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隐式钢结构住宅结构设计及应用

摘要：随着社会工业化的发展，为了适应绿色、环保、标准化等原则，国家

大力推进装配式建筑。而钢结构天然具备标准化、高集成性及工业化的优势。如

何在如今政策下采用钢结构住宅，也是设计考虑的方向及未来趋势。隐式钢结构

住宅体系在如今发展趋势具有较大的应用前景

关键词：钢结构；装配式；隐式钢结构

第一章工程概况

项目位于海口市，用地面积7万㎡，总建筑面积14万㎡，其中地上计容建

筑面积10万㎡，地下建筑面积3万㎡。地块西侧包括17栋高层住宅建筑，

10~13层，高度40米以下。

第二章结构体系及主要参数

结构体系采用隐式钢框架+钢板墙（支撑）结构专利体系，钢柱采用宽钢管

混凝土柱，为提高结构抗侧刚度，根据建筑方案设置钢板墙，钢板墙自下而上连

续布置，无地下室时延伸至基础顶面，有地下室时延伸至地下室顶板（计算嵌固

端）。结构在水平荷载作用下，通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与刚接框架

共同工作，形成双重抗侧力结构体系。钢板墙是第一道防线，框架是第二道防线，

该体系具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度。钢梁采用H型钢（热轧或焊接组

合），与钢柱刚性连接。本项目楼板采用现浇混凝土楼板。

第1节主要设计参数

主体结构钢材采用Q355B，应符合国家有关规范要求。

钢材的化学成分及含量限值、力学及环境耐侯性能、延性与可焊性等要求符

合国家有关标准。

钢材强度标准值的保证率要求不小于95%。

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第2节分析方法主要设计参数

主体钢结构的内力和变形采用弹性方法计算。

本项目考虑非承重轻质墙板对结构刚度的影响，结构周期折减系数取0.9，

采用盈建科结构设计软件（YJK4.0.1）进行钢结构计算分析。

第三章隐式钢结构住宅设计的难点及重点

1.强柱弱梁设计

现行规范中提到的“强柱弱梁”设计思想，希望塑性铰出现在梁端，不在柱

子端部，起到个很好的耗能增强延性且结构不至于垮塌的抗震思想。故规范通过

强柱弱梁系数、控制柱轴压比提高柱延性等措施来达到强柱弱梁的设计概念。

本项目钢柱采用宽钢管混凝土柱，为了不影响室内建筑空间，短轴处截面为

160mm~180mm。局部跨度较大的工字钢梁，为了满足竖向荷载的要求，钢梁截面

需要较大。该钢梁与钢柱连接，由于钢梁截面较大，钢柱截面较小，就不满足

《矩形钢管规程》6.3.3条。

通过《建筑抗震设计规范》第1点第2小条，柱轴压比不超过0.4时，可以

不进行梁柱节点处强柱弱梁的抗震承载力验算。故需要对钢柱的轴压比进行控制。

2.钢柱节点设计

本项目钢柱均采用宽钢管混凝土柱，为了不影响室内建筑空间，短轴处截面

为160mm~180mm。当一跨钢梁搭接在钢柱弱轴方向，钢柱截面较小，需要保证节

点处的可靠性。该节点采用了插板式及夹板式做法，通过大量试验数据检验，保

证钢柱节点处的可靠性。该节点质量是整个隐式钢结构体系的关键所在。

3.卫生间处防水处理

由于采用隐式钢框架结构，卫生间及阳台处钢柱与混凝土板存在施工通锋，

易产生漏水隐患。

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节点设计中将有水位置的钢柱与混凝土板处增加止水钢板，增加了通缝长度

来减少漏水的隐患。

4.钢柱与砌体墙及预制墙板的连接做法

钢柱与砌体墙及预制墙板连接处由于两种不同材料的连接，往往该处后期材