無比鋼住宅的設(shè)計(jì)與研究

周 偉 （安徽安糧地產(chǎn)有限公司，安徽 合肥 230061）

無比鋼住宅的設(shè)計(jì)與研究

周 偉 （安徽安糧地產(chǎn)有限公司，安徽 合肥 230061）

無比鋼（Web Steel）住宅是由冷彎薄壁鋼制作而成的梁、板、柱、連接件等構(gòu)件連接而成的新型住宅，無比鋼住宅具有使用壽命長、工業(yè)化程度高、施工工期短、節(jié)省基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)主體造價(jià)、得房率高、房間平整等優(yōu)點(diǎn)越來越得到認(rèn)可和普及。由于無比鋼細(xì)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的有限元軟件較難分析和計(jì)算，文章以STR AT三維有限元軟件進(jìn)行3層坡屋頂住宅建模計(jì)算分析。

無比鋼住宅；工業(yè)化；有限元計(jì)算；

隨著人民生活水平的提高，住宅多樣化的選擇，越來越多的人離開城市的高層住宅選擇在城郊和農(nóng)村的別墅和多層住宅居住。傳統(tǒng)的磚混、框架結(jié)構(gòu)等住宅由于材料需求量大、機(jī)械化受限、人工費(fèi)增加及工期較慢費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)限制了多層住宅的發(fā)展。無比鋼結(jié)構(gòu)住宅能提高施工速度和效率，從而降低施工成本，提高項(xiàng)目盈利水平，該技術(shù)體系的建筑構(gòu)件主體是小型橋架，它是由鍍鋅冷彎高頻焊接的輕型薄壁中空方管（矩型管）和三角形的V型連接件構(gòu)成。

圖1 無比鋼住宅示例

圖2 無比鋼外墻體系

根據(jù)現(xiàn)行的國家、地方規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和荷載輸入，根據(jù)《低層冷彎薄壁型鋼建筑技術(shù)規(guī)程》（JGJ227-2011）第5.1.1條和第5.1.2條的規(guī)定，豎向荷載應(yīng)由承重墻體的立柱獨(dú)立承擔(dān)，水平荷載應(yīng)由抗剪墻體承擔(dān)，可以在兩個(gè)方向分別計(jì)算水平荷載。每個(gè)主軸方向的水平荷載由該方向的抗剪墻體承擔(dān)，可根據(jù)抗剪剛度大小按照比例分配，并考慮門窗洞口對(duì)墻體抗剪強(qiáng)度剛度的削弱的作用。

計(jì)算時(shí)，預(yù)估各截面的基本參數(shù)如下表（單位mm）。

序號(hào) 部位 類型 矩形鋼管截面（b1×h1×t1）桁架高度H、B 備注1 柱 A 40×40×1 150 2 柱 B 40×40×1 150、150 雙拼，用于轉(zhuǎn)交處、門窗洞口3 柱 B 40×40×3 150、150 雙拼，門廳處4 梁 A 40×40×2 316 5 梁 B 40×60×2 316、150 雙拼，用于大跨處

圖3 桁架截面圖

圖4 無比鋼住宅三維模型

根據(jù)分析得出以下結(jié)論：

橫向桁架梁：最大應(yīng)力為0.79＜1.0，滿足要求。

縱向桁架梁：最大應(yīng)力為0.68＜1.0，滿足要求。

撓度限值L/250=7200/250=28.8mm。

兩端固結(jié)時(shí)：最大位移為3.32mm＜28.8mm，滿足要求。

兩端鉸接時(shí)：最大應(yīng)力為3.73mm＜28.8mm，滿足要求。

立柱壓應(yīng)力比：0.5558、0.5218、0.5477、0.5809、0.6046，滿足要求。

立柱剪應(yīng)力比：0.0332、0.0332、0.0332、0.0332、0.0332，滿足要求。

剪撐正應(yīng)力比：0.0309、0.0309、0.0309、0.0309、0.0309，滿足要求。

以上計(jì)算結(jié)果圖示見圖5，圖6。

圖5 桁架應(yīng)力圖

圖6 桁架撓度圖

本文主要對(duì)典型的3層無比鋼住宅進(jìn)行建模分析，并按照市場(chǎng)上工業(yè)化的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行模擬計(jì)算，得出構(gòu)件的內(nèi)力及位移計(jì)算均能滿足要求并存在一定富余。通過工廠化生產(chǎn)能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)安裝效率，節(jié)約建造成本。由于無比鋼結(jié)構(gòu)住宅的良好的無縫墻體，完整一體、受力均勻的鏈接，更利于抗震和節(jié)能，也是以后被動(dòng)房、恒溫房的發(fā)展方向。

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屋隙流光，使人覺得建筑仿佛就是一個(gè)容器，沉沒在盛滿光的水里，每當(dāng)容器出現(xiàn)缺口空隙時(shí)，光就悄悄的通過這些空隙流淌入室內(nèi)，溢滿整個(gè)空間。如何設(shè)計(jì)好空隙的位置、空隙的尺寸以及空隙的形狀等，關(guān)系到我們作為建筑師如何更好地將光引入室內(nèi)，創(chuàng)造合適優(yōu)美的光環(huán)境。除了上文提到光之教堂，還有很多利用洞口光影營造出震撼人心空間的例子。然而，現(xiàn)實(shí)中也有一些“反面教材”，比如前一陣子新聞報(bào)道深圳圖書館，一味追求圖書館的明亮而采用大片玻璃幕墻，不考慮深圳日照環(huán)境，結(jié)果造成了圖書館閱覽室暴曬，市民打傘看書的笑話。所以，我們要弄清每個(gè)洞口或每個(gè)窗口的開設(shè)位置、角度及形式，創(chuàng)造良好的光環(huán)境，讓光成為賦予空間精神的靈魂，而不是抹殺空間效果的殺手。

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TU391

A

1007-7359（2016）05-0112-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.033

周偉（1985-），安徽阜南人，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，碩士，工程師。