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【摘 要】常用的多层民用钢结构房屋的结构体系类型主要有框架体系、框架-支撑体系、框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系，框架-墙板体系、以及上述结构体系的混合体系。文章主要介绍了这些体系的结构。
【关键词】多层建筑;钢结构;建筑体系
0.引言
把钢结构应用到大跨度空间结构后钢材的力学性能得到了充分的发挥，并且我国在这些方面的技术水平比较高。但是对于多层房屋结构，由于其构件截面相对较小，荷载特点和力学行为与以上结构存在很大的差别，所以许多问题有待于解决。文章主要探讨了多层民用住宅钢结构房屋的结构。
1.框架结构体系
框架结构体系是指沿建筑物的纵向和横向，均采用框架作为承重和抗侧力的主要构件所组成的结构体系。框架中钢梁和钢柱的连接可以是刚接、半刚接或者铰接，但不宜全部采用铰接。当在框架的纵、横两个方向均采用刚接，并且在结构中无其它形式的抗侧力体系时，也称这种结构体系为纯框架结构。该结构的承载能力和抗侧力能力均由刚接框架提供，特别适用于柱距较大而又无法设置支撑的结构。
框架结构平面布置灵活多样，无需承重墙，为建筑提供较大的室内空间。同时，建筑功能易于满足，空间使用比较方便灵活，建筑立面设计也比较自由，结构的构件易于标准化生产，便于施工，而且刚度在框架结构各部分中的分布比较均匀，延性比较好，自振周期相对较长，有利于抗震。框架结构体系在多层钢结构住宅中得到了最为广泛的应用。但框架结构的侧向刚度较小，所以侧向位移相对较大，很容易引起非结构构件以及整体结构的破坏，这也是框架结构的主要缺点。在设计时要注意梁柱的截面尺寸和连接节点刚度，因为它们对该结构的侧向刚度影响很大，同时要遵守“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的原则，从而减小地震反应，以确保结构的安全。
2.框架-支撑体系
框架-支撑体系是指以框架作为基本结构，沿建筑物的纵向、横向以及其它主轴方向布置一定数量的垂直支撑析架的结构体系。和框架结构体系一样，框架-支撑体系也具有平面布置灵活多样、空间使用比较方便灵活等特点，设计、制造、施工简便，是多、高层钢结构住宅中经常采用的一种结构体系。在框架-支撑结构体系中，由于支撑系统的存在，它比框架结构显示出更强的抗侧能力。框架与支撑两体系协同工作，刚度较大的支撑析架承担了大部分水平剪力，使得整个结构的侧移减少，由于受水平刚度很大的楼盖的制约，框架和支撑两系统的侧向变形协调一致，降低了支撑上部和框架下部的较大层间位移角的数值，从而使各层的层间位移角得到了有效的控制。框架-支撑体系作为一种双重抗侧力体系，即使在罕遇地震下支撑系统发生破坏，结构自动进行内力的调整，使框架结构承担相应的水平荷载，起到了两道抗震设防的目的，进一步增强了结构的安全度。由于受到支撑系统的影响，框架-支撑体系的钢结构房屋在建筑立面设计、门窗布置不像框架结构那么自由，并且经常与支撑的布置发生冲突。这也是框架-支撑结构体系最主要的缺点。
3.框架-剪力墙体系
框架-剪力墙体系是指在框架结构中布置一定数量的剪力墙，使框架与剪力墙协同工作，共同抵抗水平荷载的一种结构体系。在框架-剪力墙体系中，框架主要承担竖向荷载和少量的水平荷载，因此截面尺寸相对框架体系有所减少，但仍具有框架的平面布置灵活、使用方便等特点。同时由于剪力墙的存在，可以承担了80%以上的水平剪力，使结构的侧向刚度大大提高。框架一剪力墙体系仍作为一种双重抗侧力体系，并且框架与剪力墙两者协同工作，也使层间位移得到了很好的控制，减少了非结构构件在地震作用下发生破坏的可能性。由于剪力墙的侧向刚度很大，尤其是钢筋混凝土剪力墙，在地震时很容易造成应力集中，结构发生脆性破坏，通常的做法是在墙体中每隔一定间距设置竖缝。对于钢板剪力墙结构，应力集中相对较小，但仍能起到刚性构件的作用。
4.框架-核心筒体系
框架-核心筒体系是指将框架-剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体或者将框架-支撑体系中的竖向支撑沿核心区的周边布置，而在外侧周边设置钢框架的一种结构体系。框架-核心筒体系是高层建筑中广为采取的一种形式，近年来在多层钢结构房屋中也得到了应用。由于筒体的抗侧刚度很大，抗扭能力很强，故一般把它用作电梯间、楼梯间或卫生间。这样不仅提高了材料的利用率，在建筑上也达到了实用的效果。和框架-支撑体系、框架-剪力墙体系类似，筒体承担90%以上的水平力的作用和全部扭矩，竖向荷载则由核心筒和框架按一定的比例分配来承担。核心筒与框架的协同工作，同样很容易满足结构的层间位移以及整体变形的限值。虽然该体系中的核心筒的刚度很大，但其延性相对较差。尤其是在地震持续作用下，筒体很容易产生裂纹造成刚度下降，造成结构整体侧移过大。因此在强震地区要采取必要的措施或者改用筒中筒等体系。
5.框架-墙板体系
框架-墙板体系是以框架作为基本结构，沿建筑物的纵向、横向以及其它主轴方向布置一定数量的预制墙板的结构体系。框架一墙板体系中的预制钢筋混凝土墙板，每隔一定间距设置一条竖缝，这样就形成了许多并列的壁柱。它们具有很强的耗能能力，在强震下可以吸收大量的地震能，十分有利于抗震。但预制墙板应从结构底部到顶部连续布置，以免发生刚度突变。同时，该体系的用钢量不是十分的理想。
以上五种结构体系是多层钢结构房屋中最常见的基本结构体系，在同一个房屋中可以同时采取多种基本结构体系，即所谓的混合结构体系，比如框架-剪力墙-核心筒体系、框架-支撑一核心筒体系等。
6.结语
多层民用钢结构房屋的结构体系各有优缺点，但最主要的区别是结构的抗侧力体系不同，因而抗侧能力也不同。从框架体系、框架-支撑体系、框架-剪力墙体系到框架一核心筒体系的抗侧刚度依次增强，结构体系的选用也受到建筑功能、施工条件和结构造价的影响。上述的各种结构体系的适用高度均满足多层民用钢结构住宅的要求，但究竟选取哪一种结构体系，应从以下几个方面考虑：对于层数不多、抗震设防要求不高的建筑物，应优先考虑采取框架结构体系，对抗震设防要求较高的建筑物，宜优先考虑采取框架-支撑结构体系，因为其抗侧力效果显著且构造相对简单，为使建筑物内部具有较大的空间，可也优先考虑框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系这两种结构体系，对于支撑体系与建筑物的门窗发生冲突的结构体系，可能要采取其它结构的体系类型来解决这一问题。
【参考文献】
［１］吴静.高层建筑钢框架支撑形式的不同对其受力性能的影响[J].安徽建筑,2003,(01)．
［２］周学军.全新多层住宅钢结构体系的开发研究[J].钢结构, 2001,(06)．
［３］周学军,陈鲁.多层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J].钢结构,2003,(04)．
［４］梁栋.浅谈轻钢结构的设计与发展[J].山西建筑,2010,(07)．
【关键词】多层建筑;钢结构;建筑体系
0.引言
把钢结构应用到大跨度空间结构后钢材的力学性能得到了充分的发挥，并且我国在这些方面的技术水平比较高。但是对于多层房屋结构，由于其构件截面相对较小，荷载特点和力学行为与以上结构存在很大的差别，所以许多问题有待于解决。文章主要探讨了多层民用住宅钢结构房屋的结构。
1.框架结构体系
框架结构体系是指沿建筑物的纵向和横向，均采用框架作为承重和抗侧力的主要构件所组成的结构体系。框架中钢梁和钢柱的连接可以是刚接、半刚接或者铰接，但不宜全部采用铰接。当在框架的纵、横两个方向均采用刚接，并且在结构中无其它形式的抗侧力体系时，也称这种结构体系为纯框架结构。该结构的承载能力和抗侧力能力均由刚接框架提供，特别适用于柱距较大而又无法设置支撑的结构。
框架结构平面布置灵活多样，无需承重墙，为建筑提供较大的室内空间。同时，建筑功能易于满足，空间使用比较方便灵活，建筑立面设计也比较自由，结构的构件易于标准化生产，便于施工，而且刚度在框架结构各部分中的分布比较均匀，延性比较好，自振周期相对较长，有利于抗震。框架结构体系在多层钢结构住宅中得到了最为广泛的应用。但框架结构的侧向刚度较小，所以侧向位移相对较大，很容易引起非结构构件以及整体结构的破坏，这也是框架结构的主要缺点。在设计时要注意梁柱的截面尺寸和连接节点刚度，因为它们对该结构的侧向刚度影响很大，同时要遵守“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的原则，从而减小地震反应，以确保结构的安全。
2.框架-支撑体系
框架-支撑体系是指以框架作为基本结构，沿建筑物的纵向、横向以及其它主轴方向布置一定数量的垂直支撑析架的结构体系。和框架结构体系一样，框架-支撑体系也具有平面布置灵活多样、空间使用比较方便灵活等特点，设计、制造、施工简便，是多、高层钢结构住宅中经常采用的一种结构体系。在框架-支撑结构体系中，由于支撑系统的存在，它比框架结构显示出更强的抗侧能力。框架与支撑两体系协同工作，刚度较大的支撑析架承担了大部分水平剪力，使得整个结构的侧移减少，由于受水平刚度很大的楼盖的制约，框架和支撑两系统的侧向变形协调一致，降低了支撑上部和框架下部的较大层间位移角的数值，从而使各层的层间位移角得到了有效的控制。框架-支撑体系作为一种双重抗侧力体系，即使在罕遇地震下支撑系统发生破坏，结构自动进行内力的调整，使框架结构承担相应的水平荷载，起到了两道抗震设防的目的，进一步增强了结构的安全度。由于受到支撑系统的影响，框架-支撑体系的钢结构房屋在建筑立面设计、门窗布置不像框架结构那么自由，并且经常与支撑的布置发生冲突。这也是框架-支撑结构体系最主要的缺点。
3.框架-剪力墙体系
框架-剪力墙体系是指在框架结构中布置一定数量的剪力墙，使框架与剪力墙协同工作，共同抵抗水平荷载的一种结构体系。在框架-剪力墙体系中，框架主要承担竖向荷载和少量的水平荷载，因此截面尺寸相对框架体系有所减少，但仍具有框架的平面布置灵活、使用方便等特点。同时由于剪力墙的存在，可以承担了80%以上的水平剪力，使结构的侧向刚度大大提高。框架一剪力墙体系仍作为一种双重抗侧力体系，并且框架与剪力墙两者协同工作，也使层间位移得到了很好的控制，减少了非结构构件在地震作用下发生破坏的可能性。由于剪力墙的侧向刚度很大，尤其是钢筋混凝土剪力墙，在地震时很容易造成应力集中，结构发生脆性破坏，通常的做法是在墙体中每隔一定间距设置竖缝。对于钢板剪力墙结构，应力集中相对较小，但仍能起到刚性构件的作用。
4.框架-核心筒体系
框架-核心筒体系是指将框架-剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体或者将框架-支撑体系中的竖向支撑沿核心区的周边布置，而在外侧周边设置钢框架的一种结构体系。框架-核心筒体系是高层建筑中广为采取的一种形式，近年来在多层钢结构房屋中也得到了应用。由于筒体的抗侧刚度很大，抗扭能力很强，故一般把它用作电梯间、楼梯间或卫生间。这样不仅提高了材料的利用率，在建筑上也达到了实用的效果。和框架-支撑体系、框架-剪力墙体系类似，筒体承担90%以上的水平力的作用和全部扭矩，竖向荷载则由核心筒和框架按一定的比例分配来承担。核心筒与框架的协同工作，同样很容易满足结构的层间位移以及整体变形的限值。虽然该体系中的核心筒的刚度很大，但其延性相对较差。尤其是在地震持续作用下，筒体很容易产生裂纹造成刚度下降，造成结构整体侧移过大。因此在强震地区要采取必要的措施或者改用筒中筒等体系。
5.框架-墙板体系
框架-墙板体系是以框架作为基本结构，沿建筑物的纵向、横向以及其它主轴方向布置一定数量的预制墙板的结构体系。框架一墙板体系中的预制钢筋混凝土墙板，每隔一定间距设置一条竖缝，这样就形成了许多并列的壁柱。它们具有很强的耗能能力，在强震下可以吸收大量的地震能，十分有利于抗震。但预制墙板应从结构底部到顶部连续布置，以免发生刚度突变。同时，该体系的用钢量不是十分的理想。
以上五种结构体系是多层钢结构房屋中最常见的基本结构体系，在同一个房屋中可以同时采取多种基本结构体系，即所谓的混合结构体系，比如框架-剪力墙-核心筒体系、框架-支撑一核心筒体系等。
6.结语
多层民用钢结构房屋的结构体系各有优缺点，但最主要的区别是结构的抗侧力体系不同，因而抗侧能力也不同。从框架体系、框架-支撑体系、框架-剪力墙体系到框架一核心筒体系的抗侧刚度依次增强，结构体系的选用也受到建筑功能、施工条件和结构造价的影响。上述的各种结构体系的适用高度均满足多层民用钢结构住宅的要求，但究竟选取哪一种结构体系，应从以下几个方面考虑：对于层数不多、抗震设防要求不高的建筑物，应优先考虑采取框架结构体系，对抗震设防要求较高的建筑物，宜优先考虑采取框架-支撑结构体系，因为其抗侧力效果显著且构造相对简单，为使建筑物内部具有较大的空间，可也优先考虑框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系这两种结构体系，对于支撑体系与建筑物的门窗发生冲突的结构体系，可能要采取其它结构的体系类型来解决这一问题。
【参考文献】
［１］吴静.高层建筑钢框架支撑形式的不同对其受力性能的影响[J].安徽建筑,2003,(01)．
［２］周学军.全新多层住宅钢结构体系的开发研究[J].钢结构, 2001,(06)．
［３］周学军,陈鲁.多层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J].钢结构,2003,(04)．
［４］梁栋.浅谈轻钢结构的设计与发展[J].山西建筑,2010,(07)．