多层钢结构住宅的结构设计要点

■建筑与装修2010年

多层钢结构住宅的结构设计要点

狄

军，于

江

（新疆大学建筑工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

摘

要钢结构在多层住宅中的推广应用是非常有意义的，其设计问题是发展中的薄弱环节之一。文章对多

层钢结构住宅结构设计特点和过程进行介绍，针对多层钢结构住宅结构设计中应注意的若干问题进行讨论和分析，得出了一些对设计有实用价值的结论，以供设计及施工人员参考。

关键词多层钢结构住宅；结构体系；设计研究

Researchonthedesignofsteelresidentialbuildings

DIJun，YUJiang

（CollegeofArchitectureandCivilEngineering，XinjiangUniversity，Urumqi830047，China）

Abstract:Thepopularizationandapplicationofsteelstructureinmultilayersteelresidentialbuildingsisveryimpor-tant，butdesignproblemisoneofweaknessinitsdevelopment.Thisarticleintroducedthespecialtyandprocessofmultilayersteelresidentialbuildingsdesign，atthesametime，discussedandanalyzedsomeimportantprobleminmultilayersteelresidentialbuildingsdesign，foundsomepracticalconclusionfordesignertoutilize.Keywords:multilayersteelresidentialbuildings；structuresystem;researchofdesign

钢结构房屋是保护生态环境工作中的一大热点话题。钢结构住宅在结构性能、经济效益和保护生态环境等方面符合绿色建筑的要求，与传统的混凝土结构和砌块结构相比具有较大的优势。发挥钢结构住宅的优势，已成为一个十分值得关注的问题，钢结构住宅是亟待推广的。但钢结构住宅在推广应用中存在着一定难度，如：①投资方的观念问题。②钢结构住宅体系标准或规范的空白或不健全。③钢结构专业技术人员、技术工人缺乏，尤其在中小企业更短缺。与混凝土结构领域相比，国内在建筑钢结构领域的建筑及结构设计人员队伍整体相对较弱[1-3]。因此设计时从方案到施工图，应从工程的实际情况出发合理设计，做到技术先进、经济合理、安全可靠、确保质量。本文对多层钢结构住宅结构设计特点和过程进行介绍，针对多层钢结构住宅结构设计中应注意的若干问题加以认识和分析，以供设计及施工人员思考。

点是：

（1）可以形成较大的使用空间，平面布置灵活，结构各部分刚度比较均匀，构件易于标准化和定型化。

（2）横向位移和层间位移主要是由弯曲变形和层间剪切变形组合而成，但以后者为主，约占总位移的80%。

（3）钢框架的侧向刚度较柔，由于结构上的竖向荷载P的作用，使结构重力二阶效应（简称P-Δ效应），将降低结构的承载力和结构的整体稳定。

（4）框架结构具有较大延性，自振周期长。其自重较轻，对地震作用敏感小，是一种较好的抗震结构形式。但由于地震时侧向位移大，容易引起非结构构件的破坏。

（5）必要时应计入节点域剪切变形对钢结构的水平位移影响。

钢框架结构梁柱可分为半刚接框架和刚接框架。半刚性连接在受力特征上介于刚接与铰接，用于钢结构又会产生一定的转动。将这种特征通过设计，可使框架在外载（特别是竖向荷载）下的受力更趋合理，优化结构弯矩分布，从而减少结构用钢量；此外，采用恰当的半刚性连接形式和参数，可使钢框架结构梁柱连接节点具有良好的延性与滞回特征，从而使钢框架结构体系具有很好的变形能力和抗震性能[7]。尽管半刚性连接钢框架有很多优越性，国内外对半刚性连接钢框架的受力性能也进行了大量研究，但目前采用半刚性连接钢框架的实际工程较少，主要原因有：

（1）半刚性连接框架的受力变形为非线性，这给实际设计计算带来了较大的困难。

1结构选型

常用的多层住宅钢结构体系主要有：钢框架体系、框架-支撑体系、框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系、交错桁架体系和大型框架（或框-撑）-轻钢填充体系。其中框架-剪力墙体系、交错桁架体系、大型框撑-轻钢填充体系还未进行应用，国内尚在研究[5]。新的结构体系若能在满足建筑功能需要的同时又经济安全，则应该积极地进行研究和应用。

1.1钢框架体系

钢框架体系分为钢框架和劲性柱框架，本文主要涉及钢框架设计的内容。钢框架体系是指沿纵横方向均由框架梁、柱受弯受剪提供的抗力抵抗侧向荷载的结构体系。其主要特