利用鋼材強度高的特點,設計可采用大開間布置,使建筑平面能夠合理分隔,靈活方便,創(chuàng)造開放式住宅。而傳統(tǒng)結(jié)構(磚混結(jié)構、砼結(jié)構)由于材料性質(zhì)限制了空間布置的自由,以往開間一般常在3.2米、3.4米、3.6米,如果過大,就會造成板厚、梁高、柱大,出現(xiàn)'肥梁胖柱'現(xiàn)象,不但影響美觀,而且自重增大,增加造價,購房者在二次裝飾時,經(jīng)常由于自行改變墻體位置,增加隱患。
相同建筑面積的建筑樓層,鋼結(jié)構自重輕,根據(jù)比較,六層輕鋼結(jié)構住宅的重量,僅相當于四層磚混結(jié)構住宅的重量。而且鋼材具有延性,能比較好的消耗地震帶來的能量,所以抗震性能好,結(jié)構安全度高。
鋼結(jié)構構件,可以實行工廠化生產(chǎn),現(xiàn)場安裝。由于現(xiàn)場作業(yè)量小,對周圍環(huán)境污染少,同時,施工機械化程度高,加快了施工速度。根據(jù)統(tǒng)計,同樣面積建筑物,鋼結(jié)構比砼結(jié)構工期,可縮短三分之一,而且可節(jié)省支模材料。
由于自重輕,基礎費用降低,總體用料減少,直接成本降低,建設工期短,間接費又可減少,所以綜合造價低。
鋼結(jié)構適宜工廠大批量生產(chǎn),工業(yè)化程度高,并且能將節(jié)能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合于一體,成套應用,將設計、生產(chǎn)、施工一體化,提高住宅產(chǎn)業(yè)化的水平。
綜上所述,鋼結(jié)構是適合創(chuàng)新的住宅結(jié)構體系。鋼結(jié)構可隨著人們審美觀的不同,使用功能要求的不同,設計各種造型、尺度、空間的新型房型。生產(chǎn)廠家能高精度、高質(zhì)量、高速度完成,使建筑物達到既美觀又經(jīng)濟的效果。
隨著高科技的發(fā)展,人們的觀念與生活方式也將不斷更新與變化,對住宅總體質(zhì)量的要求也將不斷提高,為此,住宅設計必然需要考慮與這些不斷變化的因素相協(xié)調(diào)、相適應,從而出現(xiàn)彈性設計的新天地。而鋼結(jié)構又是最適合住宅彈性設計的結(jié)構體系。 結(jié)構方案的選取
1. 鋼框架——鋼筋混凝土剪力墻混合結(jié)構
由于原來是鋼筋混凝土結(jié)構,保留了鋼筋混凝土剪力墻,這種結(jié)構形式的優(yōu)點是較全鋼結(jié)構造價低,樓電梯的墻既是承載又是分割墻;缺點是施工復雜,尤其是由于本工程的建筑平面特點混凝土墻不能先于鋼結(jié)構施工,影響鋼結(jié)構的進度。在原混凝土結(jié)構的結(jié)構布局條件下,利用鋼結(jié)構大柱網(wǎng)的特點,將1、3、4軸上的四排柱改為三排柱,1/4軸上僅保留G軸上一個柱,減少了柱子,減小了柱截面,發(fā)揮了鋼結(jié)構的優(yōu)勢,為租售樓創(chuàng)造了有利的條件。
2.鋼框架——支撐體系的純鋼結(jié)構方案
這個方案也可以較好地滿足建筑平面的要求。結(jié)構優(yōu)點是自重輕、地震作用小、減小了鋼——混凝土剪力墻結(jié)構平面的剛度偏心影響,有較好的延性。缺點是較鋼——混凝土混合結(jié)構造價高。經(jīng)過竣工后的實際比較,為了使鋼——混凝土混合結(jié)構施工合理,采用本文第三節(jié)方案后,實際用鋼量與純鋼結(jié)構已相差很少。
鋼骨混凝土剪力墻的采用:
1. 為什么本工程中采用鋼骨混凝土剪力墻:
1) 合理的施工流水作業(yè),加快工期。本工程建筑平面中剪力墻未形成獨立的筒形結(jié)構,不可能先行施工,國內(nèi)很多鋼——混凝土混合結(jié)構是筒中筒結(jié)構,筒體可以先于鋼結(jié)構6~10層澆注混凝土墻體,而后安裝鋼結(jié)構。如果本工程采用一般混凝土剪力墻,鋼結(jié)構與墻各層需同步施工,必然影響鋼結(jié)構的進度,失去了鋼結(jié)構快的優(yōu)勢。因此,本工程在混凝土剪力墻中設置鋼柱梁及斜撐,組成臨時穩(wěn)定的結(jié)構,與鋼框架同時安裝形成整體框架——支撐結(jié)構,安裝之后逐層澆注鋼筋混凝土墻。這樣安裝鋼結(jié)構與混凝土作業(yè)分別進行,相互沒有影響。
2) 鋼——混凝土混合結(jié)構在施工中由于鋼梁的安裝誤差與混凝土墻的施工誤差相差近十倍,由于混凝土墻的偏斜經(jīng)常發(fā)生鋼梁很難就位的情況。在本工程中于墻內(nèi)設置鋼骨后,與鋼梁連接的預埋件和墻內(nèi)鋼骨柱相連,可以控制鋼結(jié)構誤差之內(nèi)使鋼梁準確的就位,不會再發(fā)生鋼梁難安裝的問題。
3)一個工程十層以下為停車庫,由于需滿足200輛車位,面積很緊張,按照車輛布局要求,1軸剪力墻不可能上下貫通,需結(jié)構作局部轉(zhuǎn)換,上部墻內(nèi)的鋼骨在下部形成鋼骨混凝土柱作為支承構件之一,較好的滿足上下轉(zhuǎn)換結(jié)構的要求。
4)鋼骨的設置使鋼骨混凝土剪力墻提高了承載能力及延性。增加鋼骨柱可以減小混凝土截面及豎向鋼筋,提高墻體抗壓彎的承載能力。
2.鋼骨混凝土剪力墻的構造及施工:
鋼骨設置于墻端及轉(zhuǎn)角處,在外接鋼框架梁處挑出鋼牛腿并連接預埋件,上邊再焊接連接板與鋼框架梁腹板用高強度螺栓相連。
由于墻內(nèi)鋼骨柱及梁較小,作為臨時支撐結(jié)構,在該狀態(tài)下按6層鋼框架——支撐結(jié)構承受風及常規(guī)荷載計算,可以滿足側(cè)向位移限值要求。因此,在施工時要求安裝鋼結(jié)構與澆注灌混凝土相差不得超過6層。
實踐證明,在施工中設鋼骨混凝土墻做法達到了預期效果。
小 議
1.一般高層建筑結(jié)構,結(jié)構計算分析方面設有明顯的特點。由于建筑平面決定,剪力墻較強,因此基本上是由剪力墻承受水平力。結(jié)構的變形性能有明顯的剪力墻結(jié)構特點。鋼框架主要承受垂直荷載。不起擔負第二道防線的作用。因此,設計中保證剪力墻的較好抗震性能是非常重要。
2.建筑高寬比為6,正好為限值,層面積較小,剪力墻偏心,平面及豎向的形狀對抗震不利,如果采用純鋼結(jié)構的鋼框架——支撐體系對加強抗震性能更為有利。
3.本工程相對于結(jié)構計算分析來說,結(jié)構的構造、連接節(jié)點、焊接質(zhì)量及材料的選取更為重要。是保證結(jié)構安全、施工質(zhì)量進度的重要環(huán)節(jié)。本工程在設計中對這些方面給予了充分的重視,均采取了相應的措施。
4.鋼框架部分采用大柱網(wǎng),構件數(shù)量較少,標準層僅有9根柱。對于窄小的施工現(xiàn)場,減少構件吊次可以提高安裝效率。
5. 鋼——混凝土混合結(jié)構中使用鋼骨混凝土剪力墻或是在混凝土墻中放構造鋼骨。對鋼——混凝土混合結(jié)構的施工,提高承載能力,加強延性都是有利的。