不同类型高层钢结构的优缺点

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简述钢结构的优缺点

简述钢结构的优缺点

简述钢结构的优缺点钢结构是一种现代化的建筑结构,它由钢材制成,具有很多优点和缺点。

本文将从以下几个方面简述钢结构的优缺点。

一、优点1. 高强度和刚性钢结构的材料是钢材,其强度和刚性比其他材料高得多。

因此,钢结构可以承受更大的荷载,使建筑物更加稳定和牢固。

2. 轻量化相比于混凝土结构,钢结构的重量更轻。

这意味着在设计建筑时,可以减少基础和地基的负荷,降低建筑物的总成本。

3. 施工速度快钢结构的制作和安装速度比传统结构要快得多。

由于钢结构是在工厂中制作的,因此可以在现场快速安装。

这可以大大缩短建筑时间,降低成本。

4. 可重复使用钢结构可以拆卸和重组,因此可以重复使用。

这可以减少浪费和对环境的影响。

5. 火灾安全性高钢结构的火灾安全性能非常好。

钢材不易燃烧,即使燃烧也不会释放有害气体。

这可以保护人们的生命和财产安全。

二、缺点1. 初期成本高钢结构的初期成本比传统结构高。

这是因为钢材价格比其他材料高,而且制造和安装钢结构需要更高的技术水平。

2. 安装难度大钢结构的安装需要高度技术的工人和设备。

如果没有经验丰富的工人和设备,安装过程可能会出现问题。

3. 需要维护钢结构需要定期维护,以保持其强度和刚性。

如果没有得到维护,钢结构可能会受到腐蚀和损坏。

4. 电磁辐射钢结构可能会产生电磁辐射。

虽然这种辐射对人体健康的影响尚未得到证实,但是仍然需要注意。

5. 环境影响钢结构的制造和运输会产生大量的二氧化碳和其他污染物,对环境造成影响。

此外,钢结构的拆卸和重组也会产生废弃物。

综上所述,钢结构具有许多优点和缺点。

在选择建筑结构时,应根据具体情况进行综合考虑,以确保建筑物的安全和经济性。

钢结构的优缺点

钢结构的优缺点

钢结构的优缺点钢结构的优缺点钢结构是一种使用钢材作为主要建筑材料的结构形式,具有许多独特的优点和一些局限性。

本文将详细介绍钢结构的优缺点,并对每个章节进行细化。

一、优点1. 高强度和刚性:钢材具有高强度和刚性,能够承受较大的荷载,使得钢结构能够在抗震、抗风等自然灾害中表现出色。

2. 施工速度快:钢结构可在工厂预制,然后进行现场组装,大大缩短了施工周期,提高了工程进度。

3. 直观美观:钢材具有较好的塑性,可以轻松实现各种形态和曲线设计,为建筑物带来独特的外观和艺术效果。

4. 可持续发展:钢材可以回收利用,提高资源利用率,符合可持续发展的要求。

5. 火灾安全性能好:钢结构具有良好的防火性能,能够有效延缓火灾蔓延,增加人员疏散时间。

二、缺点1. 腐蚀和防护问题:钢材容易受到腐蚀影响,需要采取防护措施,例如涂层、防腐处理等,增加了维护成本和工作量。

2. 高成本:相比传统的混凝土结构,钢结构的造价较高,包括材料成本、加工成本和施工成本等。

3. 声音和热传导:钢材具有较好的导热性能和导音性能,可能导致声音和热能在建筑内部的传导,需要采取隔音和隔热措施。

4. 回弹和变形:钢材具有较大的弹性变形,需要进行精确计算和施工控制,以确保建筑结构的稳定性。

5. 环境影响:钢材的生产过程可能会产生大量二氧化碳等温室气体和废水废气等环境污染物,对环境造成一定的影响。

以上是钢结构的优缺点的详细介绍。

附件:本文档所涉及附件如下:1. 钢结构设计图纸2. 钢材试验报告3. 钢结构施工工艺流程图法律名词及注释:本文档所涉及的法律名词及注释如下:1. 建筑法:是规范建筑行业发展和管理的法律法规。

2. 抗震设计规范:是指对建筑物进行抗震设防的规范要求。

3. 火灾防控法:是指规范火灾防控工作的法律法规。

钢结构建筑的优缺点

钢结构建筑的优缺点

钢结构建筑的优缺点钢结构建筑是指通过使用钢材构建建筑物的一种结构形式。

相比传统的混凝土或木结构,钢结构建筑具有以下几个优点:1. 强度和稳定性:钢材具有高强度和刚度,能够承受较大的荷载。

这使得钢结构建筑能够在自然灾害(如地震、风暴)中具备更高的抗震和风力抗性,提供更安全的居住和工作环境。

2. 灵活性和可变性:钢材可以轻松地加工和调整,使得钢结构建筑更具灵活性。

它可以轻松适应设计变化或改变用途的需求,且可实现更大的空间跨度,使得室内空间更加开阔和无柱。

3. 节省时间和成本:相比传统的建筑材料,钢材可预制和现场安装,因此可以大大缩短施工时间。

同时,它的可回收性和可再利用性使得钢结构建筑比其他结构方式更环保,并能够降低建设成本和能源消耗。

4. 可持续性:钢材是可持续性建筑的重要组成部分。

它可以使用回收材料制造,减少对自然资源的依赖,并具有优秀的可持续性性能。

5. 耐久性:钢材具有良好的耐腐蚀性和耐候性,不易受湿度、温度和化学物质的影响。

这使得钢结构建筑的寿命更长,并且需要较少的维修和保养。

然而,钢结构建筑也存在一些缺点:1. 价格波动:因为钢材价格受市场供求关系的影响较大,所以钢结构建筑的成本有时会受到价格波动的影响。

2. 隔热和隔音性能:钢材的导热性较高,所以钢结构建筑在隔热和隔音方面可能不如其他材料表现出色。

但通过使用隔热材料和设计合理的隔热系统,这一问题可以得到解决。

3. 施工要求:钢结构建筑的施工过程需要高度熟练的工人和专业的技术。

同时,现场焊接和安装也对安全要求较高。

综上所述,钢结构建筑具有强大的强度和稳定性、灵活性、节约时间和成本、可持续性和耐久性等优点。

然而,它也有价格波动、隔热和隔音性能以及施工要求的一些缺点。

在设计和施工过程中,需要综合考虑这些因素,并采取相应的措施来最大程度地发挥钢结构建筑的优势,以满足人们对建筑物安全、舒适和可持续性的需求。

简述钢结构的主要优缺点

简述钢结构的主要优缺点

简述钢结构的主要优缺点钢结构作为一种常见的建筑结构形式,具有许多优点和一些缺点。

本文将分别从主要的优点和缺点两方面进行简述。

一、主要优点:1. 高强度:钢材具有较高的抗拉强度和抗压强度,使得钢结构能够承受较大的荷载,具有较好的抗震性能。

相比之下,混凝土结构的强度相对较低。

2. 轻质化:相对于传统的混凝土结构而言,钢结构的自重轻,可以减轻建筑物的整体负荷,降低了地基的要求,节约了建筑材料的使用量。

3. 施工周期短:钢结构的制作和安装工期相对较短,能够快速完成建筑项目,缩短工期。

这也可以减少施工期间对周边环境的干扰和影响。

4. 可再利用性强:钢结构可以拆卸和重组,具有较高的可再利用性。

这不仅有利于节约资源,减少建筑垃圾的产生,还可以降低拆除和重建的成本。

5. 空间灵活性:钢结构可以实现大跨度的设计,大空间的自由布局。

相比之下,混凝土结构由于自重较大,对于大跨度和大空间布局的要求较高。

6. 绿色环保:钢结构的制作过程相对清洁,减少了对环境的污染。

此外,钢材本身可以回收利用,降低了环境压力。

二、主要缺点:1. 耐火性差:钢材在高温下会失去强度,容易发生熔化和变形,降低了结构的安全性。

因此,在设计钢结构时需要考虑防火措施,如添加防火涂层。

2. 腐蚀问题:钢材容易受到腐蚀的影响,特别是在潮湿的环境中容易生锈。

因此,在钢结构中常常需要进行防腐处理,增加了维护成本。

3. 声音传导:钢结构容易传导声音,导致室内外的噪音污染。

在设计钢结构建筑时,需要考虑采取隔音措施,以保证室内的舒适性。

4. 隔热性差:钢结构的导热性较高,导致建筑物的保温性能较差。

在设计中需要采取合适的隔热材料和隔热层,以提高建筑物的能源效益。

5. 建筑形式受限:相比之下,混凝土结构可以灵活地实现各种形式的建筑,而钢结构在某些特殊形式的设计中受到限制,不够灵活。

钢结构作为一种常见的建筑结构形式,具有许多优点和一些缺点。

在实际应用中,需要综合考虑各种因素,选择合适的结构形式。

钢结构的优缺点

钢结构的优缺点

钢结构的优缺点关键信息项1、钢结构的优点强度高施工速度快可重复利用空间利用率高环保性能好抗震性能强工业化程度高耐久性好2、钢结构的缺点耐火性差耐腐蚀性差成本相对较高维护要求高隔音效果一般11 钢结构的优点111 强度高钢结构具有极高的强度,能够承受较大的荷载和压力。

与传统的砖混结构或木结构相比,相同截面的钢结构能够承受更多的重量,这使得钢结构在大型建筑、桥梁、工业厂房等需要承受重载的结构中具有明显的优势。

112 施工速度快钢结构的构件通常在工厂预制生产,然后运输到施工现场进行组装。

这种预制和装配的施工方式大大缩短了施工周期,减少了现场施工的时间和工作量。

相比于传统的施工方法,钢结构能够更快地完成主体结构的建设,从而加快整个项目的进度。

113 可重复利用钢结构的构件可以拆卸和重新组装,具有良好的可重复利用性。

当建筑物需要拆除或改造时,钢结构的构件可以回收再利用,减少了资源的浪费,符合可持续发展的要求。

114 空间利用率高钢结构的截面尺寸相对较小,可以为建筑物提供更大的内部空间。

钢结构可以实现更大的跨度和更高的层高,使建筑空间更加开阔和灵活,满足不同功能的需求。

115 环保性能好钢结构的生产和施工过程相对较为环保。

工厂预制生产可以减少现场的建筑垃圾和粉尘排放,同时钢结构的可重复利用性也降低了对自然资源的消耗。

116 抗震性能强钢结构具有良好的延性和韧性,能够在地震作用下吸收和耗散能量,从而减轻地震对建筑物的破坏。

钢结构的轻质高强特点也使得其在地震作用下的惯性力较小,有利于提高建筑物的抗震性能。

117 工业化程度高钢结构的生产和施工过程高度工业化,采用标准化的设计和生产流程,能够保证构件的质量和精度。

工业化的生产方式还能够提高生产效率,降低成本,保证项目的质量和进度。

118 耐久性好钢结构经过适当的防腐处理和维护,可以具有较长的使用寿命。

优质的钢材和防护涂层能够有效抵抗外界环境的侵蚀,使钢结构在长期使用过程中保持良好的性能。

多高层钢结构各种结构体系的缺点和不足

多高层钢结构各种结构体系的缺点和不足
由于结构的柔性即侧向刚度小, P − ∆ 效应显著,地震时侧向位移大,容易引起非结构构件
的破坏,甚至是结构的破坏。另外,钢框架的连接节点费用较高,防火成本高。
2.2 双重抗侧力体系
由前述可知,框架结构体系的主要不足之处是侧向刚度差。而当建筑达到一定高度时,在 侧向力作用下,结构的侧移较大,会影响正常使用,因而建筑高度受到限制。于是当建筑物 高度较大时可以参照单层工业厂房设柱间支撑的方法,在框架的纵、横方向设置支撑或剪力 墙,这样就形成了双重抗侧力体系,即框架和支撑,或剪力墙,均可抵抗侧向力的作用。这 种体系能分为三类:框架支撑体系和框架—混凝土剪力墙、钢框架—混凝土核心筒体系。在 框架—支撑体系中,若设置连接支撑与外框架的刚性伸臂,则称为加劲框架—支撑体系。
在一般的框撑体系中,由于连接外柱与支撑的钢梁跨度较小,抗弯刚度很弱,当整个体系 受到水平荷载作用时,只有作为支撑组成部分的钢柱来抵抗倾覆力矩,外柱所承受的轴向力 很小,基本上不参与整体抗弯,即支撑独自抗弯。而在加劲框撑体系中,整个体系受到水平 荷载作用时,由于加劲桁架的竖向刚度很大,支撑受弯,各层水平杆绕水平轴做倾斜转动时, 加劲桁架也随水平杆一起转动,使外柱参与整体抗弯,一侧的外柱受压而另一侧的外柱则受 拉,从而减小了支撑所受的倾覆力矩。同时,由于加劲桁架的强大的竖向刚度和外柱较大的 轴向刚度,不仅是整个撑体系顶面各点发生同一转角而位于同一斜线上,而且使柱顶面转角 减小,使得框撑体系整体弯曲所产生的侧移得以较大幅度的减小。 ③优缺点
由上述简析,可知框架结构体系的优点是能够提供较大的内部使用空间,因而建筑平面布 置灵活,能适应多种类型的使用功能,结构简单,构件易于标准化和定型化,施工速度快, 对层数不错的高层结构而言,该体系是一种比较经济合理、运用广泛的结构体系,而且常用 于层数不超过 30 层的高层建筑。

建筑钢结构应用的优缺点分析

建筑钢结构应用的优缺点分析建筑钢结构是近年来在建筑行业中应用越来越广泛的一种建筑结构类型。

与传统的混凝土和砖石结构相比,它具有许多独特优势。

然而,也存在一些潜在的问题和挑战。

本文将对建筑钢结构的应用优缺点进行分析。

一、优点分析1. 高强度建筑钢结构的主要组成部分是钢材,钢材的强度和韧性均比混凝土或木质结构大。

因此,它可以快速建造高度的建筑物,为高层建筑提供更大的设计灵活性和承载能力。

2. 轻量化钢材的比重较轻,使得建筑重量相对较轻,减轻地基的负担,提高整体建筑的可持续性。

此外,由于钢结构建筑更轻,因此可以减少运输和搭建的成本。

3. 建造速度快结构钢件在工厂制造后,可直接运去工地进行组装,因此,建筑钢结构施工速度大大提高。

此外,钢结构建筑不需要混凝土的凝固和其他干燥时间,可以更快地到达使用阶段,从而节省时间和成本。

4. 绿色环保建筑钢结构与传统建筑相比,其环保性更加突出。

因为它可以通过回收利用玻璃和其他材料减少对环境的影响。

此外,由于钢材的可重复利用性,钢结构建筑也是一种可持续性建筑。

5. 精确度高钢结构建筑可以在工厂制造,因此具有更高的制造精度。

另外,它还可以通过计算机数控技术进行钢结构制造和设计加工,这使得钢结构建筑的精确度更高。

二、缺点分析1. 价格高相对于传统的混凝土和砖石建筑,建筑钢结构的造价可能会更高。

由于建筑钢结构在生产和安装过程中要使用特定的机器和技术,其成本相对较高。

2. 耐久性问题建筑钢结构建筑表面容易受到腐蚀、风化等因素的影响,这对整体建筑结构的耐久性和稳定性会造成影响。

因此,建筑钢结构的保护和维护和保养是十分重要的。

3. 声音隔离钢材具有一定的导热性和导电性,这可能会影响建筑物的隔音能力。

因此,在钢结构建筑的设计中,需要考虑隔音的问题。

4. 受限于造型和设计相对于传统的混凝土和砖石建筑,钢结构建筑的造型和设计可能会受到一定限制。

因为钢材相对更难于处理和成型,与混凝土和砖石相比,建筑钢结构在在造型和设计上受到一定的局限。

钢结构建筑的优缺点

钢结构建筑的优缺点1. 引言钢结构建筑是现代建筑中一种重要的结构形式,其具备许多优点和缺点。

本文将探讨钢结构建筑的优缺点,并提供一些相关实例来支持观点。

2. 优点2.1 强度与韧性钢是一种高强度材料,因此钢结构建筑能够承受大量荷载,在自然灾害等极端情况下表现出强大的抗震和抗风能力。

例如,2008年中国汶川地震中,成都博物馆等钢结构建筑经受住了地震的考验,在保护人身安全方面表现出较高的可靠性。

2.2 施工速度相比传统的混凝土建筑,钢结构建筑具有较快的施工速度。

由于钢结构构件大多在工厂预制,施工现场只需进行简单的组装,因此可以大大减少施工时间。

这也减少了建筑项目的成本,提高了整体效率。

2.3 空间灵活性钢结构建筑提供了更大的空间灵活性,可以实现大跨度的无柱空间,使得内部空间规划更加自由。

例如,体育馆和会展中心通常采用钢结构,以便创造出开阔的内部空间,适应不同的活动需求。

3. 缺点3.1 价格较高钢结构建筑的成本相对较高。

这是因为钢材本身价格高昂,而且需要花费大量的人力和设备来进行制造和安装。

由于建筑领域对安全性和质量的严格要求,钢结构建筑还需要经过复杂的设计和验收流程,这也增加了总体成本。

3.2 隔热性能较差钢的导热性较强,使得钢结构建筑在隔热方面表现较差。

在冬季,钢结构建筑会导致室内热量散失;在夏季,室外高温会渗透到内部空间。

这就需要额外的保温和制冷设备来保持舒适的室内环境,增加了能源消耗。

3.3 可视性问题钢结构建筑一般被认为是现代风格的代表,然而,由于其结构特点,很难将钢结构完全隐藏起来。

这对于一些古老城市或传统文化背景下的建筑来说可能不太适合。

例如,在欧洲一些历史悠久的小镇中,传统的石质建筑更符合城市风貌要求。

4. 结论钢结构建筑在强度、施工速度和空间灵活性等方面具有明显的优势。

然而,其高成本、隔热性能较差以及不适用于某些文化背景下的建筑等缺点需要考虑。

综合而言,钢结构建筑在现代建筑中扮演着重要角色,但在实际应用中需根据具体条件进行综合考量和选择。

钢结构高层住宅的优缺点 吉屋房产

钢结构高层住宅的优缺点吉屋房产文章一: 钢结构高层住宅的优缺点1. 引言钢结构高层住宅是一种新兴的建筑类型,通过使用钢材作为主要结构材料,具有许多独特的优点和特点。

然而,与之相应的也存在一些不足之处。

本文将详细讨论钢结构高层住宅的优缺点。

2. 优点2.1 抗震能力强钢结构高层住宅由于采用钢材作为主要结构材料,具有优异的抗震能力。

钢材具有高强度和良好的延性,能够有效吸收地震能量,大大降低建筑物的损坏风险。

2.2 施工速度快与传统混凝土结构相比,钢结构高层住宅的施工速度更快。

由于钢材的制造工艺成熟,工地现场加工量少,能够快速完成建筑结构的组装,缩短项目周期,提高施工效率。

2.3 空间利用率高钢结构高层住宅的柱间跨度大,柱径小,无需设置梁柱,使得建筑内部空间的利用率更高。

居住者可以根据自己的需求和喜好进行灵活布局,满足不同的功能要求。

3. 缺点3.1 高成本相比传统混凝土结构,钢结构高层住宅的建造成本较高。

钢材价格相对较高,加上对防火、防腐等的特殊要求,增加了建筑材料和设备的成本,使得整体项目造价增加。

3.2 隔音性能差钢结构建筑由于材料的特性,其隔音性能较差。

在高层住宅中,隔音是一个重要的考虑因素,因此需要采取额外的措施,如使用隔声玻璃、隔音板等,以提高居住环境的舒适度。

3.3 环境适应性差钢结构高层住宅在环境适应性方面存在一定的局限性。

由于材料的特性和建筑形式的限制,其在一些特殊地理环境和气候条件下的适应性较差,需要进行合理的设计和改进。

4. 结论钢结构高层住宅具有抗震能力强、施工速度快、空间利用率高等优点,但同时也存在较高的建造成本、隔音性能差和环境适应性差等缺点。

因此在实际应用中需综合考虑各种因素,选择适合的建筑类型。

1、本文档涉及附件。

附件:无2、本文所涉及的法律名词及注释。

无---文章二: 吉屋房产1. 引言吉屋房产是一家知名房地产经纪公司,专业从事房地产的买卖、租赁和投资业务。

本文将详细介绍吉屋房产的主要业务范围与服务,以及其市场优势和发展前景。

钢结构住宅的优缺点

钢结构住宅的优缺点钢结构住宅是一种新兴的住宅建筑形式,它利用钢材作为主要结构材料,具有许多独特的优点和一些缺点。

本文将探讨钢结构住宅的优缺点,以帮助读者更好地了解和评估这种住宅建筑形式。

首先,让我们先来看看钢结构住宅的优点。

一、强度和耐久性:相比传统的混凝土或砖石建筑,钢结构住宅具有更高的强度和耐久性。

钢材具有出色的抗风、抗地震性能,能够承受更大的压力和拉力,因此在面对自然灾害时更为安全可靠。

二、灵活性和可塑性:钢材可以根据设计需要进行定制,可以轻松地实现各种形状和结构,提供更多的灵活性。

这意味着钢结构住宅可以根据个人需求和地理条件进行个性化设计,满足不同的功能和美学要求。

三、节省时间和成本:由于钢结构住宅采用模块化建造,工期相对较短。

模块化建造可以在工厂预制,减少了现场施工时间,从而带来更高的效率和更低的成本。

此外,钢材的可回收性也意味着可以减少材料的浪费和额外的成本。

四、可持续发展和环保:钢材是全球资源丰富且可回收的材料。

使用钢结构住宅可以减少对传统建筑材料的需求,进而减少对自然资源的消耗。

此外,钢结构住宅还可以采用更多的节能技术和绿色建筑设计,使其对环境的影响降至最低。

尽管钢结构住宅有诸多优点,但它也存在一些缺点。

一、隔音和保温性能:钢结构住宅在隔音和保温方面可能不如传统建筑材料。

钢材的导热性较高,导致住宅内部易受到外界温度的影响。

此外,钢结构在某些情况下可能会引起共振和噪音传播,降低住宅的隐私和舒适性。

二、外观限制:由于钢结构住宅的特殊性质,其外观设计可能具有一定的限制。

相比传统建筑材料,钢材的形状和表面处理相对较为有限,因此在外观上可能缺乏一些个性化和丰富性。

三、维护和修复成本:虽然钢材本身具有较高的耐久性,但在发生事故或自然灾害后,钢结构住宅的维护和修复成本可能会较高。

钢结构的损坏修复通常需要专业的技术和设备,这可能导致额外的费用和时间。

综上所述,钢结构住宅具有许多优点和一些缺点。

优点包括强度和耐久性、灵活性和可塑性、节省时间和成本、可持续发展和环保等。

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高层钢结构各种类型的优缺点分析前言随着我国在大中城市住宅建筑中禁止使用黏土砖,且混凝土结构施工复杂周期长。

钢结构受到了工程界的青睐,已成为较有竞争力的民用建筑结构体系之一。

与传统的住宅建筑结构体系相比,钢结构不仅具有环保、节能、产业化等特征,而且还具有强度高、自重轻、节约能源、抗震性能好等优点。

国家建筑钢结构产业“十二五”计划和2020年发展纲要(草案)提出,“十二五”期间应以多高层钢结构房屋为突破点。

1. 纯框架结构体系纯框架结构是指沿房屋的纵、横两个方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件所组成的结构体系。

框架结构可以分为半刚接框架和全刚接框架两种,框架结构的梁柱宜采用刚性连接。

与其他的结构体系相比,框架结构体系可以使建筑的使用空间增大,适用于多类型使用功能的建筑。

其结构各部分的刚度比较均匀,构件易于标准化和定型化,构造简单,易于施工,常用于不超过30层的高层建筑。

但该结构体系的弹性刚度较差且属于单一抗侧力体系,抗震能力较弱。

图1 纯钢框架结构三维模型图组成及其特点典型的框架体系多层轻钢住宅由基础、H型或箱形框架梁柱、节点、轻质墙体、屋面板、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成,常见柱距为5 m~8 m。

具有下列优势:(1)它是一种延性体系;(2)在建筑设计和平面布置上具有很大的灵活性;(3)各部分刚度比较均匀,构造简单,易于施工;(4)自重周期较长,自重轻,对地震作用不敏感。

设计原则及注意问题1)强柱弱梁的设计原则。

这个设计原则是为了保证结构在最终破坏的时候具有较好的延性及耗能效果,保证结构的安全性,使塑性铰出现在梁端而不是发生在柱端。

2)框架节点域的验算。

节点域是钢结构框架体系的关键,其强度及刚度都要根据规范要求进行保证。

主要是通过验算保证腹板厚度,防止在非线性剪切变形下发生局部失稳。

同时对柱设置加劲肋保证其翼缘不发生失稳。

3)稳定验算和二阶效应。

钢结构构件强度一般都可以满足,在设计中主要是保证其稳定性。

钢框架结构属于柔性结构,侧移变形较大,竖向荷载所产生的二阶效应有时就不能忽视,因此当结构的重力附加弯矩大于结构初始弯矩的10 %时就应该考虑重力的二阶效应。

基本结论在多层轻钢结构住宅的设计中,应注意三个设计原则:柱截面采用箱型截面,可以充分发挥截面特性;实现大柱网布置,相对较好地控制了用钢量;合理的柱网尺寸取为6 m×8 m左右,能够体现出轻钢结构住宅内部大空间灵活布置的优势,达到建筑使用功能与结构布置较好的统一。

2. 框架-支撑结构体系框架-支撑结构体系是指以楼房的框架体系为基础,沿房屋的纵、横两个方向均布置一定数量的竖向支撑所组成的结构体系。

其结构体系如图2所示。

图2 框架-支撑结构体系框架———支撑结构的具体原理框架———支撑结构体系是在框架体系中部分框架柱之间设置竖向支撑,形成支撑框架,属于双重抗侧力结构体系,支撑框架是第一道防线,框架是第二道防线,支撑框架中的竖向支撑产生屈曲或破坏后,由于支撑斜杆一般不承担竖向荷载,所以不影响结构承担竖向荷载的能力,不致危及结构的基本安全要求。

支撑承受水平力和提供侧向刚度,它一方面作为支撑构件可以防止框架柱的失稳,另一方面它还要承担风力、地震力等其它水平荷载。

在这种体系中,框架的布置原则和柱网尺寸,基本上与框架体系相同,支撑大多数沿楼面中心部位服务面积的周围布置,沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接,形成一个支撑芯筒。

采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构,能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度,可以明显减小建筑物的层间位移。

支撑在水平荷载作用下所产生的位移主要是由于其中各杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的,与框架侧移是由于杆件弯、剪变形所引起的情况相比较,其量值要小的多,表明竖向支撑的抗推刚度要比框架大的多。

支撑侧移主要是由水平荷载倾覆力矩作用时支撑整体弯曲产生的,支撑的一侧拉伸、一侧压缩,导致楼面倾斜转动,由下层到上层逐层积累,使支撑侧移曲线的层间侧移角由下而上逐层增大。

采用框架-支撑体系的建筑,框架和支撑由于水平刚度很大的各层楼盖的联系和协调不再能自由的单独变形,两者的侧向变形趋于一致。

各层刚性楼盖协调的结果使框架一支撑体系具有一条共同的侧移曲线,从而使框架下部和支撑上部的较大层间侧移角均得以较大幅度的减小。

另外,采用人字支撑等还可以起到减小梁跨度的作用,从而减小梁的截面。

支撑要在适当位置设置,以便与建筑设计相协调。

此结构体系虽然在国外己经有较长的应用历史,技术和规范也很成熟,但是在我国却是一种新型的结构体系。

中心支撑框架结构中心支撑的特征是支撑的每个节点及各杆件的轴心线交汇于一点,它包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形支撑或+形支撑,以及,形支撑等类型。

中心支撑具有较大的侧向刚度,构造相对简单,能减小结构的水平位移,改善结构的内力分布。

但在水平地震荷载作用下,中心支撑容易产生屈曲,造成其受压承载力和抗侧刚度急剧下降,直接影响结构的整体性能,因此,在地震区应用时应当慎重。

图3 中心支撑的常见类型偏心支撑框架结构偏心支撑框架是近年来发展起来的抗震结构,其支撑斜杆与梁、柱的轴线不是交汇于一点,而是偏心连接,以形成一个先于支撑斜杆屈服的“耗能梁段”。

在中小地震时,结构处于弹性阶段,在强震时耗能梁段进入塑性,利用梁的塑性变形来吸收能量,而支撑始终保持为弹性。

偏心支撑框架较好地解决了中心支撑所存在的强度、刚度和耗能这三种性能不匹配问题,兼有中心支撑框架强度与刚度好以及纯框架耗能大的优点。

图4所示为常见的几种偏心支撑的类型和耗能梁段的构成。

图4 偏心支撑的常见类型(1.框架柱;2.支撑;3.耗能梁段;4.框架梁)对于偏心支撑来讲,耗能梁段的设计最为关键,它直接关系到偏心支撑框架整体的承载能力和延性。

因此,偏心支撑框架的设计首先应当合理地选择耗能梁段的几何尺寸,并对耗能梁段进行细部设计,以保证偏心支撑框架的整体延性水平,然后,进行柱的设计、支撑设计、连接以及加劲肋的设计。

设计时必须保证在耗能梁段完全屈服和应变硬化后,其他构件在此荷载作用下仍具有一定的弹性。

为确保截面是腹板受剪屈服,耗能梁段最有效的截面通常是①满足最小受剪面积;②满足腹板高厚比的要求;③耗能梁段剪力简化计算满足翼缘宽厚比的要求。

耗能梁段须根据偏心支撑框架抗剪需要的腹板面积最小来选择截面。

消能支撑框架结构消能支撑框架结构是将框架—支撑结构中的支撑杆设计成消能杆件,以吸收和耗散地震能量来减小结构地震反应的一种新型抗震结构。

在风和小地震作用下消能支撑能增加结构的水平刚度,减小结构的侧移;在中震和大震下其刚度变小,能减小结构的水平地震作用,同时消耗大量输入结构的地震能量,使结构的地震反应大大衰减。

消能支撑(如图5所示)可以做成方框支撑、圆框支撑、交叉杆支撑、斜杆支撑、3型支撑以及4型和节点屈服型支撑等。

图5 消能支撑基本结论钢框架—支撑结构体系作为理想的抗侧力体系在多层和中高层钢结构住宅中占有相当的比例。

偏心支撑框架结构采用耗能梁段,兼顾了抗弯框架和中心支撑框架的优点,具有极好的耗能能力。

而消能支撑框架结构在风荷载和中小地震作用下,具有较强的抗侧刚度;在大震作用下,其消能装置可以有效地耗散地震能量。

消能支撑框架结构不仅可以用于新建建筑,还可以用于现有建筑的抗震加固,是一种新颖且经济有效的结构体系。

3. 钢框架-剪力墙结构体系在框架结构中设置剪力墙,将框架和剪力墙二者结合起来共同抵抗水平荷载,就组成了框架-剪力墙结构体系。

采用该结构体系,建筑的竖向荷载全部由钢框架承担,水平荷载引起的水平剪力由钢框架和墙板共同承担。

图6 水平力作用下的剪力墙受弯型和框架的剪切型该结构体系的结构自重较轻,可以减轻地震的作用力;占用建筑面积小,能增大建筑物的使用空间;墙板具有较强的抗推刚度和受剪承载力,适用于超过40层的高层建筑。

但该结构体系在受力初期,由于其剪力墙刚度较高,地震时易产生应力集中现象,从而导致建筑物出现斜向裂缝。

钢板剪力墙结构钢板剪力墙结构(steel plate shear wall,简称SPSW)由钢框架及钢剪力墙板构成,周边的钢框架主要承担竖向荷载和绝大部分倾覆力矩,剪力墙板承担绝大部分水平荷载,提供较大的抗侧刚度,但已有试验研究发现刚接节点仍易发生断裂破坏。

将半刚性连接引入至钢板剪力墙结构中,既可避开结构对刚性节点转动能力的要求,避免了节点的脆性断裂,又降低了节点造价,方便施工。

目前对钢框架钢板剪力墙的研究表明:(1)钢板剪力墙结构的滞回性能具有双重特征,当周边钢框架较强时,其滞回曲线较为饱满,滞回特征趋于钢框架结构;当周边钢框架较弱时,其滞回曲线较为捏缩,滞回特征趋于内填剪力墙板。

(2)梁柱连接的抗弯承载力对SPSW结构的滞回特征有显著影响,无论周边采用强框架的SPSW结构还是弱框架的SPSW结构,均随着节点抗弯承载力的增加,滞回曲线趋于饱满,耗能能力增强。

(3)随着节点抗弯承载力的增加,钢框架自身的承载能力增大,同时对内填剪力墙板的约束效应增强,SPSW结构的水平承载力呈增大趋势;但对强框架SPSW结构影响程度较大,而对弱框架SPSW结构的影响程度相对较小。

(4)节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,而对弱框架SPSW结构的抗侧刚度影响相对较小。

4. 钢框架-混凝土核心筒结构体系钢框架-混凝土核心筒结构体系是指由钢筋混凝土芯筒与外圈的刚接或铰接钢框架共同组成的混合结构体系。

混凝土芯筒是结构体系中主要的抗侧力竖向构件。

当楼面外圈为刚接框架时,芯筒承担着绝大部分作用于建筑物的水平荷载,一小部分则由钢框架承担;当楼面外圈为铰接框架时,芯筒则承担建筑物的全部水平荷载。

该结构体系在我国的应用极为广泛,目前新建的高层、超高层建筑几乎均采用这种结构体系。

混凝土筒体的抗侧力效果较好,具有节约钢材、降低造价、施工方便等优点,但缺点是核心筒与钢外框架的延性、刚度不匹配,在强震作用下,作为第1道防线的核心筒很容易被破坏,而作为第2道防线的钢框架基本上也不具有抵抗地震作用的能力。

力学性能分析框架一核心筒结构的变形和受力特点与框架一剪力墙结构体系的相似。

框架一核心筒结构具有双重抗侧力能力,是采用剪切型的框架和弯曲型的核心筒两种不同属性构件组成的结构体系。

两种构件通过各层楼板的联系进行协同工作,这将显著减小结构的顶点侧移和下部各楼层的最大层间侧移。

单独的框架,水平侧力作用下的变形曲线属于剪切型,即层间侧移角自上而下逐渐增大,越接近结构顶部,水平位移增长越慢;单独的核心筒受到平面内的水平侧力作用时,其变形曲线属于弯曲型,层间侧移是自下而上逐层增大,与框架层间侧移角的增长方向相反。

框架一核心筒结构中的框架和核心筒,因受到各层楼盖的约束,不能像单独框架和单独核心筒那样自由的变形,各层楼盖因其巨大的水平刚度迫使框架和核心筒的变形协调一致,框架和剪力墙联合工作时,各根连杆要将这两种变形协调为一种变形,如图7,在框架一核心筒的上部,框架的侧移值较小,剪力墙的侧移值大,要是两者侧移值相互靠拢,上部各根连杆产生拉力;在框架一核心筒的下部,框架和剪力墙各自的侧移值,正好与上部相反,框架大,剪力墙小,因而框架一核心筒下部各根连杆产生压力。

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