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多层轻型房屋钢结构建筑的应用
1．1 结构形式
目前多层轻型房屋钢结构建筑多采用框架结构体系，柱、梁为轧制H型、轻型工字钢和焊接工字形钢．由于受到型钢品种的限制，大多数采用焊接工字形钢．框架结构平面布置灵活，柱网尺寸可大可小，多数为6—9m．为增强框架结构的佣向刚度，需要设置各种侧向支撑．当房屋有电梯时，结合电梯井的布置，可以采用框架—抗剪衍架体系或框架—钢板剪力墙结构体系．
1．2梁柱节点
梁柱节点连接有三种形式：刚接、铰接和半刚接．铰接构造简单，制造安装方便，但需要设置支撑或剪力墒承受水平荷载和提供抗侧刚度．不设置支撑时粱与柱的连接节点都做成刚接．半刚性连接比刚性连接施工简单，比铰接受力性能好，近十多年来国内外在这方面的研究较多，因其受力难以控制，需要结合试验才能实际采用，目前多层轻型钢结构多采用刚接和铰接形式，绕弱轴
做成刚接，绕弱轴因腹板较薄而做成铰接．常用的刚接节点是梁具缘与柱具缘采用对接焊缝连接，梁腹板与柱男缘采用高强度螺栓摩擦型连接，如图l)所示，当工地施工刚接节点质量不易保证时，可以在金属加工厂完成。
1．3 楼盖结构
常用楼盖结构有：压型钢板—现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋很凝土板以及预应力薄板，而以第一种最常用，梁格一般采用等高布置，次梁与主梁铰接，当现浇混凝土楼板与粱有可靠连接时，形成钢与混凝土组合梁，有效地保证梁的整体稳定性．显著提高其承载力．
1．4 支撑体系
多层轻型钢框架结构的侧向刚度较弱，需要加侧向支撑来抵抗水平荷载和地震作用．根据需要在房屋的纵向或横向和纵向布置支撑体系．常用支撑形式有：x型、人字型、倒人字、单斜杆等．当采用单斜杆中心支撑时，则做成对称布置．为在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，则采用偏心支撑。
1．5 维护结构
多层轻型钢结构的维护结构一般采用轻质材料，有空心砌块、加气混凝土砌块，压型钢或彩色钢板与轻质保温材料组成的复合墙板(夹心板)．夹心板分三种类型：表面为平面、表面为浅压型和表面为深压型，用于墙体的夹心板通常选用表面为浅压型或表面为平面的夹心板．墙梁采用C型或z型冷弯薄壁型钢，也有许多房屋采用轻质美观的玻璃幕结构．
屋盖结构一般采用有核体系，上铺夹心板；还可采用轻型网架、网壳或轻型招架上铺带保温的彩色钢板或有机玻璃．
1．6基础形式
多层轻型钢结构房屋一般采用刚接柱脚，由于结构自重轻，基础较砌体或钢筋混凝土结构基础小．以住下独立基础为主，当地基条件较差时，则采用条形、十字型甚至片筏基础．基础梁一般采用钢筋混凝土或预制混凝土结构或外包混凝土的钢梁．
2 多层房屋轻型钢结构应注意和研 究的问题
2．1 结构分析计算
结构的作用效应计算采用弹性方法计算，并计算结构在罕遇地震作用下进入弹塑性状态时的变形．结构按三维空间结构分析，对于平面布置比较规则的空间结构—支撑结构，在水平荷载作用下当简化为平面抗侧力体系分析时，可将所有框架合并为总框架，将所有竖向支撑合并为总支撑，进行协同工作分折．计算中应考虑梁、柱和轴向变形、弯曲变形和剪切变形的影响，以及梁住节点域剪切变形对侧移的影响。
2．2 梁拄设计
梁和柱分别按受弯和压弯构件设计，一般采用工字形截面．由于剪应力主要由腹板承担，弯矩大部分由翼缘承担，增大腹板的高度可使翼缘抗弯能力大为提高，如果增大腹板高度的同时增大腹板的厚度，则是不经济的，经济的做法是允许腹板发生局部屈曲，利用其屈曲后的强度．现行＜门式刚架轻型房屋钢结构技术规程＞(CECSl02：98)对于工字形梁柱腹板允许考虑屈曲后强度，同时规定腹板的计算高度A o与其厚度*w的比值不超过250J235／／”，且腹板厚度不宜小于4mm．
2．3 楼盖结构
采用普通混凝土楼盖的轻钢结构框架，楼盖占整个结构自重的比例较大，采用轻骨料混凝土楼盖结构E83，可以进一步减轻结构自重．应深入开展钢与轻骨科混凝土梁组合梁和薄壁型钢—与轻骨料混凝土组合梁的研究，
2．4 结构的抗震性能试验研究
钢结构的抗震性能优于其他材料的结构，但设计中若不考虑抗震要求同样会带来灾难．根据日本颐神地震震害调查，抗震设计不当的钢结构建筑发生破坏，且以轻型钢结构居多．因此，应开展多层轻型房屋钢结构建筑在地震作用下的工作性能、破坏机理及其设计方法，包括节点、基本构件、结构体系．
2．5 结构控制方法的应用
多层轻型钢结构由于抗侧移刚度较小，自振周期较长，侧向位移难以控制，常需要设置抗侧力构件来满足抵抗风荷载和地震作用，抗侧力构件较多时，虽然能避免在强震下结构倒塌，但仍有较大的破坏，需要大量的修善，因而不大经济．近20年来、国内外在结构减震控制研究领域取得了丰富的成果，如在结构上安装调频液体阻尼器(TMnedUquidDamper简称TLD)，具有经济．简单易行，安装方便，多用途，无污染．利用TLD装置的消耗作用和惯性的吸振作用达到减小结构振荡响应的目的。
3 展 望
以轻型房屋钢结构住宅为特点的新型住宅建筑结构是近年来欧美一些国家住宅结构发展的标志之一，我国正在加速发展住宅产业化进程，发展以标渡化、系列化、通用化，以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制，轻型房屋钢结构是符合这一发展要求的建筑体系之一．国家建设部正在组织研制和开发多层轻钢结构的住宅建筑体系的结构选型，新型围护结构与隔断体系以及钢结构构件及配件的选择，结构体系设计与施工技术，编制相应的设计与施工技术规范和规程．可以预见，不远的将来轻型房屋钢结构的发展和应用会有新的飞跃．
目前多层轻型房屋钢结构建筑多采用框架结构体系，柱、梁为轧制H型、轻型工字钢和焊接工字形钢．由于受到型钢品种的限制，大多数采用焊接工字形钢．框架结构平面布置灵活，柱网尺寸可大可小，多数为6—9m．为增强框架结构的佣向刚度，需要设置各种侧向支撑．当房屋有电梯时，结合电梯井的布置，可以采用框架—抗剪衍架体系或框架—钢板剪力墙结构体系．
1．2梁柱节点
梁柱节点连接有三种形式：刚接、铰接和半刚接．铰接构造简单，制造安装方便，但需要设置支撑或剪力墒承受水平荷载和提供抗侧刚度．不设置支撑时粱与柱的连接节点都做成刚接．半刚性连接比刚性连接施工简单，比铰接受力性能好，近十多年来国内外在这方面的研究较多，因其受力难以控制，需要结合试验才能实际采用，目前多层轻型钢结构多采用刚接和铰接形式，绕弱轴
做成刚接，绕弱轴因腹板较薄而做成铰接．常用的刚接节点是梁具缘与柱具缘采用对接焊缝连接，梁腹板与柱男缘采用高强度螺栓摩擦型连接，如图l)所示，当工地施工刚接节点质量不易保证时，可以在金属加工厂完成。
1．3 楼盖结构
常用楼盖结构有：压型钢板—现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋很凝土板以及预应力薄板，而以第一种最常用，梁格一般采用等高布置，次梁与主梁铰接，当现浇混凝土楼板与粱有可靠连接时，形成钢与混凝土组合梁，有效地保证梁的整体稳定性．显著提高其承载力．
1．4 支撑体系
多层轻型钢框架结构的侧向刚度较弱，需要加侧向支撑来抵抗水平荷载和地震作用．根据需要在房屋的纵向或横向和纵向布置支撑体系．常用支撑形式有：x型、人字型、倒人字、单斜杆等．当采用单斜杆中心支撑时，则做成对称布置．为在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，则采用偏心支撑。
1．5 维护结构
多层轻型钢结构的维护结构一般采用轻质材料，有空心砌块、加气混凝土砌块，压型钢或彩色钢板与轻质保温材料组成的复合墙板(夹心板)．夹心板分三种类型：表面为平面、表面为浅压型和表面为深压型，用于墙体的夹心板通常选用表面为浅压型或表面为平面的夹心板．墙梁采用C型或z型冷弯薄壁型钢，也有许多房屋采用轻质美观的玻璃幕结构．
屋盖结构一般采用有核体系，上铺夹心板；还可采用轻型网架、网壳或轻型招架上铺带保温的彩色钢板或有机玻璃．
1．6基础形式
多层轻型钢结构房屋一般采用刚接柱脚，由于结构自重轻，基础较砌体或钢筋混凝土结构基础小．以住下独立基础为主，当地基条件较差时，则采用条形、十字型甚至片筏基础．基础梁一般采用钢筋混凝土或预制混凝土结构或外包混凝土的钢梁．
2 多层房屋轻型钢结构应注意和研 究的问题
2．1 结构分析计算
结构的作用效应计算采用弹性方法计算，并计算结构在罕遇地震作用下进入弹塑性状态时的变形．结构按三维空间结构分析，对于平面布置比较规则的空间结构—支撑结构，在水平荷载作用下当简化为平面抗侧力体系分析时，可将所有框架合并为总框架，将所有竖向支撑合并为总支撑，进行协同工作分折．计算中应考虑梁、柱和轴向变形、弯曲变形和剪切变形的影响，以及梁住节点域剪切变形对侧移的影响。
2．2 梁拄设计
梁和柱分别按受弯和压弯构件设计，一般采用工字形截面．由于剪应力主要由腹板承担，弯矩大部分由翼缘承担，增大腹板的高度可使翼缘抗弯能力大为提高，如果增大腹板高度的同时增大腹板的厚度，则是不经济的，经济的做法是允许腹板发生局部屈曲，利用其屈曲后的强度．现行＜门式刚架轻型房屋钢结构技术规程＞(CECSl02：98)对于工字形梁柱腹板允许考虑屈曲后强度，同时规定腹板的计算高度A o与其厚度*w的比值不超过250J235／／”，且腹板厚度不宜小于4mm．
2．3 楼盖结构
采用普通混凝土楼盖的轻钢结构框架，楼盖占整个结构自重的比例较大，采用轻骨料混凝土楼盖结构E83，可以进一步减轻结构自重．应深入开展钢与轻骨科混凝土梁组合梁和薄壁型钢—与轻骨料混凝土组合梁的研究，
2．4 结构的抗震性能试验研究
钢结构的抗震性能优于其他材料的结构，但设计中若不考虑抗震要求同样会带来灾难．根据日本颐神地震震害调查，抗震设计不当的钢结构建筑发生破坏，且以轻型钢结构居多．因此，应开展多层轻型房屋钢结构建筑在地震作用下的工作性能、破坏机理及其设计方法，包括节点、基本构件、结构体系．
2．5 结构控制方法的应用
多层轻型钢结构由于抗侧移刚度较小，自振周期较长，侧向位移难以控制，常需要设置抗侧力构件来满足抵抗风荷载和地震作用，抗侧力构件较多时，虽然能避免在强震下结构倒塌，但仍有较大的破坏，需要大量的修善，因而不大经济．近20年来、国内外在结构减震控制研究领域取得了丰富的成果，如在结构上安装调频液体阻尼器(TMnedUquidDamper简称TLD)，具有经济．简单易行，安装方便，多用途，无污染．利用TLD装置的消耗作用和惯性的吸振作用达到减小结构振荡响应的目的。
3 展 望
以轻型房屋钢结构住宅为特点的新型住宅建筑结构是近年来欧美一些国家住宅结构发展的标志之一，我国正在加速发展住宅产业化进程，发展以标渡化、系列化、通用化，以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制，轻型房屋钢结构是符合这一发展要求的建筑体系之一．国家建设部正在组织研制和开发多层轻钢结构的住宅建筑体系的结构选型，新型围护结构与隔断体系以及钢结构构件及配件的选择，结构体系设计与施工技术，编制相应的设计与施工技术规范和规程．可以预见，不远的将来轻型房屋钢结构的发展和应用会有新的飞跃．
