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济南顺捷:钢结构住宅体系研究-凯发官网登陆

文章来源:www.gjgcj.cn   作者:顺捷钢结构编辑   发布时间:2019-02-15 16:44   浏览次数:

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某工程是一座两层的装配式钢结构住宅样板房,位于武汉市阳逻经济开发区,总建筑面积为132.3 m2,建筑高度为8.8 m,层高为3.6 m。

1.结构体系

1.1 主体结构设计

主体结构体系采用梁通长柱断开的分层装配框架支撑体系,其tekla分析模型如图2所示。结构体系的框架由方管柱、h型钢梁组成,钢柱在钢梁处截断并密布于梁上或梁下,柱截面能得到有效的减小,柱与梁通过高强螺栓连接,只承受上部结构传来的竖向荷载、;结构体系的支撑由圆管组成,设置在部分柱之间,与柱组成支撑片,用于承受水平荷载,结构体系荷载传递路径如图3所示。

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该结构体系的支撑采用工厂全焊接形式的新型装配式支撑片结构,如图4所示,支撑采用圆管,布置在两根柱子之间,呈交叉状。支撑片结构共有12根构件,包含2根方管柱和10根圆钢管,支撑片采用工厂整体预制形成一个部件,既保证了支撑片的质量,又提高了现场装配速度。

该结构体系梁柱节点采用新型连接节点,如图5所示,梁柱连接处,方管柱通过十字柱转换与h型钢上翼缘连接,有效避免了方管柱与h型钢上翼缘直接相连而需要加宽或局部加宽梁翼缘截面,有效减小了节点占用空间,梁截面翼缘宽度可随之减小,该工程所选用钢梁翼缘宽度仅为124 mm。梁柱铰接是螺栓连接比较容易实现的一种方式,不需现场焊接,提高了装配化程度。

该结构体系的部件采用标准化设计、工厂化生产的方式,促进了建筑系统产业化的形成;现场采用全螺栓连接的装配化施工,施工速度更快,进一步缩短了建设周期;梁柱截面尺寸的减小,不仅提高了住房空间,而且还可将梁柱藏于墙内,解决了柱外露影响美观的问题。

1.2 主体结构计算

该工程标准层结构平面布置如图6所示,采用midas/gen软件对主体结构进行分析,梁、柱采用梁单元进行模拟,支撑采用桁架单元进行模拟。柱在梁处断开,柱两端为铰接;梁通长设置,梁两端为刚接[3]。基本风压取0.35 kn/m2,抗震设防烈度为7度,根据相关规范确定荷载及荷载组合,经反复试算,根据每次试算的结果调整结构的布置及构件尺寸,使结构整体逐步达到设计要求,其计算分析模型如图7所示,经分析后构件截面选取见表1。

1.3 钢结构安装

安装采用柱梁构件逐层顺次安装,有效减少了高空作业,其中装配式支撑片作为一个部件整体安装,在提高安全性的同时大大改善了施工效率,施工安装速度快、工期短、优势明显,安装过程如图8所示。

2.围护体系

围护结构采用蒸压加气混凝土板(alc板),其具有良好的保温隔热性能、隔音性能和耐火性能,遇火不产生有害气体,环保健康,alc板质轻但内配有钢筋[7],可打钉可挂物,使用安全,还可预制开槽,预埋电线开关。

外墙采用钢结构两边横排外挂100 mm厚alc板,将梁和柱藏在墙内,外墙共300 mm厚,外墙断面如图9所示;内墙采用竖排内嵌alc墙板,带支撑的内墙采用新型复合墙板,其构造如图10所示。外挂alc墙板对主体钢结构的承载力和刚度的提高较小,可近似忽略,而内嵌acl墙板墙体对于主体钢结构的刚度和承载力贡献较多,在设计中应予以考虑。

alc板与钢结构的连接和板缝处理按图集06cg01和06cj05《蒸压轻质砂加气混凝土(aac)砌块和板材结构构造》[]处理,而外墙板与钢结构采用勾头螺栓新型连接方式,其连接节点如图11所示,钩头螺栓与钢板连接件通过u形槽挂钩连接,避免现场点焊,从而避免了双侧挂板时钩头螺栓与角钢连接件无法焊接的情况,保证了现场施工的可操作性,提高了施工速度和施工质量;而且钩头螺栓与开u形槽的钢板连接件采用物理连接,确保围护结构与主体结构的连接属于柔性连接,从而减少了主体结构受力变形导致的墙板开裂。

3. 楼 板

该工程采用新型空腹密肋楼板,由标准内芯、现浇钢筋混凝土纵肋、现浇钢筋混凝土横肋,彼此构成正交网肋空腹楼盖,可实现不设次梁大跨度布置,如图12、图13所示。该工程单层楼板体积12.3 m3,而混凝土仅用了7.4 m3,减少了混凝土用量。

新型空腹密肋楼板的纵肋的上、下两根钢筋在工厂预制成平面桁架片,现场用专用固定件将楼盖钢筋网快速固定于钢托座之上,然后在托座上放置标准芯块,最后楼板整体现浇混凝土,钢托座充当模板及受力构件,施工完毕可拆除,绿色环保且可循环利用。新型空腹密肋楼板工厂化生产、装配化施工、不需脚手架、不需木模板、大辐减少钢筋绑扎量,具有安装速度快、人工成本低、工期短等优点。

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该工程所采用的装配式钢结构住宅体系,其所有的梁、柱、支撑及墙板和屋面板均为工厂预制的部件、部品,而且在分层装配框架支撑结构体系的基础上进行了一些创新,新型的梁柱节点有效减少了

梁截面翼缘宽度,梁和柱都可藏于墙内,解决了凸梁凸柱的问题;装配式支撑片在工厂制作,不仅保证了质量,而且提高了装配速度,进一步缩短了工期;新型空腹密肋楼板,减少了混凝土用量,楼板自重大为降低,同时还能实现不设次梁,大跨度布置,增加了房屋净空高度,工厂预制钢筋桁架片能实现现场快速安装;外墙板采用两边外挂alc的形式,alc板生产技术比较成熟,性能优异且取材容易。该体系满足了设计标准化、生产工厂化、现场装配化的工业产品要求。

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