框架钢结构-装配式钢结构工程计量与计价

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-3钢框架结构体系图4-4集成式组合楼板图4-5典型节点连接全装配式钢结构框架体系具有以下几个特点：第一，采用薄柔构件；第二，采用端板式全螺栓连接的柱梁节点；第三，利用节点域剪切耗能充分、稳定的特点；第四，可利用填充墙体材料提高结构体系的刚度和承载力。1．框架钢结构体系简介框架结构一般可分为单层单跨、单层多跨和多层多跨等结构形式，以满足不同建筑造型和功能的需求，见图4-6。

装配式钢结构建筑的主体结构为钢结构，属于钢框架结构体系，结构形式有新颖性，见图 4-3。它由钢柱、集成式组合楼板（图 4-4）、节点加强型斜撑（图4-5）构成，在现场通过法兰和高强螺栓将各部分连接拼装而成，具有抗震性好、节能、节材、适合快速安装等优点。集成式组合楼板是可持续建筑钢结构体系的基本结构单元，由钢筋混凝土压型钢板组合板和集成水、电、暖、通风系统的架空钢框架夹层组成。斜撑是可持续建筑钢结构体系特有的受力构件，主要连接钢柱和主梁，可以增强节点强度，提高抗侧刚度。

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图4-3　钢框架结构体系

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图4-4　集成式组合楼板

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图4-5　典型节点连接

全装配式钢结构框架体系具有以下几个特点：第一，采用薄柔构件；第二，采用端板式全螺栓连接的柱梁节点；第三，利用节点域剪切耗能充分、稳定的特点；第四，可利用填充墙体材料提高结构体系的刚度和承载力。

框架钢结构是一种常用的钢结构形式，多用于大跨度公共建筑、工业厂房和一些对建筑空间、建筑体型、建筑功能有特殊要求的建筑物和构筑物中，如剧院、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机厂、停车库、仓库、工业车间、电厂锅炉刚架等，并在高层和超高层建筑中有了越来越广泛的应用，如最近以来，钢结构框架住宅体系，越来越受到人们的重视。

1．框架钢结构体系简介

框架结构一般可分为单层单跨、单层多跨和多层多跨等结构形式，以满足不同建筑造型和功能的需求，见图4-6。

根据结构的抗侧力体系的不同，钢结构框架可分为纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、框筒，见图4-7。

纯框架结构延性好，但抗侧力刚度较差；中心支撑框架通过支撑提高框架的刚度，但支撑受压会屈曲，支撑屈曲将导致原结构的承载力降低；偏心支撑框架可通过偏心梁段剪切屈服限制支撑的受压屈曲，从而保证结构具有稳定的承载力和良好的耗能性能，而结构抗侧力刚度介于纯框架和中心支撑框架之间；框筒实际上是密柱框架结构，由于梁跨小、刚度大，使周围柱近似构成一个整体受弯的薄壁筒体，具有较大的抗侧刚度和承载力，因而框筒结构多用于高层建筑。

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图4-6　不同层、跨形态的框架结构

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图4-7　框架的立面形式

2．钢框架外围护结构的构造

钢框架结构因为钢梁、钢柱截面小，墙板一般采用预制板材。预制板材主要有钢板、挤压铝板、以钢板为基材的铝材罩面的复合板、夹芯板、预制轻混凝土大板等。各种墙板的夹层或内侧应配有隔热保温材料，并由密封材料保证墙体的水密性。墙板通过连接件与楼板或直接与框架梁柱连接（图 4-8）。当墙板直接与框架梁柱连接时，不仅满足建筑围护、防水和美观要求，而且由于墙板对框架梁柱的加劲作用，在一定程度上可以提高结构和构件的刚度，减小结构位移。

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图4-8　外墙板与结构的连接

现代多层民用钢结构建筑外墙面积相当于总建筑面积的 30%～40%，施工量大，且高空作业，故难度大，建筑速度缓慢；同时出于美观要求、耐久性要求和减轻建筑物自重等因素的考虑，外围护墙已走上了采取标准化、定型化、预制装配、多种材料复合等构造方式的道路，多采用轻质薄壁和高档饰面材料，幕墙就是其中的一种主要类型。

幕墙是悬挂于骨架结构上的外围护墙，除承受风荷载外，不承受其他外来荷载，并通过连接固定体系将其自重和风荷载传递给骨架结构。幕墙控制着光线、空气、热量等内外交流。幕墙按材料区分，有轻质混凝土悬挂板、玻璃、金属、石板材等幕墙种类。

3．内隔墙构造

隔墙是分隔建筑物内部空间的非承重内墙，其本身的重量由楼板或梁来承担。在多层民用钢结构建筑中，为了提高平面布局的灵活性，大量采用隔墙以适应建筑功能的变化。因此，要求隔墙自重轻、厚度薄、便于安装和拆卸、有一定的隔声能力，同时还要能够满足特殊使用部位如厨房、卫生间等处的防火、防水、防潮等要求。

隔墙按构造形式分为轻骨架隔墙、块材隔墙、板材隔墙三大类。

4．楼板构造

钢框架结构的楼盖按楼板形式分类，一般有三种主要形式：

（1）现浇钢筋混凝土组合楼盖。

这类组合楼盖楼面刚度较大，但由于要在现场浇筑混凝土板，施工工序复杂，需要进行搭设脚手架、安装模板和支架、绑扎钢筋、浇筑混凝土及拆模等作业，施工进度慢。

（2）压型钢板-混凝土板组合楼盖［图4-9（a）、（b）］。

压型钢板-混凝土板组合楼盖是目前在多层乃至高层钢结构中采用最多的一类，它不仅具备很好的结构性能和合理的施工工序，而且综合经济效益显著。这类组合楼盖由压型钢板-混凝土板、剪力键和钢梁三部分组成。

（3）预制钢筋混凝土板组合楼盖［图4-9（c）、（d）］。

这类楼盖采用预制钢筋混凝土板或预制预应力钢筋混凝土板，支承于已焊有栓钉连接件的钢梁上，在有栓钉处混凝土边缘留有槽口，然后用细石混凝土浇灌槽口与板件缝隙。这类楼盖多用于旅馆和公寓建筑，因为这类建筑预埋管线少，楼板隔声效果好，一般无须吊顶。其缺点是楼板施工时会干扰钢结构的吊装，且传递水平力的性能较差。

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图4-9　组合楼盖的类型

5．屋顶的构造

屋顶是房屋最上层覆盖的外围护构件。它主要有两方面的作用：一是防御自然界的风、雨、雪、太阳辐射热和冬季低温等的影响，使屋顶覆盖下的空间有一个良好的使用环境，因此，屋顶在构造设计时应满足防水、保温、隔热、隔声、防火等要求；二是承受作用于屋顶上的风荷载、雪荷载和屋顶自重等，同时还起着对房屋上部的水平支撑作用。所以，要求屋顶在构造设计时，还应保证屋顶构件的强度、刚度和整体空间的稳定性。

为了减小承重结构的截面尺寸、节约钢材，除个别有特殊要求者外，首先应采用轻型屋面。轻型屋面的材料宜采用轻质高强，耐火、防火、保温和隔热性能好，构造简单，施工方便，并能工业化生产的建筑材料，如压型钢板、加气混凝土板、夹芯板和各种轻质发泡水泥复合板等。

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