多層輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系抗震設(shè)計(jì)基本方法

1、<p>　　多層輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系抗震設(shè)計(jì)基本方法</p><p>　　摘要：我國屬于頻發(fā)地震的國家，全國各個(gè)省市、自治區(qū)幾乎都有抗震設(shè)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(xùn)，這加強(qiáng)了我們?cè)诮ㄖ矫娴目拐鹪O(shè)計(jì)思考。多層輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)，是我國目前建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)所在。本文將在對(duì)這種體系抗震設(shè)計(jì)初步闡述的基礎(chǔ)上，提出抗震設(shè)計(jì)的基本方法。 </p><p>

2、;　　關(guān)鍵詞：多層住宅 輕鋼結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　1.抗震結(jié)構(gòu)體系的類型 </p><p>　　關(guān)于多層輕鋼住宅結(jié)構(gòu)抗震體系的類型，根據(jù)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的組成方式劃分，有如下幾種類型： </p><p>　　1）純鋼框架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在水平作用力之

3、下，有兩部分的框架側(cè)移，一是結(jié)構(gòu)傾覆力矩造成柱拉壓變形，引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的彎曲，二是結(jié)構(gòu)剪力造成梁柱受彎之后，引起了部分的側(cè)移。純鋼框結(jié)構(gòu)具有比較好的延性體系，而且平面布置上各個(gè)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(jié)構(gòu) </p><p>　　2）框架支撐結(jié)構(gòu)體系，荷載力集中于結(jié)構(gòu)的梁柱上，但抗側(cè)的剛度比較小，如果結(jié)構(gòu)的高度較高，

4、結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度不能滿足設(shè)計(jì)的，而如果結(jié)構(gòu)的梁柱截面設(shè)計(jì)得太大，又會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的成本，因此框架支撐結(jié)構(gòu)體系通常都均勻?qū)ΨQ布置了支撐構(gòu)成中心支撐框架結(jié)構(gòu)。如下圖1.2所示： </p><p>　　圖1.2：框架支撐結(jié)構(gòu)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(huì)隨之增大，但抗側(cè)的剛度會(huì)明顯下降，為了提高結(jié)構(gòu)體系的剛度，可以在建筑物的頂部和中部位置

5、設(shè)置伸臂及帶狀桁架結(jié)構(gòu)，提高建筑外圍結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，在鋼框架當(dāng)中設(shè)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(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度水平。這種結(jié)構(gòu)由鋼框架和混凝土兩種不同的材料組成，屬于混合型的結(jié)構(gòu)。如下圖1.4所示： </p><p>　　圖

6、1.4：鋼框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu) </p><p>　　2.抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本方法 </p><p>　　地震的作用具有復(fù)雜性，在計(jì)算其作用力的時(shí)候要盡量簡單化，常見的有底部剪力法： </p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)水平地震作用的規(guī)律，確定結(jié)構(gòu)總水平地震作用的分布狀態(tài)，在計(jì)算的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)值大小，可用公式2.1計(jì)算： （式2.1） </p><p><b>　　上式中 </b></p><p>　　指的是結(jié)構(gòu)體系的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)水平地震作

8、用沿結(jié)構(gòu)高度的方向分布，可用公式2.2計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值； </p><p>　　和分別代表第i層和第j層的計(jì)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(jié)構(gòu)頂部附加地震的作用系數(shù)。 </p><p>　　3.抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的內(nèi)容 </p><p>　　抗震結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)內(nèi)容，可分為鋼框架抗側(cè)力體系、鋼框架梁柱連接體系兩種： </p><p>　　1）鋼框架抗側(cè)力體系 </p><p>　　鋼框架抗側(cè)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(cè)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(diǎn)，另外一端在梁柱的交界處相連接。這種結(jié)構(gòu)，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(nèi)空間。其設(shè)計(jì)

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(chǎn)生的能量，但其抗側(cè)的剛度比較小，如果側(cè)向力太大，需要增加梁柱截面的面積，會(huì)增加設(shè)計(jì)和施工成本。 </p><p>　　再次是中心支撐框架，將斜向支撐構(gòu)件設(shè)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(shè)計(jì)方法側(cè)向剛度比較大，而且不需要使用太多的鋼梁就能夠抵抗側(cè)向力，適合用于非地震區(qū)域的多層房屋設(shè)計(jì)。 </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(shè)計(jì)當(dāng)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(duì)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(shè)置T型鋼，然后將高強(qiáng)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(shè)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(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，多層輕鋼住宅的抗震結(jié)構(gòu)體系，要求具備足夠的強(qiáng)度、剛度和延性，是我國目前建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)所在。我們一方面是提高體系的抗側(cè)移水平，另一方面是確保體系在地震發(fā)生時(shí)的側(cè)移限值。根據(jù)多層輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)，我們可以找出這種住宅抗震結(jié)構(gòu)體系受力的基本原則。多層輕鋼結(jié)構(gòu)的住宅設(shè)計(jì)抗側(cè)力體系的研究，需要綜合結(jié)構(gòu)體系的布置模式、受

15、力變形情況和結(jié)構(gòu)體系的總體特點(diǎn)，通過多方案的比較選擇，才能夠設(shè)計(jì)出符合抗震基本要求的住宅結(jié)構(gòu)方式。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王起敬.多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)與施工問題探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)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(gòu)體系