关于装配式钢结构住宅的学习报告

关于装配式钢结构住宅的学习报告青岛理工大学徐超Contents国内外钢结构住宅的特征和现状1钢结构梁柱节点的知识2钢结构住宅体系的知识3一种新型装配式SPW体系的介绍41、国内外钢结构住宅的现状和特征•钢结构住宅的主要优势•自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，可以建设在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地区•布置灵活、开间大，使房型丰富，一般的结构使用面积只是建筑面积的70%左右，而钢结构建筑可达到80%-85%，有效地增加了使用面积与可利用空间；•可以工厂化生产、提高劳动生产率，变“现场建造”为“工厂制造”；施工周期大大缩短，减少湿作业量，且其节能指标可达50%。•美日西欧等发达国家钢结构住宅产业化发展历程的三个阶段•第一阶段是产业化形成的初期阶段，重点是建立工业化生产体系；•第二阶段是推进产业化的发展期，重点是提高住宅的质量和性能价格比；•第三阶段是产业化发展的成熟期。重点是降低住宅的物耗和对环境的负荷，发展资源循环型住宅1、国内外钢结构住宅的现状和特征•日本钢结构住宅产业化特征：•（1）政府积极扶持是保证；•（2）市场化是住宅产业化的前提条件；•（3）始终坚持构配件的标准化、模数化、系列化，对住宅材料、设备、部品、性能、结构、安全性等方面制定的详细配套标准。•（4）住宅产业集团及行业协会是实施的主体。•（5）循序渐进、突出重点。1、国内外钢结构住宅的现状和特征•美国钢结构住宅产业化的特征•（1）政府的积极支持与引导。•（2）制定针对不同收入群体的住房政策。•（3）在坚持构配件的标准化、模数化、系列化的基础上，注重住宅的个性化，多样化发展，以经济实用为原则向多样化发展，注重高新科技在住宅中的应用，注重住宅的节能环保。•（4）重点发展轻钢结构住宅。发达国家的实践己充分证明，利用住宅产业现代化的生产手段是实现住宅建设低消耗、低污染，达到资源节约目标的根本途径。1、国内外钢结构住宅的现状和特征•国内钢结构住宅工程状况•我国钢结构住宅处于研究试点阶段。•国内最早的钢结构住宅是在1994年8月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅。1、国内外钢结构住宅的现状和特征•我国钢结构住宅产业化特征•四低两高：工业化水平低，成套技术集成度低，劳动力生产率低，住宅综合质量低；资源消耗高，住宅生产造成的污染程度高。•钢结构住宅产业化的现状分析•（1）国家仅仅是鼓励住宅产业化发展，缺乏强制性的政策文件，缺少资金的有力支持；•（2）企业的生产规模小，主要是定制生产，没有形成住宅构件、部品的市场供应体系；•（3）节电、节能、节水等的先进环保技术在住宅上的应用少，资源浪费严重；1、国内外钢结构住宅的现状和特征•（4）没有统一的标准化模数体制，缺乏完善的钢结构住宅规范体系，住宅构件的配套性、通用化程度低，住宅构件之间的模数难以协调，住宅部品尚未形成配套系列；•（5）住宅建设仍是粗放型方式，科技贡献率低（6）没有形成大的住宅产业化集团，没有形成规模化经营；•（7）科研投入少，相应的技术人才缺乏。1、国内外钢结构住宅的现状和特征2、钢结构梁柱节点的知识•钢结构构件节点强度的重要意义•在强烈地震作用下，对钢结构框架体系影响最大的是梁柱节点的破坏。高层钢结构连接节点应满足强连接弱构件的要求，节点的承载能力应不小于构件的承载力，否则节点会先于构件发生破坏，塑性铰也不会形成，给人的生命财产构成了严重威胁。•梁柱节点的脆性破坏机理•发生脆性破坏的主要原因是焊接产生的集中应力作用。•典型的脆性破坏形式为:梁自下翼缘与柱翼缘相交处焊缝出现脆性裂纹，随着受力的不断增加，裂纹不断伸长扩展，最终出现不同的断裂形式。•节点的脆性破坏主要区域是梁端。•只有避免在梁端发生裂纹才能有效避免脆性破坏的发生。•加强节点强度的措施•(1)塑性铰位置外移法；•(2)改进扇形切角构造；•(3)对梁翼缘焊缝衬板进行缺口效应处理；•(4)将梁腹板焊接在柱上；•(5)用高冲击韧性的焊缝来替代。•梁柱节点的基本类型•(1)刚性连接节点。•(2)半刚性连接节点。•(3)铰接连接节点。2、钢结构梁柱节点的知识•几种常用改进型节点•（1）翼缘加盖板(见图10)：在梁端上下翼缘加焊钢板，以达到梁端翼缘局部变厚的效果。2、钢结构梁柱节点的知识•（2）梁端加腋(见图11)：在梁端部上、下翼缘焊钢板使梁端局部加高。•（3）宽翼缘犬骨式(见图12)：梁端增加上下翼缘宽度，且在局部进行翼缘截面的削弱。2、钢结构梁柱节点的知识•梁柱节点设计•（1）全焊节点•梁端弯矩主要由梁翼缘承担，梁端剪力则主要由梁腹板承担。•（2）高强螺栓连接节点•a.摩擦型高强度螺栓。b.承压型高强度螺栓。•（3）栓焊混合连接节点•国外近期关于的地震破坏的资料表明，定位螺栓联合焊接的方式将是高层、超高层钢结构工程的首选。这种连接的优势在于不但可以保证节点属于刚性连接，同时结构可以承受动力荷载，经过反复加载后节点承载能力基本没有降低。2、钢结构梁柱节点的知识3、钢结构住宅体系的知识•低层住宅•（1）轻钢龙•骨结构体系；•（2）型钢和•轻钢龙骨结合•的结构体系。•轻钢龙骨结构体系在民用住宅中的应用范围•在住宅应用上可分以下几种形式：•（1）纯轻钢龙骨结构•所有构件均由轻钢龙骨构成。由龙骨做的梁最大跨度可达9米左右，由龙骨和工程板所制作的楼板跨度可达7米左右。这种体系主要适用于低层住宅，成本较高。•（2）型钢与轻钢龙骨结合的结构体系•在跨度比较大、集中荷载也比较大的结构中，采用型钢（或H型钢）与轻钢龙骨结合的体系可以获得更好的技术经济效果。这种体系比较适合用于多层住宅。•（3）钢筋混凝土结构与轻钢龙骨结合体系•从当前的市场情况来看，对于轻钢龙骨结构作为辅助结构，应用于现有的住宅结构体系之中，有着更多的现实意义。3、钢结构住宅体系的知识3、钢结构住宅体系的知识•多层和高层钢结构住宅•多层、高层钢结构住宅，其竖向承重及水平抗侧主要通过钢框架柱、钢支撑、混凝土剪力墙、核心筒来实现，所以大的结构体系可以分为：•（1）纯钢框架结构•纯钢结构框架属于单一抗侧力构件，抗震效果不理想。•（2）钢框架—支撑结构•钢框架—支撑结构是在框架结构的基础•上，纵、横双向在一跨或者几跨框架柱•内布置竖向钢支撑。这样，框架柱、框•架梁和支撑共同组成了抵抗水平力的支•撑框架体系，并且是一种具有双重抗侧•力能力的结构体系。3、钢结构住宅体系的知识•（3）框架—剪力墙结构•（4）框架—核心筒结构•框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构具有同框架—支撑结构一样的优点，形成一个双重抗侧力结构体系，并且适用于更高的建筑，甚至超高层建筑。•（5）交错桁架结构3、钢结构住宅体系的知识4、一种新型的装配式SPW体系的介绍•SPW体系是对钢框架•—剪力墙结构体系的•改进。•SPW体系基本构成为:•钢框架、预制混凝土抗•侧力墙、预制混凝土组•合楼盖3个部分。4、一种新型的装配式SPW体系的介绍•SPW体系的特点•（1）预制装配化•SPW体系的三大组成单元均可进行工业化生产、现场安装，具有施工周期短、不受季节限制、现场湿作业少等优点，有利于实现设计标准化、制造工业化、安装机械化，从而能够促进建筑行业的产业化。•（2）抗侧力墙体可更换化•SPW体系是一种双重抗侧力结构体系，在风荷载及多遇地震作用下，钢框架和抗侧力墙体提供结构处于弹性阶段的承载力和刚度的需求；在罕遇地震作用下，抗侧力墙体作为第1道防线，通过自身的开裂实现能量耗散，对钢框架提供保护，其退出工作后，钢框架仍具有一定的承载能力，且结构体系延性好，可实现两道设防，避免在罕遇地震作用下结构发生严重破坏甚至倒塌，同时采用预制墙体并加以合理的构造措施，可以实现抗侧力墙体的灾后维修和更换。4、一种新型的装配式SPW体系的介绍•（3）抗侧力墙体施工阶段零轴力化•预制混凝土抗侧力墙体顶部螺栓孔采用长圆孔构造形式，并通过螺栓初拧—主体结构施工完毕—螺栓终拧的方式，使预制装配式抗侧力墙体在施工阶段不承担轴力，而仅在使用阶段承担少量的竖向活荷载，从而极大地减小了墙体的轴力，提高墙体变形能力，使之与钢框架在变形能力方面能够较好地匹配。•（4）抗侧力墙体布置灵活化•抗侧力墙体仅与钢框架梁连接，此种连接方式一方面可以通过调整墙体宽度和数量来满足结构不同的抗侧刚度需求；另一方面可根据门窗洞口的布置，灵活地调整墙体位置，实现建筑和结构的统一。4、一种新型的装配式SPW体系的介绍4、一种新型的装配式SPW体系的介绍