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【摘要】隨着国家对装配式建筑不断的深入推广，钢结构作为建筑主体受力构件的优势越来越明显；在低矮民居建筑中，钢结构也更多的被采用，特别是轻型钢结构用在建筑中已成为一种趋势：一方面低矮建筑层数不多，采用轻型钢结构能满足结构受力要求；另外，钢结构相比混凝土结构或砌体结构在抗震、节能、环保等方面有不可替代的优势；本文将从实例入手，对轻型框架受拉支撑钢结构在结构形式选择、不同工况作用下进行分析，并得出初步结论，为类似工程进行方案选择时提供参考。
【关键词】钢结构；低矮建筑；装配式；框架受拉支撑
目前国内装配式建筑主要采用混凝土预制（PC）件和钢结构作为结构主体构件；相对于钢结构而言，PC构件发展较晚，还处于探索发展阶段，各方面不成熟不完善；而钢结构已经发展了很多年，从设计到加工制作再到安装，已经形成了一套相对成熟完整的工业化体系，成本控制上也相对完善；从当前来看，装配式建筑中采用钢结构为主的建筑在各方面均优于采用PC结构为主的建筑。
对于低矮的建筑，钢结构作为主体结构大致有三种结构形式：轻钢龙骨结构形式、钢框架结构形式、 框架受拉支撑形式；通过对山东威海、浙江绍兴、云南昆明、四川雅安的一些在建和已建的钢结构民居住宅项目调研，发现轻钢龙骨结构形式的住宅主要采用轻质维护、较薄楼板，人行走在楼面上有轻微的颤动，给使用者带来一些不踏实的感受；其次，轻钢龙骨结构形式的构件较多，结构成本比传统的混凝土结构偏高； 钢框架结构形式的住宅虽然能给使用者带来一些踏实的感受，当地居民中也愿意接受，但整体用钢量较大，比轻钢龙骨结构和传统的混凝土結构，成本造价偏高较多；因此，有必要在低矮民居建筑工程中寻找一种造价经济、安装运输方便且当地居民能接受的主体结构形式。
1、项目概况
云南地区某民居，建筑为2层，建筑功能根据当地居民生活习性布置：一层设置堂屋、厨房、两间卧室及卫生间；二层设置粮食堆放厅、两间卧室并在室外设晾晒台，详下图：
2、结构形式对建筑的影响分析
采用钢框架结构和钢框架受拉支撑两种结构形式进行计算分析；假设地震烈度8度0.2g，风荷载0.3KN/m?，场地Ⅱ类；柱选取方管，梁选取规格为H300x130的梁；两种结构形式平面布置如下图；其中，框架结构形式的方管柱为□200x200； 框架受拉支撑形式的方管柱为□100x100。
通过表一、表二的对比，发现在相同的作用条件下，框架受拉支撑的主体结构计算的位移角比框架结构形式计算的位移角偏小，说明框架受拉支撑的主体结构能提供更大的刚度；其次，框架受拉支撑的主体结构中采用的钢柱截面仅约为框架结构形式柱截面的一半，整体结构用钢量仅为框架结构的1/2～2/3，结构构件上的直接造价成本更低；因此，在低矮的民居建筑中，框架受拉支撑为主体的结构比框架结构优势更明显。
3、地震作用对建筑的影响分析
采用更具优势的钢框架受拉支撑形式进行分析计算，其中方管柱为□100x100（该规格为市场上常用较小规格）， 梁选规格为H300x130的梁；不同地震烈度作用时，梁柱规格均不改变；假设该工程风荷载0.45KN/m?，场地Ⅱ类；选取地震烈度8度（0.2g）、7度（0.1g）、6度（0.05g） 三种不同的烈度进行地震作用分析。
经PKPM计算分析后的指标如下：
通过表一、表二可知，在其他条件不变仅改变地震作用条件下，周期不变，结构位移角变化较大，但位移角均能满足计算和规范的要求，说明结构的抗侧刚度较好；其中，梁柱已基本达到了最优规格；受拉支撑可局部进行调整，构件的应力有局部的变化，但整个结构杆件的规格和种类没有变化；综上所述，地震烈度对整体结构有影响，但影响有限，不能成为影响结构的主要因素。
4、风荷载对建筑的影响分析
与地震作用分析时相同，采用更具优势的钢框架受拉支撑形式进行分析计算，其中方管柱为100x100（该规格为市场上常用较小规格）， 梁选规格为H300x130的梁，不同风荷载作用时，梁柱规格均不改变；假设该工程地震烈度7度（0.1g）， 场地Ⅱ类，选取风荷载为0.30KN/m?、0.45KN/m?、0.60KN/m?作用下进行分析。
经PKPM计算分析后的指标如下：
在其他条件不变仅改变风荷载作用时，结构周期不变；通过表一，可发现在不同风荷载作用下，结构位移角变化较大，但均能满足计算和规范的要求；其中梁柱也已基本达到了最优规格，受拉支撑可局部进行调整，构件的应力有局部的变化，但整个结构构件变化不大，结构成本造价变化幅度在可控范围之内；因此，风荷载虽对整体结构有影响，但对结构构件影响不明显。
结语：
综合对低矮民居建筑在不同结构形式选取、不同地震作用影响和不同风荷载影响的分析，可知：地震、风荷载对整体结构的变形有明显的影响；但在满足规范要求的前提下，构件的规格种类变化不明显，仅仅各构件的应力有变化；而结构的形式选取对建筑影响较大，不同的结构形式直接影响到结构构件规格的选取，进而影响到整个建筑的结构经济成本； 因此，对于低矮的民居建筑，结构形式的选取成为主导建筑结构成本的主要因素，也成为建筑方案选择的一个必然考虑因素。
参考文献：
[1]JGJ209-2010《轻型钢结构住宅技术规程》[S].
[2]王群依，秦卫红，等.多层轻钢住宅结构体系的经济特性分析[J].江苏建筑，2006（3）.
[3]彭靖元，史三元.多层轻钢结构住宅体系设计[J].河北建筑科技学院，2003（3）.
[4]吴渭，夏军武，王迪.多层轻钢住宅纯框架结构体系研究[J].山西建筑，2006（10）.
【关键词】钢结构；低矮建筑；装配式；框架受拉支撑
目前国内装配式建筑主要采用混凝土预制（PC）件和钢结构作为结构主体构件；相对于钢结构而言，PC构件发展较晚，还处于探索发展阶段，各方面不成熟不完善；而钢结构已经发展了很多年，从设计到加工制作再到安装，已经形成了一套相对成熟完整的工业化体系，成本控制上也相对完善；从当前来看，装配式建筑中采用钢结构为主的建筑在各方面均优于采用PC结构为主的建筑。
对于低矮的建筑，钢结构作为主体结构大致有三种结构形式：轻钢龙骨结构形式、钢框架结构形式、 框架受拉支撑形式；通过对山东威海、浙江绍兴、云南昆明、四川雅安的一些在建和已建的钢结构民居住宅项目调研，发现轻钢龙骨结构形式的住宅主要采用轻质维护、较薄楼板，人行走在楼面上有轻微的颤动，给使用者带来一些不踏实的感受；其次，轻钢龙骨结构形式的构件较多，结构成本比传统的混凝土结构偏高； 钢框架结构形式的住宅虽然能给使用者带来一些踏实的感受，当地居民中也愿意接受，但整体用钢量较大，比轻钢龙骨结构和传统的混凝土結构，成本造价偏高较多；因此，有必要在低矮民居建筑工程中寻找一种造价经济、安装运输方便且当地居民能接受的主体结构形式。
1、项目概况
云南地区某民居，建筑为2层，建筑功能根据当地居民生活习性布置：一层设置堂屋、厨房、两间卧室及卫生间；二层设置粮食堆放厅、两间卧室并在室外设晾晒台，详下图：
2、结构形式对建筑的影响分析
采用钢框架结构和钢框架受拉支撑两种结构形式进行计算分析；假设地震烈度8度0.2g，风荷载0.3KN/m?，场地Ⅱ类；柱选取方管，梁选取规格为H300x130的梁；两种结构形式平面布置如下图；其中，框架结构形式的方管柱为□200x200； 框架受拉支撑形式的方管柱为□100x100。
通过表一、表二的对比，发现在相同的作用条件下，框架受拉支撑的主体结构计算的位移角比框架结构形式计算的位移角偏小，说明框架受拉支撑的主体结构能提供更大的刚度；其次，框架受拉支撑的主体结构中采用的钢柱截面仅约为框架结构形式柱截面的一半，整体结构用钢量仅为框架结构的1/2～2/3，结构构件上的直接造价成本更低；因此，在低矮的民居建筑中，框架受拉支撑为主体的结构比框架结构优势更明显。
3、地震作用对建筑的影响分析
采用更具优势的钢框架受拉支撑形式进行分析计算，其中方管柱为□100x100（该规格为市场上常用较小规格）， 梁选规格为H300x130的梁；不同地震烈度作用时，梁柱规格均不改变；假设该工程风荷载0.45KN/m?，场地Ⅱ类；选取地震烈度8度（0.2g）、7度（0.1g）、6度（0.05g） 三种不同的烈度进行地震作用分析。
经PKPM计算分析后的指标如下：
通过表一、表二可知，在其他条件不变仅改变地震作用条件下，周期不变，结构位移角变化较大，但位移角均能满足计算和规范的要求，说明结构的抗侧刚度较好；其中，梁柱已基本达到了最优规格；受拉支撑可局部进行调整，构件的应力有局部的变化，但整个结构杆件的规格和种类没有变化；综上所述，地震烈度对整体结构有影响，但影响有限，不能成为影响结构的主要因素。
4、风荷载对建筑的影响分析
与地震作用分析时相同，采用更具优势的钢框架受拉支撑形式进行分析计算，其中方管柱为100x100（该规格为市场上常用较小规格）， 梁选规格为H300x130的梁，不同风荷载作用时，梁柱规格均不改变；假设该工程地震烈度7度（0.1g）， 场地Ⅱ类，选取风荷载为0.30KN/m?、0.45KN/m?、0.60KN/m?作用下进行分析。
经PKPM计算分析后的指标如下：
在其他条件不变仅改变风荷载作用时，结构周期不变；通过表一，可发现在不同风荷载作用下，结构位移角变化较大，但均能满足计算和规范的要求；其中梁柱也已基本达到了最优规格，受拉支撑可局部进行调整，构件的应力有局部的变化，但整个结构构件变化不大，结构成本造价变化幅度在可控范围之内；因此，风荷载虽对整体结构有影响，但对结构构件影响不明显。
结语：
综合对低矮民居建筑在不同结构形式选取、不同地震作用影响和不同风荷载影响的分析，可知：地震、风荷载对整体结构的变形有明显的影响；但在满足规范要求的前提下，构件的规格种类变化不明显，仅仅各构件的应力有变化；而结构的形式选取对建筑影响较大，不同的结构形式直接影响到结构构件规格的选取，进而影响到整个建筑的结构经济成本； 因此，对于低矮的民居建筑，结构形式的选取成为主导建筑结构成本的主要因素，也成为建筑方案选择的一个必然考虑因素。
参考文献：
[1]JGJ209-2010《轻型钢结构住宅技术规程》[S].
[2]王群依，秦卫红，等.多层轻钢住宅结构体系的经济特性分析[J].江苏建筑，2006（3）.
[3]彭靖元，史三元.多层轻钢结构住宅体系设计[J].河北建筑科技学院，2003（3）.
[4]吴渭，夏军武，王迪.多层轻钢住宅纯框架结构体系研究[J].山西建筑，2006（10）.