[分享]装配式钢框架的布置原则和适用范围

发表于2018-10-10     1460人浏览     1人跟帖     总热度:213  

随着我国国民经济的发展,我国钢材的产量和产业规模近几十年来一直稳居世界前列,2015年我国年钢产量已突破8亿吨,钢结构产量已将近达到5000万吨,也相继建成了一大批具有世界领先水平的钢结构标志性工程(见图5-1):以鸟巢水立方为代表的城市体育项目,以国家大剧院和北京凤凰传媒中心为代表的剧院文化项目,以上海金茂大厦和北京中央电视台总部大楼为代表的超高层建筑等。但从客观角度看,我国钢结构的发展依然十分滞后,十二五期间钢结构用钢量占钢产量的比例不到6%,且钢结构建筑面积在总建筑面积中的比例不到5%,远远低于发达国家水平;从全球范围看,绿色化、信息化和工业化是建筑产业发展的必然趋势,钢结构建筑具有绿色环保、可循环利用、抗震性能良好的独特优势,在其全寿命周期内具有绿色建筑和工业化建筑的显著特征,应该说在我国发展钢结构空间巨大。                                               
装配式钢框架的布置原则和适用范围_1
201511月,李克强总理主持召开国务院常务工作会议,明确指出结合棚改和抗震安居工程等,开展钢结构建筑试点,扩大绿色建材等的使用20163月,李克强总理在《政府工作报告》中提出,大力发展钢结构和装配式建筑,提高建筑工程标准和质量,推动产业结构的调整升级。推广应用钢结构,不仅可以提高建设效率、提升建筑品质、低碳节能、减少建筑垃圾的排放,符合可持续发展的要求,还能化解钢铁产能过剩,推动建筑产业化发展,促进建筑部品更新换代和上档升级,具有重大的现实意义。
钢结构建筑从定义上来看是指建筑的结构系统由钢部()件构成的建筑;就结构体系而言钢结构天生具有装配式的特点,组成结构系统的梁、柱、支撑等构件均是在工厂加工制作,现场安装而成的;但仅仅因为结构体系的装配化就认为钢结构建筑是装配化建筑,这个观点是不充分的。因为建筑的装配化绝非单一结构构件装配的简单要求,而是对整体的构配件生产的配套体系和现场装配化程度的综合要求。与传统钢结构建筑相比,装配化钢结构建筑更加强调设计的模数化和工厂的预制化,不论是结构系统还是外围护系统、设备和管线系统和内装系统,整个建筑过程中的主要部分都应采取预制部品构件集成;更加强调部品件安装的整体化和集成化,如整体式厨房和整体式卫生间,以及设备管道的科学集成和模块化安装,以实现建筑过程的一体化;更加强调管理系统的信息化和建筑工人的技术化,通过信息化的科学管理和专业化技术操作,来保证装配式建筑的施工质量,从传统建筑粗犷化的生产模式转变为装配式建筑精细化的生产模式,促进建筑产业的优化和升级。
本章主要结合目前钢结构建筑常用的结构体系类型,考虑装配化建筑的特点,对钢框架结构体系、钢框架-支撑(延性墙板)结构体系以及钢束筒结构体系等进行拆分和研究,以推动装配式钢结构建筑在工程中的应用和推广。 

Ø 装配式钢框架结构

钢框架结构的主要结构构件为钢梁和钢柱,钢梁和钢柱在工厂预制,在现场通过节点连接形成框架。一般情况下,框架结构的钢梁与钢柱采用栓焊连接或全焊接连接的刚性连接,以提高结构的整体抗侧刚度;为减少现场的焊接工作量防止梁与柱连接焊缝的脆断加大结构的延性,有可靠依据的情况下,也可采用全螺栓的半刚性连接
装配式钢框架结构的部件示意见图5-2,钢梁、钢柱、外墙、内墙、楼梯等主要部件均为预制构件,楼板采用的是钢筋桁架楼承组合板,除了楼板面层需现浇外,现场再无大面积的湿作业施工,装配化程度高。
装配式钢框架的布置原则和适用范围_2
5-2装配式钢框架结构部件示意图
Ø 装配式钢框架的布置原则和适用范围 
为方便框架梁柱的标准化设计以及提高建筑结构的抗震性能,同时综合考虑建筑使用的功能性、结构受力的合理性以及制作加工和施工安装的方便性等因素,装配式钢框架结构一般的布置原则如下:
1) 钢框架建筑的平面尽可能采用方形、矩形等对称简单的规则平面;考虑到外墙板设计应少规格多组合以减少墙板模具的费用,以及钢构件本身的通用性和互换性,建筑户型平面尺寸布置应尽量以统一的建筑模数为基础,形成标准的建筑模块。
2)框架柱网的布置,应尽可能采用较大柱网,减少梁柱节点数量,在建筑空间增大、平面布置更加灵活的同时,实现安装节点少、施工速度快,有利于装配化的进程。多层钢结构的柱距一般宜控制在69m范围;
3)框架梁布置时应保证每根钢柱在纵横两个方向均有钢梁与之可靠连接,以减少柱的计算长度,保证柱的侧向稳定;并应有目的的将较多的楼盖自重传递至为抵抗倾覆力矩而需较大竖向荷载与之平衡的外围框架柱;
4)次梁的布置,应考虑楼板的种类和经济跨度、建筑降板需求以及隔墙厚度和布置等因素,尽可能少布置次梁,次梁的间距一般宜控制在2.54.5m范围。
以图5-3内廊式建筑的结构平面布置为例,说明钢结构的布置优势。一般情况下,若做成混凝土框架结构(图5-3a))时,考虑梁柱的截面取值和房屋净高(特别是走廊处净高)要求,通常布置为三跨,以减小主梁跨度。若做成钢框架结构(图5-3b))时,钢结构强度高,适用跨度大,梁柱截面可相应减小,结构布置可改为两跨布置,减少一排框架柱,既方便了构件加工又加快了现场梁柱装配进度,经济合理。
装配式钢框架的布置原则和适用范围_3
a)混凝土框架
装配式钢框架的布置原则和适用范围_4
b)钢结构框架
5-3  内廊式建筑结构平面布置方案
对于钢框架结构,由于钢材的强度高,钢结构框架能有效避免粗梁笨柱现象,但也会造成钢框架结构的侧向刚度有限,结构的最大适用高度受到一定的限制,见表5-1
5-1 钢框架结构房屋的最大高度
67度(0.10g
7度(0.15g
8
9度(0.40g
0.20g
0.30g
110
90
90
70
50
实际工程中在抗震区以及风荷载较大的地区当结构达到一定高度时,梁柱截面尺寸将由结构的刚度控制而不是强度控制,为控制构件的截面尺寸和用钢量,钢框架结构一般不超过18层。
本书结合目前国内外装配式建筑的发展现状及我国装配式结构的相关技术标准和规范,详细介绍了装配式混凝土框架结构、剪力墙结构以及装配式钢框架结构、钢框架-支撑结构、钢束筒结构等结构体系的类型、适用范围及设计要点。选取了几个典型案例:当时混凝土结构装配率最高(装配率达到81.31%)的南京上坊某保障性住房项目、由现浇混凝土结构改为装配式混凝土框架结构的南通市某停车综合楼项目、采用预制夹心保温外墙板的南京丁家庄某保障性住房项目和采用预制外墙板的杭州万科城项目、安徽省首个装配式钢结构保障房安徽蚌埠某公租房项目、规划伊始即为装配式钢结构住宅的亳州市涡阳县某住宅项目、规划中的世界第一高楼长沙市某超高层公共建筑项目、方案阶段选用装配式钢束筒结构的襄阳市某超高层酒店项目等,系统介绍了不同结构体系的设计流程、构件拆分原则、关键节点设计、BIM技术与信息化应用、工程设计人员的心得体会等内容,可为广大的工程设计人员提供参考。


扫码加入筑龙学社  ·  结构设计微信群 为您优选精品资料,扫码免费领取
分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2018-10-10   |  只看该作者      

2

装配式钢框架的布置原则和适用范围

蒋德华

山东 滨州 | 工程造价

5 关注

999+ 粉丝

999+ 发帖

36 荣誉分

该博主未添加简介

猜你爱看

添加简介及二维码

简介

还可输入70字

二维码(建议尺寸80*80)

发站内信息

还可输入140字
恭喜您已成功认证筑龙E会员 点击“下载附件”即可
分享
入群
扫码入群
马上领取免费资料包
2/20