轻钢住宅结构体系分析

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1、轻钢住宅结构体系分析摘要:木文结合工作经验，主要针对轻钢骨架住宅的受力特点，结合我国现有的设计规程，对轻钢骨架住宅的设计基木假定、设计方法进行介绍，就此作出相关分析。以供参考。关键词:低层住宅轻钢龙骨结构体系设计1概述随着我国城镇化进程的快速发展，必将兴建大量的低层及多层住宅。传统上,这些建筑都采用砌休结构，其施工便捷，造价低廉，易于取材。但具缺点也是显而易见的，砌体结构抗震性能并，破坏环境，这与我国现有的国情及国策和违背。我国钢产量的迅速提升，为在低层住宅中采用钢结构提供了基木保证。1・1轻钢住宅的优点轻钢住宅一般指以冷弯薄肇型钢，轻型焊

2、接和高频焊接型钢、轻型热轧型钢、薄钢板、薄钢管及以上各构件拼接、焊接而成的组合构件为主耍受力构件，人量采用轻质隔离材料的低层和多层钢结构。与传统结构相比，轻钢住宅具有如下优占•八、、•1）强度高，口重轻，抗震性能高；2）施工速度快，建设工期短；3）便于工业化、定型化生产；4）建筑空间布置灵活，能满足不同住户对住宅的多种功能耍求；5）有利于环保。1.2轻钢住宅结构体系1）框架结构。这种体系在低层钢结构住宅中较早得到应用，它构造简单，施工速度快，技术难度小，同时由于低层住宅对水平荷载的耍求不高，避开了框架结构弹性刚度差的缺点；梁与柱之间的连接采

3、用刚接，各部分刚度分布均匀。2）框架支撑结构体系。这种体系是框架结构的延伸，为了增强结构的侧向刚度，减小层间位移，在框架的基础上增加支撑，从而提高了结构的整体刚度，增强了抵抗水平风荷载和地震作用的能力。它的应用范围很广泛，在国外很早就开始应用。3）轻钢龙骨体系。这种体系是随着钢结构技术的不断成熟而产生的，从目前国外已经应用的轻钢龙骨结构体系来看，它主要分为：冷弯薄壁型钢格构式结构体系和热轧型钢组成的龙骨结构体系。冷弯薄壁型钢格构式结构体系的主承重结构是将工厂预制的冷弯薄壁型钢（C型或z型）在施工现场用螺栓连接形成结构骨架，再封上墙板、楼板、

4、屋面板形成整体住宅，主要在低层住宅中应用，它又分Balloon式和Platform式格构体系。两者的区别是Balloon中的墙支柱在楼板连接处不间断，而Platform式中的墙支柱在楼板连接处断开，上一层的墙支柱支承在下一层的楼板上。轻钢龙骨结构体系在欧洲和北美洲较为成熟并大量应用于低层钢结构住宅。轻钢龙骨结构使钢结构住宅的优点更加突出：高强、自重轻、抗震性能好、可随意拼接、耐久、工业化生产和施工安装速度快等，具冇较好的综合经济效益，被广泛地应用于现代低层钢结构住宅中。2低层轻钢骨架住宅的设计本文所捉及的低层轻钢骨架住宅，主耍是指Platf

5、orm式格构体系。在欧洲及北美地区，此体系大量应用于三层及以下的住宅中，并且由于具有完善的设计表格，其设计、施工都相当简单、便捷；在我虱轻钢骨架住宅处在推广阶段，其设计方法以参考国外规范及设计表格为主。1.1轻钢骨架房屋受力特征分析Platform式格构体系轻钢骨架的构成要素是龙骨，一面一体；每一个体完成一个或数个建筑功能，体与体从受力体系上看，轻钢骨架房屋的竖向分体系是以龙骨为特征的柱、梁；水平分体系是以夹板为特征的楼板、墙；荷载的传递路线如图1所示（此处，楼板作为刚性楼板，起到将水平荷载在各抗侧力构件间按刚度进行分配的作用）。之间不应有

6、结构上的交叉。从受力特征上看，轻钢骨架房屋属于剪力墙结构体系。传统的剪力墙是由混凝土浇筑或由单块砌块砌筑而成；而轻钢骨架屮的剪力墙是由龙骨、夹板及螺钉连接而成，通过螺钉的连接，保证了龙骨与夹板的共同作用。在这个体系中，柱和墙是无法截然分开的，很难弄清楚在承受竖向荷载或是水平荷载的过程中，墙板和柱各分担了多大比例；但是，冇理由相信，冇夹板的柱子，英承受竖向荷载的能力要高于没有夹板的柱子，而有了龙骨的墙休，其承受水平荷载的能力也高于没有龙骨的夹板。从连接上看，轻钢骨架房屋的连接均为柔性连接，每个连接点、每个构件，所允许的变形能力都足够的大，而且

7、，由于连接点很多，单个连接点的失效对结构的整体性能是微乎其微的，这样的结果使得在地震及特殊情况下，其倒塌概率很低；对抗震非常有利。2.2轻钢骨架房屋设计过程分析在我国，由于缺乏必要的设计表格及设计软件，所以，设计基本上依赖于国外图标及规范标准。出于国外标准与我国规范的差异性，其设计文件在我国是901—不合法的，我国虽然已在《钢结构住宅》中对轻钢骨架房屋有所提及，但对丁与图集冇出入的建筑，仍然无法得到合理的设计。此处，笔者试图利用我国现有的设计规范，对轻钢住宅进行合理、安全的设计。2.2.1基本假定1）楼板在平面内是刚性的;2）竖向荷载由龙骨

8、单独承担，夹板为其平面外稳定提供保证；3）水平荷载由墙体单独承担；墙体平面外刚度不予考虑；4）水平荷载产生的弯矩由墙体端部龙骨通过拉压作用承担。2.2.2设让原则1）保证各而内竖