異形鋼結(jié)構造型(異形鋼結(jié)構施工廠家)

濟南加固設計公司 2周前 ( 11-23 10:22 ) 6141 搶沙發(fā)

本篇文章給大家談談異形鋼結(jié)構造型，以及異形鋼結(jié)構施工廠家對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，鋼結(jié)構別墅？

本篇文章給大家談談異形鋼結(jié)構造型，以及異形鋼結(jié)構施工廠家對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄一覽：

1、鋼結(jié)構別墅？
2、廣州塔建筑結(jié)構原理
3、鋼構人必讀——鋼結(jié)構住宅設計的幾點總結(jié)，一般人還不知道

鋼結(jié)構別墅？

鋼結(jié)構別墅的特點：成本低，抗震性強，工期短，外觀別致。相對傳統(tǒng)別墅來說，有著自己獨特的優(yōu)勢。我上兩天在一個鋼結(jié)構的行網(wǎng)你我ok網(wǎng)上還看到了鋼結(jié)構別墅這一專欄，預計未來鋼結(jié)構別墅將會有是不可擋的發(fā)展趨勢。

廣州塔建筑結(jié)構原理

廣州塔建筑結(jié)構原理是：

廣州塔整個塔身是鏤空的鋼結(jié)構框架，24根鋼柱自下而上呈逆時針扭轉(zhuǎn)，每一個構件截面都在變化。鋼結(jié)構外框筒的立柱、橫梁和斜撐都處于三維傾斜狀態(tài)，再加上扭轉(zhuǎn)的鋼結(jié)構外框筒上下粗、中間細，這對鋼結(jié)構件加工、制作、安裝以及施工測量、變形控制都帶來了挑戰(zhàn)。

僅鋼結(jié)構外框筒就有24根鋼柱、46組環(huán)梁、1104根斜撐各不一樣。由于廣州塔中間混凝土核心筒與鋼結(jié)構外框筒材料上的差異，形成樓層梁和外框筒的沉降不一致。為了調(diào)整鋼構件與主體結(jié)構的相對位置的正確性，許多節(jié)點都通過三維坐標來控制鋼柱本體相對位置的精確度。

廣州塔的異型鋼結(jié)構預變形技術：

由于廣州塔具有偏、扭的結(jié)構特征，因此結(jié)構在施工過程中，不僅會產(chǎn)生壓縮變形，不均勻沉降，也會發(fā)生較大的水平變形，因此必須進行預變形控制。

否則，即使初始安裝位置精確，但在后續(xù)荷載的作用下，會發(fā)生較大的累積變形，使得節(jié)點偏離原設計位置。制定了以階段調(diào)整、逐環(huán)復位為特點的預變形方案，進行鋼結(jié)構在恒載作業(yè)下的變形補償。

鋼構人必讀——鋼結(jié)構住宅設計的幾點總結(jié)，一般人還不知道

從設計角度分析鋼結(jié)構住宅體系的特點，介紹異型鋼柱住宅項目的設計思路。針對框架結(jié)構采用不同阻尼比、基礎方案等問題進行數(shù)據(jù)對比分析；總結(jié)設計中常見問題注意事項；對設計標準提出不同意見。

一、鋼結(jié)構住宅體系選擇

從已建成的鋼結(jié)構住宅來看，主要有：

1）薄壁型鋼組合墻板形式；

2）純框架形式；

3）框架支撐形式；

4）型鋼混凝土組合形式；

5）鋼框架－混凝土抗震墻形式等等。

這些結(jié)構形式各有特點，其中薄壁型鋼組合墻板形式特別適宜定型產(chǎn)品，其體系是從墻板結(jié)構演變而來，即將薄壁型鋼柱構件按大約600mm 的間距布置形成豎向承重結(jié)構、型鋼間設支撐系統(tǒng)以抵抗水平力，樓板根據(jù)豎向型鋼的位置布置成密肋支撐結(jié)構，因上部結(jié)構為類墻板結(jié)構，其基礎根據(jù)受力情況設成條形基礎，對地基要求不高。

薄壁型鋼組合墻板住宅受密布結(jié)構的影響，對開間、門窗洞口、挑出構件尺寸均有一定限制。

后面幾種形式可以滿足多高層住宅設計要求，但從使用的角度都存在一個共同問題，即梁柱突出對住宅內(nèi)部觀感的影響。

住宅相對于其它建筑有其特殊性，辦公、廠房可以采用較為固定柱網(wǎng)，層高也較高，其梁柱所占空間給人的感觀是適宜的，柱網(wǎng)規(guī)則有利于梁的布置。

相反住宅是一個變化多端的產(chǎn)品，根據(jù)建筑的要求，很少布置出規(guī)則的柱網(wǎng)，房內(nèi)開間相對較小、變化較多，不利于鋼框架布置。

由于鋼材的特點，它在住宅中只能形成框架體系或桁架體系，可以說框架體系如果適用于普通住宅，鋼框架必然有其大顯身手的地方，普通框架結(jié)構不能解決住宅應用問題的話，常規(guī)鋼框架體系在普通住宅中應用也有相似的弱點。

受短肢剪力墻結(jié)構的啟發(fā)，筆者在鋼結(jié)構住宅設計中將鋼柱設計成異型柱形式，以配合建筑變化的要求，圖1 是兩種異型鋼柱截面，根據(jù)建筑墻體厚度減去面層厚度來設定翼緣寬度，框架梁與異型鋼柱各個方向的翼緣剛接，圖2 為相應的節(jié)點連接詳圖。

異型鋼柱示意圖

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異型鋼柱梁柱節(jié)點詳圖

某住宅項目三層樣板間設計成異型鋼柱純框架結(jié)構，建筑采用砌塊隔墻，建成后外部及室內(nèi)觀感均令人滿意，與該住宅成品（混凝土剪力墻結(jié)構）實際效果一致，下圖是樣板間實景。

在工業(yè)廠房設計中經(jīng)常采用異型鋼柱，采用排架受力體系時，異型鋼柱經(jīng)常設計成雙軸對稱或主受力方向單軸對稱，廠房縱向采用支撐系統(tǒng)抵抗縱向水平力，系桿、支撐構件多連接于異型柱弱軸形心軸上，這樣在結(jié)構概念設計及采用桿系軟件計算容易處理。

住宅中應用異型鋼柱與廠房設計還是有很大區(qū)別的，下圖是廠房梁柱連接方式與住宅梁柱連接方式的簡單比較

可以看出在住宅中，梁柱的截面形心軸不在同一位置上，不符合常規(guī)設計理念，在采用桿系軟件計算時無法解決偏軸問題。

盡管如此，與短肢剪力墻結(jié)構相比，筆者認為異型柱是在原來較大的矩形框架柱截面或整片混凝土墻修改為的截面面積較小的異型截面，相應地也減少了截面特性，而異型鋼柱是在一個工字鋼截面上增加一個T型截面，相應地是增加了弱軸方向的截面特性，特別是將鋼梁與鋼柱弱軸的剛性連接節(jié)點轉(zhuǎn)化為與柱翼緣連接，優(yōu)于常見設計中工字鋼柱在弱軸方向設外伸連接板的剛性連接，加強了工字鋼柱弱軸穩(wěn)定，對結(jié)構安全是很有利的。

一般認為工字鋼柱弱軸剛性連接不可靠，所以在很多構造手冊上建議在弱軸采用鉸接框架加支撐體系或者采用鋼管柱設計方案，抗震規(guī)范“柱在兩個互相垂直的方向都與梁剛接時，宜采用箱形截面。當僅在一個方向剛接時，宜采用工字形截面，并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)。”

規(guī)范中雖然沒有明確說不可采用工字鋼柱弱軸與鋼梁剛接，但根據(jù)抗震規(guī)范節(jié)點抗震承載力驗算要求，弱軸連接一般是無法滿足相關條款要求的。

異型工字鋼柱相比箱形柱的節(jié)點加工容易、施工方便節(jié)約鋼材，相比框架支撐體系減少了支撐部分的設置，從應用角度可靈活用于住宅墻體中，滿足建筑師對住宅內(nèi)無外露結(jié)構構件的要求。

筆者認為異型鋼柱在結(jié)構分析中存在以下問題：

1)異型鋼柱全截面受力情況分析，這里主要指在弱軸上增加 T 型構件，是否就相應的增加了這部分的截面特性，包括 T 型構件偏軸遠近的影響，筆者認為鋼柱類型不同，截面特性增加比例也會不同；

2)異型鋼柱局部穩(wěn)定性計算，這點可以參考規(guī)范中柱板件寬厚比進行控制；

3)梁柱節(jié)點與鋼柱形心軸偏離時整體受力分析，采用普通桿系計算軟件是不能解決這個問題的。理想的計算模型應該采用有限元整體建模方式進行內(nèi)力分析，可以解決上述問題，但建模工作量太大了。

筆者在設計中根據(jù)以下幾個原則來確定柱截面：

1）按方鋼管柱方案進行結(jié)構分析，根據(jù)計算應力比結(jié)果接近 0.9 的情況，選定框架梁截面尺寸，根據(jù)方鋼管截面特性初選 X,Y 方向上工字鋼截面,計算時不考慮腹板作用，初步確定異型柱截面；

2）按工字鋼柱方案進行結(jié)構分析，異型柱 T 型構件布置方向，設柔性支撐代替異型柱中 T 型構件在工字鋼弱軸上的剛度影響，按有側(cè)移鋼框架計算，調(diào)整異型鋼柱中工字鋼截面尺寸；完成后調(diào)整工字鋼及柔性支撐布置方向，驗算 T 型構件與工字鋼腹板組成的工字鋼截面尺寸；

3）根據(jù)上一步建立的模型，選取工字鋼強軸所在的單榀框架進行抗震驗算，只參考工字柱強軸應力計算結(jié)果，檢驗異型柱單向受力是否滿足；

4）根據(jù)上述計算結(jié)果，手工核算梁柱節(jié)點處抗震承載能力，基礎設計時考慮偏軸引起的附加彎矩；

5）以普通工字鋼柱和方鋼管柱按無支撐框架體系分別進行正常設計，其中鋼梁按設計所選截面計算，根據(jù)合適的計算結(jié)果，統(tǒng)計鋼柱用鋼量以控制異型柱用鋼量的上下限。

上述方法沒有可依據(jù)的計算公式及條文，對偏軸引起的附加彎矩對整體的影響沒有更多處理，這也是筆者只在二三層住宅設計中應用，沒在更高的工程里使用異型鋼柱的原因。筆者提出異型鋼框架方案，希望得到大家的批評指正。

二、設計細節(jié)的問題

1、整體計算時選取合適的結(jié)構阻尼比根據(jù)抗震規(guī)范要求，除專門規(guī)定外，建筑結(jié)構的阻尼比應取0.05，當阻尼比不等于0.05時，地震影響系數(shù)曲線應進行修正，鋼結(jié)構相關阻尼比選取值見表 1。

表 1 不同結(jié)構阻尼比應用值

從表 1 中數(shù)據(jù)可以看出，不同的鋼結(jié)構體系有不同的地震影響系數(shù)，如果在結(jié)構分析時錯誤選擇阻尼比對設計結(jié)果會產(chǎn)生較大影響,其中鋼管混凝土和鋼-砼混合結(jié)構由于是兩種材料共同作用，在選取阻尼比時，應根據(jù)兩種材料應用比例綜合考慮阻尼比，結(jié)構整體剛度越柔，阻尼比選值越低。

2、剛接柱腳設計

常見柱腳分埋入式、外包式、外露式。在住宅設計中多采用外露式，相比其它兩種方式，其現(xiàn)場安裝、定位方便。

在設計時應注意，柱腳的剛度是靠底板的彈性變形或塑性變形來實現(xiàn)的，這就意味著整個結(jié)構變形包括鋼結(jié)構本身變形及底板受拉變形后引起的整體變形，如在分析內(nèi)力時視外露式為剛性柱腳，設計中要考慮層間位移角限值要有一定的富裕，同時應考慮底層鋼柱彎矩反彎點下移引起的柱頂彎矩增大。

根據(jù)節(jié)點設計要求，為保證罕遇地震時不發(fā)生柱腳節(jié)點先于鋼柱破壞，柱腳節(jié)點連接處的極限抗彎承載能力應大于 1.2 倍鋼柱的全塑性受彎承載力（Wpnx·f）才可以，常見設計方法是根據(jù)柱腳反力來確定柱腳螺栓直徑、連接焊縫,這樣只能保證柱腳節(jié)點在多遇地震作用下具有一定強度而不破壞，而柱腳彎矩設計值所需截面抵抗模量一般小于鋼柱本身截面抵抗模量（Wx），以H628X260X10X14 工字鋼為例，1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍，外露式很難保證這項設計要求。

而采用其它兩種柱腳方式在轉(zhuǎn)遞鋼柱內(nèi)力時很容易滿足前項要求，設計中傳力明確、計算容易、構造簡單、節(jié)省鋼材。插入式柱腳構造相比埋入式更簡單，大部分書籍認為可靠性不如埋入式，建議用于單層鋼結(jié)構廠房，不適合高層建筑鋼結(jié)構。

筆者認為在多層建筑鋼結(jié)構可以采用，因為在許多工業(yè)項目中，單層廠房層高多在 10～30m，廠房內(nèi)設多臺吊車及大量檢修平臺，單柱荷載及地震作用往往大于普通住宅的情況，多層住宅柱腳在概念設計和計算設計都滿足規(guī)范要求的情況下，采用插入式是沒有問題的。新鋼結(jié)構規(guī)范也增加了插入式柱腳的設計和構造規(guī)定。

3、樓板設計

樓板有預制樓板、現(xiàn)澆樓板、組合樓板等。采用預制樓板時應考慮預制板由于溫度變化、荷載分布等原因，造成樓板接縫處開裂形成的單側(cè)翼緣附加彎矩影響，即鋼梁平面內(nèi)整體抗彎應力與翼緣平面外抗彎應力雙向組合后要滿足折算應力限值，有些項目將樓板擱置在下翼緣上尤其要注意這個問題。

壓型鋼板組合樓蓋在鋼結(jié)構住宅中應用很多，整體分析時要考慮組合板的各向異性對框架梁的影響，包括根據(jù)樓板設置情況確定連續(xù)板或簡支板、傳力路徑是單向還是雙向、組合鋼梁是按強邊還是弱邊組合造成的剛度差異；樓板設計時要避免集中單向布置樓板，使結(jié)構體系形成橫向或縱向承重，做到合理布置組合樓板，盡量形成雙向承重結(jié)構。

4、梁柱剛性連接設計

梁柱間剛性連接計算可按常用設計法或全截面受彎設計法進行，當鋼梁翼緣的抗彎承載力大于整個截面承載力的 70％時，可采用常用設計法進行設計，小于 70％時，應采用全截面抗彎設計法，在住宅設計中，鋼梁多屬于前者，常用設計法計算原則為翼緣和腹板分別承擔彎矩和剪力，普遍認為計算容易，結(jié)果偏于安全。

事實上根據(jù)多高層房屋鋼結(jié)構梁柱剛性連接節(jié)點的抗震設計和多高層房屋鋼結(jié)構梁柱剛性節(jié)點的設計，不做任何處理的將鋼梁與鋼柱進行栓焊等強連接是很難達到強節(jié)點弱桿件的設計要求，對加強式節(jié)點設計有設計及構造詳細說明。

具體做法主要有三種方式：梁端翼緣加焊楔形蓋板、梁端底部加腋、犬骨式連接。通過筆者在實際應用后認為，三者都存在增加施工難度的問題。第四種方式：梁端翼緣加寬方式，但在標準圖集中不作為主推形式介紹，當建筑對梁寬沒有要求的情況下，這種連接方式最為實用、便捷。

三、設計標準的問題

1．“輕型”鋼結(jié)構概念問題

近年來因“輕型門式剛架房屋”的出現(xiàn)，在許多設計人包括結(jié)構設計人員的頭腦中形成一種輕（質(zhì)量）鋼材概念，一遇到附屬建筑設施或看似不重要的結(jié)構時就提出用“輕鋼”來解決，卻不注重該部分對主體結(jié)構的效應分析，事實上結(jié)構概念設計時應清楚，“輕型”實際上是指結(jié)構承受相對較輕的荷載，住宅設計中不會因為采用鋼結(jié)構而減少荷載使用標準，結(jié)構體系無論采用鋼還是混凝土，構件效應分析是沒有原則上區(qū)別的。

2．多高層鋼結(jié)構設計區(qū)別

根據(jù)規(guī)范有關條文，包括鋼結(jié)構抗震調(diào)整系數(shù)，框架柱長細比，框架構件寬厚比等控制條款，均以 12 層作為區(qū)分點，因此可以理解為高層鋼結(jié)構是指 12 層以上的建筑物。高規(guī)中高層是指 10 層及 10 層以上或房屋高度超過 28m 的建筑，這其中包括混合結(jié)構，再參考國外部分國家高層起始高度多設在 25～30 米或 8 至 11 層。

由此看來我國的多層鋼結(jié)構適用范圍要高于普通結(jié)構，也高于國外標準。多高層鋼結(jié)構不僅構造不同，相關抗震調(diào)系數(shù)也不同，限值差別太大，在前面表 1 已說明，筆者認為此區(qū)分過于寬泛，舉例說明一下：層高平均 4m，12 層建筑物高度 48米，是高規(guī)中 28 米限值的 1.7 倍，這就產(chǎn)生下面的問題，在混合結(jié)構中，混凝土結(jié)構應按高規(guī)構造設計，鋼結(jié)構可以按多層構造設計，執(zhí)行了兩種標準。

3、《鋼結(jié)構設計規(guī)范》

對住宅結(jié)構設計指導作用不大新版規(guī)范延續(xù)了工業(yè)建筑鋼結(jié)構設計指導思想，例如在變形允許值按廠房構件進行分類，對民用建筑構件不做細分；溫度區(qū)段設置要求以排架結(jié)構方式進行劃分而不考慮縱橫向承重體系、鋼混組合結(jié)構的特點來區(qū)分，特別是強制性條文第 8.1.4 條“結(jié)構應根據(jù)其形式、組成和荷載的不同情況，設置可靠的支撐系統(tǒng)。

在建筑物的每一個溫度區(qū)段或分區(qū)建設的區(qū)端中，應分別設置獨立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)。”從文字上理解，鋼結(jié)構不應該采用無支撐的純框架結(jié)構，這顯然與實際應用不符，設置支撐與否應以結(jié)構設計需要來確定，根據(jù)條文說明也可以知道這是一個原則規(guī)定，但作為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行值得商榷，民用建筑在使用要求上不同于工業(yè)建筑，包括一些結(jié)構體系也存在差異，應區(qū)別對待。

相比其他規(guī)范不斷完善抗震部分內(nèi)容，新版只在總則中提到應符合相關抗震規(guī)范的規(guī)定，似乎抗震設計在鋼結(jié)構中并不重要，實際上在北嶺和阪神地震后，國外開始紛紛重視鋼結(jié)構抗震設計的研究，國內(nèi)也有很多文章介紹，應該有很多成果可以總結(jié)成文的。我國抗震規(guī)范規(guī)定應根據(jù)抗震設防烈度采取不同的抗震措施，而鋼結(jié)構抗震要求卻沒有任何區(qū)別也是不妥的。

四、設計鋼結(jié)構住宅應尊重住宅使用的根本要求

鋼結(jié)構住宅是今后發(fā)展的一個重要方向，但鋼結(jié)構僅僅是建筑中承重體系、服務部分，它不是建筑使用中的主要成分，鋼結(jié)構住宅設計首先要遵循住宅建筑設計的一般原則，然后才是發(fā)揮鋼結(jié)構的優(yōu)勢，單純突出鋼結(jié)構而不考慮生活的舒適性、不能滿足人文要求的鋼結(jié)構住宅項目是沒有市場的。

對于鋼結(jié)構住宅不能因為要推廣鋼材在建筑中的應用而簡單、強行在住宅結(jié)構中使用，這樣作對推廣鋼結(jié)構住宅沒有實際意義。相對而言公建、體育場館、工業(yè)廠房等是鋼結(jié)構在建筑中最能發(fā)揮其特長的領域，近年來，我們已經(jīng)深刻感覺到這種應用變化。