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轻钢别墅的结构设计施工工艺

来源:武汉钢结构公司    发布于:2013-05-17 23:41    查看:
      随着人们生活水平的提高,对建筑物抗震性和安全性要求的提高,人们开始将目光投向另外一种建筑体系——轻钢别墅。其丰富优美的坡屋顶造型以及与众不同的建筑外观,越来越受到人们的青睐。
一、轻钢别墅的结构选型
轻钢别墅一般为2层或3层,由于采用轻型屋面,所以顶层结构受力远比其它结构层小,所以钢柱可以变截面,以节省钢材。为了美观要求,别墅住宅一般不允许有水平支撑和垂直支撑,所以轻钢别墅的结构体系一般情况下,钢柱和钢梁刚接。次梁与主体结构的连接采取铰接办法,以简化施工工艺。屋面层结构的钢梁和钢柱可采用刚接或铰接,由于该层结构的断面尺寸和厚度均比较小,焊接较容易,若采取螺栓连接,整个结构方案比较复杂,为了简化施工工艺,笔者认为最好采取刚接。梁柱可用截面高度100~120mm的方管或双c型冷弯薄壁型钢制作而成,
屋面结构和其它结构层的柱脚连接既可刚接也可铰接,笔者倾向于刚接,因为轻钢别墅一般也就是2层或3层,总高度一般不会超过15m,所以整个变截面钢柱可以在工厂制做好,这样既节省了安装时间,又可节省螺栓,从而降低安装费用。首层结构由于受力较大,所以断面也较大,钢柱与基础的连接既可以刚接,也可以铰接。如果风载较大或设防烈度要求较严,可以采取刚接的方法以控制侧移。一般情况下建议采用铰接柱脚。这样对基础的要求放松,从而降低基础成本。轻钢别墅的结构方案可以归纳为如下几种形式:
①刚接框架,柱脚铰接;
②刚接框架,柱脚刚接;
③下层刚接框架,上层门式刚架,柱脚铰接;
④下层刚接框架。上层门式刚架,柱脚刚接。若楼板采用现浇板或压型组合楼板,则可以考虑楼板的组合作用,这样得到的结构体系较以上四种方案经济。但如果楼板为预制板,不宜考虑楼板的组合作用,此时预制板加大了结构的负荷,对抗震是不利的。为了改善抗震性能,在预制楼板上再做一薄层现浇钢筋混凝土叠加层。如果结构层数增加,荷载增大。并且考虑防火要求,钢柱又可以采用组合柱,那么以上四种结构方案又可以延伸成以下几种新的结构形式:④组合柱刚接框架.柱脚铰接;⑤组合柱刚接框架,柱脚刚接;④下层组合柱刚接框架,上层门式刚架,柱脚铰接;④下层组合柱刚接框架,上层门式刚架,柱脚刚接。
二、轻钢别墅的计算
结构分析比较简单,可以采用SAF2000计算程序,以及’I’AT和SATWE三维空间计算程序,梁柱采用杆系单元。一般应建立空闻模型进行计算分析。
三、轻钢别墅的结构选材
钢柱一般可选用截面高度200—300ne.的焊接H型钢或方钢管、矩形管等。H型钢有强弱轴之分,其两个方向的截面特性相差很大,选用H型钢做钢柱,一般由弱轴来控制钢柱的截面特性,所以由此选取的断面偏大,不经济。为了使两个方向的截面特性相近,笔者采用管材作为钢柱,
其对各个方向的受力具有良好的改善。并且管材封闭,既便于装修,又利于维护。同时表面积减少,也降低了油漆费用。钢梁一般可选用截面高度250—350hen的焊接H型钢或方管、矩形管等。由于H型钢强轴方向性能比弱轴方向优越得多,相对管材而言,强轴方向上的优点是显而易见的,所以从钢材强度和经济角度上,应优先采用H型钢,但从美学角度看,选取管材做钢梁也是非常有意义的。
楼板可以选取现浇板,压型钢板加现浇板、预制板等。从经济的角度看,选用现浇板的总费用是最低的,预制板次之,压型板加现浇板最贵,如果工期不是特别紧张,笔者建议采取现浇板作为楼板比较合适。维护结构可以采用混凝土砌块,钢丝网架板,石膏板等。为了保温要求,外墙最好位于钢柱外皮。同时为了便于安装其它设备,外墙做好采用强度较高的维护材料,如配筋空心混凝土砌块等。屋面材料可以采用EPS夹芯板,也可以采用现场复合而成的金属夹芯板。
四、轻钢别墅的特点
     与传统结构相比,轻钢别墅具有以下特点:钢结构的截面尺寸小,可以增加建筑物的有效使用面积3%一6%:屋面结构采用冷弯薄壁型钢,易于制作各种造型的坡屋顶:屋面采用质彩色钢板,外观丰富美观,防水、保温性能好;钢结构作为承重体系,有效降低了建筑物自身的重量,减轻基础受力,节省了基础造价,同时还减少了地震反应,抗震性能好;平面布置灵活而方便,
    容易满足建筑上提出的要求;若和楼板共同作用,能有效地降低结构层高,从而降低造价;施工速度快,周期短。缩短工期。提前投产,可以带来可观的经济效益;便于管道设置。管道和各种线路可方便地穿越钢梁,使用方便;结构建成后,可以根据需要进行扩建,加层,拆卸。施工上比传统结构简易可靠,甚至可以将整个建筑物设计成可移动式住宅;轻钢别墅是绿色建筑.轻钢别墅是可再生资低温建筑技术。


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