個部位的剛度都較為均勻，具有較長的自震周期。如下圖1.1所示： </p><p>　　圖1.1：純鋼框架結構 </p><p>　　2）框架支撐結構體系，荷載力集中于結構的梁柱上，但抗側的剛度比較小，如果結構的高度較高，

4、結構的抗側剛度不能滿足設計的，而如果結構的梁柱截面設計得太大，又會增加結構設計施工的成本，因此框架支撐結構體系通常都均勻對稱布置了支撐構成中心支撐框架結構。如下圖1.2所示： </p><p>　　圖1.2：框架支撐結構體系 </p><p>　　3）伸臂及帶狀桁架。建筑物越高，其支撐系統(tǒng)的高度和寬度也會隨之增大，但抗側的剛度會明顯下降，為了提高結構體系的剛度，可以在建筑物的頂部和中部位置

5、設置伸臂及帶狀桁架結構，提高建筑外圍結構體系的抗彎能力。如下圖1.3所示： </p><p>　　圖1.3：伸臂及帶狀桁架 </p><p>　　4）鋼框架混凝土剪力墻結構，在鋼框架當中設置混凝土剪力墻，布置于住宅的建筑平面中心位置，以提高結構的抗側力剛度水平。這種結構由鋼框架和混凝土兩種不同的材料組成，屬于混合型的結構。如下圖1.4所示： </p><p>　　圖

6、1.4：鋼框架混凝土剪力墻結構 </p><p>　　2.抗震結構體系設計的基本方法 </p><p>　　地震的作用具有復雜性，在計算其作用力的時候要盡量簡單化，常見的有底部剪力法： </p><p>　　根據(jù)結構水平地震作用的規(guī)律，確定結構總水平地震作用的分布狀態(tài)，在計算的時候，需要考慮所有主軸方向的自由度。 </p><p>　　總水平

7、地震作用的標準值大小，可用公式2.1計算： （式2.1） </p><p><b>　　上式中 </b></p><p>　　指的是結構體系的總水平地震作用標準值； </p><p>　　指的是水平地震影響系數(shù)； </p><p>　　指的是多層建筑的重力荷載。 </p><p>　　當水平地震作

8、用沿結構高度的方向分布，可用公式2.2計算： （式2.2） </p><p><b>　　上式中 </b></p><p>　　指的是在第i層水平地震作用的標準值； </p><p>　　和分別代表第i層和第j層的計算高度； </p><p>　　和指的是集中在第i層和第j層的重力荷載代表值； </p>&

9、lt;p>　　指的是結構頂部附加地震的作用系數(shù)。 </p><p>　　3.抗震結構體系設計的內容 </p><p>　　抗震結構體系的設計內容，可分為鋼框架抗側力體系、鋼框架梁柱連接體系兩種： </p><p>　　1）鋼框架抗側力體系 </p><p>　　鋼框架抗側力體系包括偏心支撐框架、抗彎框架和中心支撐框架三種類型。如下圖1.

10、5所示： </p><p>　　圖1.5：鋼框架抗側力體系 </p><p>　　首先是偏心支撐框架，一端的支撐斜桿和梁連接，偏離梁柱軸線的交接點，另外一端在梁柱的交界處相連接。這種結構，能夠在支撐梁和支撐柱之間形成耗能短梁，以消耗地震的能量，適用于地震頻發(fā)地區(qū)的多層房屋。 </p><p>　　其次是抗彎框架，組成部分是梁柱，不僅布置靈活，而且不占室內空間。其設計

11、原理是利用梁端的非彈性變形特征，用塑性鉸來消耗地震產生的能量，但其抗側的剛度比較小，如果側向力太大，需要增加梁柱截面的面積，會增加設計和施工成本。 </p><p>　　再次是中心支撐框架，將斜向支撐構件設置于抗彎框架里面，使得支撐面、梁柱的軸心線連接成一體，以支撐承受水平的荷載，這種設計方法側向剛度比較大，而且不需要使用太多的鋼梁就能夠抵抗側向力，適合用于非地震區(qū)域的多層房屋設計。 </p>&l

12、t;p>　　2）鋼框架梁柱連接體系 </p><p>　　鋼框架梁柱連接體系根據(jù)連接的剛度，可以分為以下三種，如下圖1.6所示： </p><p>　　圖1.6：鋼框架梁柱連接體系 </p><p>　　首先是剛性的連接模式。在設計當中，可以采用全焊連接和栓焊混合連接兩種模式，完全熔透對接梁翼緣和柱翼緣的焊縫。 </p><p>　　其

13、次是半剛性的連接模式。包括頂?shù)捉卿撨B接、帶雙腹板角鋼的頂?shù)捉卿撨B接、端板連接，將鋼板焊接于梁端，然后再與梁腹板、梁翼緣焊接。而T型鋼的連接則是在梁上和下翼緣的位置設置T型鋼，然后將高強螺栓連接在梁柱上面。 </p><p>　　再次是柔性連接模式。連接梁腹板和柱，常見的是承托連接，這種連接方法是在柱翼的承托件上設置梁，然后用小角鋼與柱連接于梁端，這樣就能控制住梁整體的穩(wěn)定性。 </p><p&

14、gt;<b>　　4.結束語 </b></p><p>　　綜上所述，多層輕鋼住宅的抗震結構體系，要求具備足夠的強度、剛度和延性，是我國目前建筑設計環(huán)節(jié)的重點所在。我們一方面是提高體系的抗側移水平，另一方面是確保體系在地震發(fā)生時的側移限值。根據(jù)多層輕鋼住宅結構體系的受力特點，我們可以找出這種住宅抗震結構體系受力的基本原則。多層輕鋼結構的住宅設計抗側力體系的研究，需要綜合結構體系的布置模式、受

15、力變形情況和結構體系的總體特點，通過多方案的比較選擇，才能夠設計出符合抗震基本要求的住宅結構方式。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]王起敬.多層輕鋼結構住宅的設計與施工問題探討[J].中國新技術新產品，2009年10期：141. </p><p>　　[2]吳雨紅，李清海，崔琪，翁端衡.板柱輕鋼構體系