1、2022-10-291第第14章章 建筑工业化建筑工业化钢结构住宅钢结构住宅1.概述概述2.钢结构住宅的结构体系钢结构住宅的结构体系3.钢结构住宅维护结构构钢结构住宅维护结构构造造4.钢结构的防腐和防火钢结构的防腐和防火第一章 绪论1.1 钢结构的特点和应用1.1 钢结构的特点和应用1.轻质高强，塑性、韧性好2.材质均匀，性能稳3.制作简便，施工工期短4.密闭性好5.耐腐蚀性差6.耐热不耐火1.1.1钢结构的特点轻质材料的质量密度与强度的比值 小Q235钢C30混凝土fmf/107.37.14mf/10174 轻质高强Q235钢 密度：7850kg/m3 强度：235N/mm2 C30混凝土
2、密度：2450kg/m3 强度：14.3N/mm2 2.塑性、韧性好塑性和韧性是概念上完全不同的两个物理量塑性承受静力荷载时，材料吸收变形能的能力。塑性好，会使结构一般情况下不会由于偶然超载而突然断裂，给人以安全保证 韧性承受动力荷载时，材料吸收能量的多少。韧性好，说明材料具有良好的动力工作性能。3.耐热不耐火100以内，强度无影响150以上，必须进行遮挡处理600左右，钢材进入塑性，无承载能力措施：防火涂料、防火漆、外包混凝土第一章 绪论1.1 钢结构的特点和应用1.1.2 钢结构的应用范围（1）重：重工业厂房（2）大：大跨度结构（3）高：高层建筑、高耸结构（4）动：受动荷载作用的厂房（5）
3、轻：荷载较小的轻钢结构（6）小：小型、可拆装的结构第一章第一章 绪论绪论1.2 1.2 钢结构的建造过程和内在缺陷钢结构的建造过程和内在缺陷1.2 钢结构的建造过程钢结构的建造过程u 建造的两个主要步骤：建造的两个主要步骤：工厂制造、工地安装工厂制造、工地安装 一、工厂制造的工序：一、工厂制造的工序：钢材的验收、整理、保管钢材的验收、整理、保管 按图放样按图放样 加工如切割、冲孔等加工如切割、冲孔等 构件整平构件整平 构件装配构件装配 变形矫正变形矫正 除锈涂漆除锈涂漆 二、工地安装的工序：二、工地安装的工序：现场的扩大拼装现场的扩大拼装 子结构吊装就位子结构吊装就位 精确就位后固定精确就位后
4、固定第一章第一章 绪论绪论1.5 1.5 钢结构的发展钢结构的发展1.3 钢结构的钢结构的发展发展（1）高性能钢材高性能钢材的研究与应用的研究与应用（2）设计方法设计方法的改进的改进（3）稳定理论稳定理论的进一步发展的进一步发展（4）预应力钢结构预应力钢结构的研究与应用的研究与应用（5）空间钢结构空间钢结构与与高层钢结构高层钢结构的研究与应用的研究与应用（6）组合结构组合结构的研究与应用的研究与应用2.1 2.1 多、高层钢结构的特点多、高层钢结构的特点 世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司大楼大楼(10(10层，高层，高5555m)
5、，建于，建于18841884年。年。2020世纪开始，钢结构高层建筑在美国大量建成，最具代世纪开始，钢结构高层建筑在美国大量建成，最具代表性的有：表性的有：l02l02层、高层、高381381m的纽约帝国大厦的纽约帝国大厦(图图9.1.1)9.1.1)110 110层、高层、高411411m的世界贸易中心的世界贸易中心 目前世界上最高的钢结构建筑为目前世界上最高的钢结构建筑为110110层、高层、高443443m的芝加的芝加哥西尔斯大厦哥西尔斯大厦(图图9.1.2)9.1.2)。图图9.1.1图图9.1.2 我国现代高层建筑钢结构自我国现代高层建筑钢结构自8080年代中期起步，第一幢高层年代中
6、期起步，第一幢高层建筑钢结构为建筑钢结构为4343层、高层、高165165m的深圳发展中心大厦（图的深圳发展中心大厦（图9.1.39.1.3）。）。此后，较具代表性有：此后，较具代表性有：4444层、高层、高144144m的上海希尔顿饭店的上海希尔顿饭店 60 60层、高层、高208208m的北京京广中心的北京京广中心 8181层、高层、高325325m的深圳地王大厦（图的深圳地王大厦（图9.1.49.1.4）8888层、高层、高420.5420.5m的金茂大厦的金茂大厦 19981998年底，我国颁布年底，我国颁布高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99999898）
7、。）。图图9.1.3图图9.1.4图图9.1.5 钢结构住宅钢结构住宅高层钢结构建筑的高层钢结构建筑的特点特点主要表现在：主要表现在：(1)(1)自重轻自重轻 (2)(2)抗震性能好抗震性能好 (3)(3)有效使用面积高有效使用面积高 (4)(4)建造速度快建造速度快 (5)(5)防火性能差防火性能差 2.2 2.2 高层建筑钢结构的结构体系高层建筑钢结构的结构体系 常用的高层建筑钢结构的常用的高层建筑钢结构的结构体系结构体系主要有：主要有：框架结构体系框架结构体系 框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系 框架框架支撑结构体系支撑结构体系 框架框架核心筒结构体系及筒体体系核心筒结构体系及筒体体系
8、 (1)(1)框架结构体系框架结构体系 纯框架结构一般适用于层数纯框架结构一般适用于层数3030的高的高层钢结构，如图层钢结构，如图9.1.59.1.5。框架结构的平面布置灵活，可为建框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大延性，刚度比较均匀。框架结构有较大延性，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏。破坏。图图9.1.5 (2)(2
9、)框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系 在框架结构中布置一定数量的剪力墙在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架可以组成框架剪力墙结构体系，如图剪力墙结构体系，如图9.1.69.1.6。这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于的特点，又有较大的刚度，可用于40406060层的高层钢结构。层的高层钢结构。剪力墙按其材料和结构的形式可分为剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。墙和钢板剪力
10、墙等。图图9.1.6 (3)(3)框架框架支撑结构体系支撑结构体系 框架框架支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一种结构体系，一般适用于种结构体系，一般适用于40406060层的高层建筑。层的高层建筑。它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震中，若支撑系统破坏，尚可内力重分布由框架承担水平中，若支撑系统破坏，尚可内力重分
11、布由框架承担水平力，即所谓两道抗震设防。力，即所谓两道抗震设防。支撑应沿房屋的两个方向布置，狭长形截面的建筑支撑应沿房屋的两个方向布置，狭长形截面的建筑也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作用情况调整支撑的数量、刚度及形式。用情况调整支撑的数量、刚度及形式。支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图9.1.7(a)9.1.7(a)。这种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑这种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑抗震时，若立面布置需要，亦可交错布置，图抗震时，若立面布置需要，亦可交
12、错布置，图9.1.7(b)9.1.7(b)；在；在高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图9.1.7(c)9.1.7(c)。图图9.1.7(a)(b)(c)(4)(4)框架框架核心筒结构体系核心筒结构体系 若将框架若将框架剪力墙结构体系中的剪力墙结剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体，而构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体，而外围钢框架柱柱网较密，就形成了框架外围钢框架柱柱网较密，就形成了框架核心核心筒体系，见图筒体系，见图9.1.89.
13、1.8。这种结构形式近年来被大量采用，中心筒这种结构形式近年来被大量采用，中心筒既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构，核既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构，核心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。楼心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组成的面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组成的组合结构，与内外筒均有较好的连接，水平荷组合结构，与内外筒均有较好的连接，水平荷载将通过刚性楼面传递到核心筒。载将通过刚性楼面传递到核心筒。图图9.1.8(5)(5)筒体结构体系筒体结构体系 筒体结构是超高层建筑中受力性筒体结构是超高层建筑中受力性能较好的结构体系，适用于能较好的
14、结构体系，适用于9090层左右层左右的高层钢结构建筑。筒体结构由内外的高层钢结构建筑。筒体结构由内外两个筒体多个筒体结构组合而成，前两个筒体多个筒体结构组合而成，前者称筒中筒体系，见图者称筒中筒体系，见图9.1.9(a)9.1.9(a)，后，后者称束筒体系，见图者称束筒体系，见图9.1.9(b)9.1.9(b)。各个。各个筒体共同抵抗水平力，具有很好的空筒体共同抵抗水平力，具有很好的空间整体作用。间整体作用。图图9.1.93.1日本装配式钢结构住宅50天施工过程第一日堪察现场第二日维护现场，拆除旧房第十日基础完成第二十日房屋单元安装完毕第二十五日门窗安装完毕，内墙安装完毕、石膏板安装完毕天棚、
15、地面开始制作第三十日室内外装修基本完毕第三十五日电器、洁具、上下水管道安装调试完毕第四十三日班组自行检查调整第四十八日公司检查第四十九、五十日使用说明介绍完工后的室内完工后的外观框架节点连接框架节点连接柱内隔板设置柱内隔板设置武汉赛博园一期工程返回3.2 钢结构节点图钢结构节点图支撑节点图支撑节点图返回钢结构节点图钢结构节点图外包柱脚节点图外包柱脚节点图返回钢结构节点图钢结构节点图工程概况工程概况l 武汉赛博园一期工程于武汉赛博园一期工程于2006年年10月设计完成月设计完成，目前已建成并交付使用，情况良好。该工程，目前已建成并交付使用，情况良好。该工程为板式中高层（地上为板式中高层（地上11
16、层）钢结构住宅楼，套层）钢结构住宅楼，套型按经济适用房现行标准控制；一期工程由独型按经济适用房现行标准控制；一期工程由独立的立的6栋住宅楼组成，总建筑面积栋住宅楼组成，总建筑面积6.55万平米；万平米；l工程照片工程照片：工程概况工程概况l结构概况：结构概况：结构开间为结构开间为6.6m，跨度，跨度5.1m+6.3m，属平，属平面规则建筑体系；层高面规则建筑体系；层高2.9m，室内外高差，室内外高差0.6m，房屋高度，房屋高度32.5m；阳台为凹阳台，设置在钢结；阳台为凹阳台，设置在钢结构体系内。基本风压构体系内。基本风压w0=0.35kN/m2；抗震设防；抗震设防烈度为烈度为6度，设计基本地
17、震加速度度，设计基本地震加速度0.05g，建造，建造于于II类场地上，设计地震分组为第一组。类场地上，设计地震分组为第一组。规划与建筑设计规划与建筑设计 l赛博园一期工程总用地面积赛博园一期工程总用地面积2.46ha，一期住宅，一期住宅面积面积55364.4m2，容积率，容积率2.424，建筑密度，建筑密度29.3%，绿地率，绿地率44.3%，各指标均满足规范及当，各指标均满足规范及当地规划部门的要求。地规划部门的要求。l规划鸟瞰图规划鸟瞰图如图如图1 1。返首页赛博园一期工程鸟瞰图赛博园一期工程鸟瞰图返回鸟瞰图返回户型设计流程返回标准户型图工程图片工程图片 赛博园一期工程赛博园一期工程 1#1#楼楼返回 赛博园一期工程赛博园一期工程 5#5#、6 6楼楼返回 赛博园一期工程赛博园一期工程 6 6楼楼返回 赛博园一期工程赛博园一期工程 商铺钢结构商铺钢结构返回 赛博园一期工程赛博园一期工程 钢结构钢结构返回 赛博园一期工程赛博园一期工程 钢结构钢结构返回
