轻钢结构在多层建筑中的应用与设计

建筑结构轻钢结构在多层建筑中的夏心红杨晓构体系多层民用建筑远大空调有限公司环境研究所，论述了多层建筑轻钢结构的设计特点，阐明了轻钢结构应用于多层建筑的潜在优势及良好的前景。

长沙远大空调有限公司环境研究所是于去年建成投产的集办公实验科研会议于体的多层综合建筑，建法。该工程平而为近似矩形且规则平面。

抗震建筑的框架柱宜采用由钢板焊接而成的箱形断面，也可采用热轧或焊接的型钢钢管。梁断面般采用热轧或焊接的只型钢。目前，我国自行生产的型钢基本上可以满足多层轻钢结构的设计与施工的需要，在材料的选用上，该工程基本实现了国产化。

塍，平面筑面积为5500m2，各层结构平而布置l，A区与丑区连为体，区则独立于3两区自成体系。内外墙均采用轻质墙板，它是长沙市第幢多层轻钢结构的民用建筑。

有3.0，1的塔楼；3区，区均为层，层为3.8爪山区屋顶为弧面。为钢框架结构支承体系压型钢板现浇钢筋砼组合楼盖30区采用轻质屋盖，钢筋砼柱下独立基础，局部采用非预应力拉索杆吊挂体系。

1结构体系设计1.1结构选型设计采用轻钢框架结构体系，采用柱贯通型的节点做法。

多层轻钢结构般采用框架体系。当建筑平面为规则的矩形平面时，框架结构常由纵横向各自平行的多榀正交相连的框架构成，因此可简化连接构造，并采用柱贯通型的节点做法。当建筑平面为非矩形时，则由多个方向的非正交相连的框架构成，而在交汇点处的梁柱节点构造较为复杂，形成异形节点，甚至不得不采用梁贯通型节点做1.2梁柱体系设计平面布置为般主次梁体系，次梁间距为3，框架柱采用热轧无缝钢管，梁采用热轧H型钢。框架纵横向均按刚性连接设计，现场连接采用强螺栓。主梁与次梁之间采用铰接连接，但带悬挑处主次梁按刚性连接设计。设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。13区屋面采用弧形钢管桁架承重，弧形桁架端连接于六区框架梁上，另端连接于斜柱上。

次梁的设计是梁柱体系设计中的个很重要的环节，因为次梁虽不是轻钢结构中的主要构件，但次梁的数量上是钢结构中*多的构件，占结构用钢量的。比例也不小，而且妥善布置也有利于结构的整体性和荷载传递。设计时应简化次梁两端的连接构造，除端有悬臂梁外，次梁宜与主梁铰接相连，并与楼板形成简支组合梁，以提梁的承载力和减小梁的跨度。连续的组合梁虽可减小梁或在钢梁上下翼缘设置钢盖板相连时，将增加较多的焊接工作量。多层钢结构中较少采用网格梁或井字梁结构，其原因也与上述连续梁存在着基本上相同的问。般情况下，次梁的间距主要取决于压型钢板在施工阶段的受弯承载力及挠度值。因此，如采用板肋较的压型钢板，则可增大次梁间距。次梁间距般为33.5合楼板，压型钢板选用09生产的3界型，楼板总厚度151由于区总长度达85胃，又无伸缩缝，故沿横向于中部位置设道施工后浇带。丑0区均采用轻质屋面板。

多层轻钢结构楼盖，普遍采用在压型钢板上浇筑砼形成的压型钢板组合楼板，压型钢板与钢梁之间用栓钉连搂。设计时对压型钢板的作用可有两种考虑0仅作为永久性模板，故不考虑防火，既作为永久性模板又作为板底受拉钢筋与砼起共同工作，故必须考虑防火。设计时如考虑钢梁和楼板的组合作用，可以显著提梁的承载力和整体稳定性，有效降低梁，在施工阶段还可利用未形成组合梁的钢梁，作为施工用的承重梁，不再设置临时支柱与施工设施。虽然钢与砼组合楼盖的整体刚度比钢筋砼楼盖弱，楼盖与钢框架间主要靠剪切件连接，但通过合理布置楼面支撑，仍可认为楼盖刚度足够大，符合平面内刚度无限大于楼面上开大洞，建筑平面长宽比较大及结构错层情况，采用刚性楼板假定会导致较大误差。值得注意的是，如组合楼板作为弹性板壳单元参与结构整体计算时，应综合考虑压型钢板组合楼板的各向异性折算厚度以及砼开裂等因素，对实际楼板的厚度应作适当的折减。

1.4支撑体系与吊挂体系设计为了加强多层房屋钢结构的侧向刚度，抵抗水平荷载和地震作用，通常用槽钢或角钢在墙体平面布置垂直支撑体系。根据要求可沿纵横向单向或双方向布置。支撑与框架铰接，按拉杆或压杆设计。考虑到门窗的布置，可，用父型单斜杆型人字型倒人字型界型倒界型门式等形式，在不影响建筑功能的前提下，在平面上支撑应均，布置。

在满足建筑功能前提下，本工程适当布置了，型柱间支撑体系，位置1.

为配合建筑立面造型，8区外排柱采用斜柱，柱脚设计成可绕垂直于纸面轴线转动的铰支座，上端分别通过拉杆连接于区框架柱和通过撑杆圊定于地面。拉撑杆两端均设法兰螺栓以便于施工时使拉撑杆自紧并调节拉撑杆之下料误差。另外主入口处设有挑长6，1的钢构架遮阳棚，遮阳棚底端与框架梁相连，上端则通过拉杆连接于框架柱上，为便于整体安排，遮阳棚底端与框架梁之间设计或可绕框架梁纵向转动的连接。

建筑结构依据国家有关规范进行计算，并参考了上海市轻钢结构设计规范。钢材型号，235，焊条43.地，基本烈度为6度，类场地上，抗震等级为级。

计算分析采用同济大学编制的3033钢结构计算软件，同时采用通用结构分析软件31进行验算。由于区层楼面中部开有14mX6rn之大洞口且建筑平面长宽比较大30区采用轻质屋盖，故不采用楼面无限刚性化的反应。

计算结果明，结构的自振周期，顶点位移，底部地芘剪力均处于合理的范围，梁柱设计应力均不超过规范限值，且从各振型的振型来看，结构总体刚柔适度，较好地满足了设计要求。说明结构布置截面设计正常合理。

根据计算结果，对梁柱断而规格尺寸进行优化和时并后，框架柱无缝钢管采用了中219，12，27314及般情况下，采用箱形断面柱时，梁柱连接在两个方向都采用刚性节点。采用只型钢断面柱时，由于其腹板较薄，故在此弱轴方向与梁的连接采用铰接，而强轴方向采用刚接型式。节点实验明，般节点中的弯矩和其相对转角的关系既非完全刚接，也非完全铰接，而是非线性连接状态。为简化计算，通常假定梁柱节点为完全刚接或完全铰接的。刚接节点按实际需要可设计成全焊节点栓焊混合节点和全栓接节点。

梁柱连接在两个方向都采用刚性节点，并在节点区对热轧无缝钢管柱加设钢套箍以确保刚性连接的可靠性。

刚节点做法详2，这种做法不但能避免工地焊接，还可以避免弯矩*大位置，从而使节点构造简单。

3.2主次梁连接采用铰接点，做法3，其只做法2适用于次梁带悬挑梁处。，该工程用钢量含压型钢板钢筋为578七12，按现行定额标准核算，多层轻钢结构造价包括钢结构的防，护费用与现浇钢筋砼结构基本持平。并且轻钢结构与现浇。

钢筋砼结构相比，还具有自重轻，抗震性能好，施工方便等优点。只要设计得经济合理，轻钢结构在多层建筑中必将有十分广阔的发展空间，国外多层轻钢结构已得到广泛应用的现状就是个很好的证明。