
1、欧美装配式钢结构研究现状(1)Conxtech钢框架体系。2010版《美国钢结构抗震设计规范》里提到了要推广Conxtech钢框架体系的使用,其是一种新型装配式钢结构形式。该结构体系的组成部分为钢梁、钢柱、钢梁钢柱节点、压型钢板组合楼盖体系和基础,是一种装配式钢框架结构体系。框架柱为方钢管柱,通常内部会填充混凝土,形成钢管混凝土柱,框架梁为宽翼缘H型钢梁,梁柱节点是己获得专利的钢梁钢柱拼装节点。在梁柱连接位置,柱保持截面贯通,在柱四个侧面焊接带楔形插头板的套板(柱面内套板),对应的在梁端设置带楔形插座的梁端外套板,在套板两侧面设置有高强螺栓连接孔。梁柱拼装过程,内外套板的插头与插座随着钢梁从上往下就位,能很方便地实现梁柱的锁定,最后四个外套板之间采用高强螺栓紧固即可完成梁柱节点的拼装。
(2)装配式轻钢龙骨体系。欧美常见的装配式钢结构为装配式轻钢龙骨体系。该体系的承重墙、楼盖体系、屋盖体系及围护体系均由冷弯薄壁型钢及冷弯薄壁型钢组合件组成,通过螺钉进行连接,适用低层建筑钢结构安装。
目前装配式轻钢龙骨体系己成为美国、加拿大、澳大利亚等发达国家装配式建筑的常用结构形式,它们在设计、生产和施工方面己经非常完善,其专用设计软件可在短期间完成设计、制图、统计工程量及钢结构工程造价等问题,在设计施工上实现了高度标准化和产业化。
2、日本装配式钢结构研究现状
日本是世界上率先在工厂里生产建筑的国家,最初的日本工业化建筑分为木结构、钢筋混凝土结构和钢结构三种。但是日本建筑业在近几十年的发展中,将钢结构放置在主导地位。发展较为完善且具有代表性的日本装配式钢结构建筑体系主要有以下几种:
(1)多层装配式钢框架结构。利用方形钢管和型钢组成的最基本的多层框架结构,日本的工程师在梁柱节点上进行了深度研究,开发出独特的结构形式。
(2)单元装配式钢结构体系。单元装配式钢结构体系由各个单独的盒式单元通过现场组装而成的,在工厂生产各个盒式单元的外墙板和内部装修,这种体系是迄今为止工业化生产率最高的结构体系。
(3)剪力墙板-架构组合结构体系。体系组成部分为集成式外墙板、架构(铰接框架)等。集成式外墙板包括支撑剪力墙板和非剪力墙板。非剪力墙板是指在C型钢墙框骨架上安装好外墙板;剪力墙板是指在不设窗框的墙板内部加设扁钢支撑,主要用于承受水平荷载。墙板与墙板之间通过C字形的开口截面柱连接而构成一个整体。这种体系的外墙板完全是工厂加工成品,工厂生产比率很高。
3、欧美与日本装配式钢结构研究现状的对比
欧美和日本两大装配式钢结构体系,虽然都由钢结构,围护结构以及楼板等等组成,但由于两地区人文环境、自然条件的不同,存在鲜明差异。
日本追求装配式钢结构的高抗震性能,偏向于使用高强度的结构类型,以此使得建筑具备良好的整体稳定性,唯一的缺点是用钢量大,钢构件的表面积大,防火防锈施工工作较为繁琐。而欧美国家采用的轻钢结构构件截面尺寸较小,重量轻,施工时可以人工搬运,并不是完全依赖于施工机械。轻钢龙骨的构件间距小,围护钢骨架也可省去不做,总用钢量少。缺点是整体稳定性不是很强,截面尺寸小也意味着局部应力过大时容易破坏。
轻钢龙骨体系节点采用自攻螺钉或普通钢钉连接,钢结构制作施工工具简单,结构安装很方便,但构件较多导致连接工作较繁琐。日本装配式钢结构体系采用全螺栓连接,装配式钢结构的外墙板基本都是“夹心”式,即两面墙板夹上钢骨架和墙芯。日本装配式钢结构的外墙板将围护和装饰合二为一,同时满足强度要求和美学要求。欧美装配式钢结构的外墙板则相对简单,外墙板的围护和装饰是相互单独的。
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