高层装配式斜支撑钢框架结构设计探究

高层装配式斜支撑钢框架结构设计探究

高政

（浙江圣钘科技有限公司，浙江 杭州，311100）

【摘要】装配式斜支撑钢框架结构其装配化率高，通过使用箱形钢柱、工字钢梁作为楼体的骨架，可省去现场工人绑扎钢筋、支护模板再浇筑混凝土等待晾干的过程，极大程度缩短工期。这种建筑结构不仅符合当前住宅产业化和绿色建筑要求，也符合目前我国建筑行业发展趋势，具有巨大的发展空间。因此，本文主要将重点放在高层装配式斜支撑钢框架结构的设计方面，希望能够为相关研究者提供一定的借鉴。

【关键词】高层；装配式斜支撑钢框架；结构设计

装配式钢框架最大的优势不仅仅在于能够有效缩短整个建筑工程建设工期，另外其通过模块化的理念开展对建筑物的建设。通过利用已经在工厂内完成制造的一个一个模块按照建设设计要求进行快速且高效的安装，极大程度的避免了一个建筑工程在建设过程中存在的材料浪费、工地环境差、质控管理难等多种问题；还最大程度的节约人力输出，有效缩短施工周期。同时，钢结构住宅即使已经达到预期寿命，仍然可实现对其中所有材料的回收与重复利用，而这也符合我国想要进一步推广绿色建筑的理念。比起混凝土结构而言，这种装配式结构的性能也更加明显，即使在遇到不可抗力因素，例如地震等情况下仍然不容易出现坍塌，对于极大程度的减少因不可抗力因素带来的经济损失有重要价值。正是因为装配式斜支撑钢框架结构建筑物有着十分明显的性能，且展现出十分明显的应用价值，因此其在我国整个建筑行业中的应用比例越来越大，特别是高层式的装备式斜支撑高框架结构，在整个建筑行业中比例越来越高。

1、高层装配式斜支撑钢框架结构的组成

装配式斜支撑钢框架结构在民宅中的应用比例越来越高。而利用装配式斜支撑钢框架结构其虽然墙体要比混凝土结构的墙体要薄，但是其性能仍然要优于混凝土结构的建筑物，且还能够有效提升建筑物室内的使用面积，其展现出来的明显性能也在一定程度上推动我国装配式斜支撑框架结构的进一步应用。

一个完整的装配式斜支撑钢框架结构由主板、斜撑柱组成。见图1、2。其中主要构件均在工厂内就完成生产与焊接连接在。将主要构件全部运输至施工现场后，再结合具体的施工要求使用高强螺栓进行模块与模块之间的连接。

图1 主板                     图2 斜撑

在工厂里就已经实现了对装饰层、水、电等管线的铺设，主板与主板之间的接口也按照设计要求预留好。示意图见图3。

图3 结构单元组成示意图

2、高层装配式斜支撑钢框架结构设计要点分析

2.1模型计算

高层装配式斜支撑钢框架结构，需要充分考虑到选择合适的钢结构体系，涉及到建筑的多个方面，其中类型号楼对整个结构体系的选择也十分重要。

钢框架结构主要承受来自竖向和水平方向两个方向的荷载力，而其中竖向荷载又包括结构，本身的重量以及楼板的火灾，水平荷载主要包括风荷载和地震作用，对于高层钢框架结构而言，水平荷载作用下的内力和位移是其中控制的要点，其横向运动一方面是受到来自束河梁的弯曲变形，由于柱和梁都有反向弯曲点，因此会导致横向变形框架下不良注内力大曾健行也，相应增大，上部到下部层间变形越小。横向位移的另一部分是由柱的轴向变形引起的。这种横向位移在建筑物的上部更明显，并且从一层到另一层的变形越小。

在进行高层装配式斜支撑钢框架结构的设计过程中，先需要建立相应的模型，目前相关人员一般都是采用CAD、SkecthUp、Rhino、Maya、Revit、BIM等软件进行模型设计。完成模型设计后进入到模型计算阶段。准确可靠的模型计算对于保证整个结构的稳定性十分重要。通过利用具体的模型结构进行合理的构建不仅能够保证建筑设计的高效与稳定建设，还能够更好的进行各个结构之间的刚度系数利用相关刚性力学表现进行分析，确保模拟计算的有效性。

2.2抗震性设计

抗震性设计是高层建筑物设计中重要的部分。通过进行科学、合理、有效的抗震性设计，从而评估整个高层装配式斜支撑钢框架结构的稳定性与安全性，避免一旦遭遇地震存在安全隐患。在进行设计之前需要了解建筑物的抗震等级、抗震设防类别以及抗震设防烈度，根据上述要求再进行具体的设计，保证整个建筑物结构满足抗震等级要求。其中特别是针对自振模态、构件应力、层间位移角等，重点设计与计算的方面，其设计结果直接关系到整个建筑物的抗震性能。

2.3节点连接设计

由于高层装配式斜支撑钢框架是由不同的构件组成，构件与构件之间以及节点与节点之间连接的质量，直接关系到整个建筑物的稳定性。因此应充分考虑到不同的节点类型以及连接要求，确保连接的质量。其中针对桁架梁柱节点的连接需要严格控制，前期先做好充分且完善的试验计算进行再进行试验，从而确保连接的效果，针对焊接采用焊接的部分，则需要严格控制焊接的质量。

3、结语

装配式斜支撑钢结构借助其优秀性能将进一步在我国得到推广，特别是装配式斜支撑钢框架结构的应用，不仅符合相关现有规范中的设计要求，借助斜撑还能够改变框架原有的传力途径，促使桁架梁中部耗能梁段成为整个结构中主要的受力构件。但由于增加斜撑也增加了整个框架的抗侧移刚度，对于桁架梁腹杆与弦杆节点处存在的局部应力对侧移刚度方面仍然需要进一步的探究。

参考文献：

[1]刘学春，商子轩，张冬洁，徐路，崔小雄，和心宁.装配式多高层钢结构研究要点与现状分析[J].工业建筑.2018,48(05)：1-10.
[2]蓝华春.带斜支撑的钢框架装配式施工控制关键技术分析[J].中国住宅设施.2020(12)：103-104.

作者简介：高政（1993~），男，本科，助理工程师、国家注册监理工程师，研究方向：高层装配式斜支撑钢框架结构设计探究