輕鋼直接加層的結(jié)構(gòu)體系探討.pdf

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1、文章編號(hào)：1009—9441(2011)12—0015—02輕鋼直接加層的結(jié)構(gòu)體系探討口口關(guān)瑞(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030006)摘要：就國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的輕鋼直接加層的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了研究。輕鋼加層結(jié)構(gòu)具有制造安裝周期短、工業(yè)化和商品化程度高的優(yōu)點(diǎn)，而且這種結(jié)構(gòu)維護(hù)簡(jiǎn)便，施工污染小，可回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，將成為舊建筑加層改造的主導(dǎo)方向。關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)；直接加層；加層改造中圖分類(lèi)號(hào)：TU392．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言在我國(guó)，傳統(tǒng)意義上的輕鋼結(jié)構(gòu)主要是指由圓鋼、小角鋼組成的小型或小跨度屋架、剛架結(jié)構(gòu)，多用于小型廠房、倉(cāng)儲(chǔ)或臨時(shí)性建筑。隨著以變截面門(mén)式剛架和彩色壓型鋼板為標(biāo)

2、志的新型鋼結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)和應(yīng)用，輕鋼結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本性變化。輕鋼加層結(jié)構(gòu)之所以成為加層體系中具有優(yōu)勢(shì)的一種結(jié)構(gòu)體系，除了具有傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的所有優(yōu)點(diǎn)外，更加突出了“輕”的特征，主要體現(xiàn)在：采用輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，恒荷載及地震作用大幅度減小，基礎(chǔ)也因此得以輕量化；采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論、高強(qiáng)度鋼材、新型結(jié)構(gòu)體系，因而優(yōu)化了承重構(gòu)件的截面，使得結(jié)構(gòu)用鋼量更少；采用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品、工廠化制作、小型機(jī)具吊裝，因而工人的勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工速度快，綜合施工費(fèi)用少；建筑造型輕巧美觀，建筑表現(xiàn)能力更強(qiáng)。輕鋼加層結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)體系形式多樣，適用于各種跨度、各種建筑物加層等優(yōu)點(diǎn)，使許多原本不能加層的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了加層改造

3、。相關(guān)規(guī)范的出臺(tái)，使得輕鋼加層在形式、技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、管理等方面逐步地系統(tǒng)化、完整化。歸納起來(lái)講，輕鋼加層按結(jié)構(gòu)形式可分為直接加層、外套加層和室內(nèi)加層3種。其中輕鋼直接加層在工程中應(yīng)用得最為廣泛。1門(mén)式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)體系加層門(mén)式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)直接加層指承重剛架直接支承在原房屋的鋼筋混凝土柱或混凝土圈梁上(見(jiàn)圖1)。柱腳連接有剛接和鉸接兩種形式，原房屋的結(jié)構(gòu)布置往往決定加層結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸，一般跨度可做到9—36m，柱距可為6—12m。圖1門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)體系為平面受力體系，梁柱構(gòu)件多采用焊接H型鋼等實(shí)腹式截面，為與梁、柱的彎矩圖相吻合，可通過(guò)改變腹板高度的方法實(shí)現(xiàn)變截面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)選

4、用集輕質(zhì)、保溫、防水于一體的復(fù)合型材料，維護(hù)外墻可采用彩鋼復(fù)合板、鋼絲網(wǎng)架水泥夾芯板、蒸壓加氣混凝土墻板(ALC板)、SRC復(fù)合保溫墻板、玻璃纖維加強(qiáng)水泥外墻板和玻璃幕墻等；內(nèi)墻可采用輕鋼龍骨石膏板、加氣混凝土輕質(zhì)墻板、ALE輕質(zhì)砌塊和輕質(zhì)改性石膏砌塊等。門(mén)式剛架加層主要適合于矩形平面布置增加單層大空間加層的情況。2多層輕鋼框架加層多層輕鋼框架(見(jiàn)圖2)適用于在原建筑上增加層數(shù)不多(增加層數(shù)<3層)的直接加層。圖2多層輕鋼結(jié)構(gòu)建材技術(shù)與應(yīng)用12／2011·15·多層輕鋼框架體系屬典型的柔性結(jié)構(gòu)體系，其側(cè)向剛度小，為保證加層結(jié)構(gòu)的水平位移滿(mǎn)足要求，需設(shè)置各種側(cè)向支撐，或者結(jié)合電梯井

5、、樓梯間的設(shè)置，采用鋼框架一混凝土剪力墻、鋼框架一抗剪鋼板剪力墻、鋼框架一抗剪桁架結(jié)構(gòu)等新體系。多層輕鋼框架多采用熱軋或焊接H型鋼，當(dāng)柱所受荷載較小時(shí)，也可采用熱軋型鋼或冷彎薄壁型鋼。應(yīng)按“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的一般原則設(shè)計(jì)?？蚣芰号c柱在強(qiáng)軸方向采用剛接方式連接，在弱軸方向結(jié)合支撐布置采用鉸接方式連接；主梁與次梁一般也采用鉸接連接；現(xiàn)場(chǎng)拼接應(yīng)盡可能采用高強(qiáng)螺栓連接，以保證施工質(zhì)量。壓型鋼板一現(xiàn)澆混凝土組合樓板和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板是目前多層輕鋼結(jié)構(gòu)樓板采用的形式。3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有受力合理、計(jì)算簡(jiǎn)便、剛度大、材料省、桿件單一、制造安裝方便、空間造型靈活的優(yōu)點(diǎn)，

6、是目前我國(guó)大中跨度建筑中使用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加層可以結(jié)合原有建筑物的功能及外觀造型特點(diǎn)由桿件或節(jié)點(diǎn)形成任意空間形狀，這是其他結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)的。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)適合于需要空間傳力，屋面形狀為方形、圓形、不規(guī)則多邊形等支撐條件比較復(fù)雜的情況如懸挑、開(kāi)口等情況下的加層工程，例如高層公共建筑在裙房部分增設(shè)1層會(huì)議廳或大跨度房間。從施工角度來(lái)看，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面一般較小，便于運(yùn)輸?shù)跹b，因此，對(duì)于周?chē)鷪?chǎng)地狹小或現(xiàn)場(chǎng)難以配備大型垂直吊裝設(shè)備的高層建筑，選用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加層是較為理想的結(jié)構(gòu)形式。形或u形截面的圓弧單拱，然后將它們相互咬合，依次連接形成一種輕型筒殼結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)

7、本身柔度大，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不能簡(jiǎn)化為剛性桿計(jì)算；在支座位置一般采用自攻螺栓將金屬屋頂與下部結(jié)構(gòu)相連，這種連接介于固接與鉸接之間，不能簡(jiǎn)單地以鉸接考慮。精確的計(jì)算方法是將支座視為有限剛度的彈性支座，但是計(jì)算其彈簧剛度又較繁復(fù)。目前國(guó)內(nèi)的一些設(shè)計(jì)與施工單位在計(jì)算下部結(jié)構(gòu)時(shí)，均偏保守地認(rèn)為其彈簧剛度為零而將下部結(jié)構(gòu)視為懸臂構(gòu)件。該結(jié)構(gòu)形式用于加層設(shè)計(jì)中具有獨(dú)特的室內(nèi)及室外空間效果，但由于起拱屋蓋將產(chǎn)生一定的水平推力，且筒殼對(duì)于下部結(jié)構(gòu)不能構(gòu)成有效約束，因而在加層設(shè)計(jì)中下部支承柱一般按懸臂壓