无比钢住宅的设计与研究

周 伟 （安徽安粮地产有限公司，安徽 合肥 230061）

无比钢住宅的设计与研究

周 伟 （安徽安粮地产有限公司，安徽 合肥 230061）

无比钢（Web Steel）住宅是由冷弯薄壁钢制作而成的梁、板、柱、连接件等构件连接而成的新型住宅，无比钢住宅具有使用寿命长、工业化程度高、施工工期短、节省基础及结构主体造价、得房率高、房间平整等优点越来越得到认可和普及。由于无比钢细部结构复杂，传统的有限元软件较难分析和计算，文章以STR AT三维有限元软件进行3层坡屋顶住宅建模计算分析。

无比钢住宅；工业化；有限元计算；

随着人民生活水平的提高，住宅多样化的选择，越来越多的人离开城市的高层住宅选择在城郊和农村的别墅和多层住宅居住。传统的砖混、框架结构等住宅由于材料需求量大、机械化受限、人工费增加及工期较慢费时费力等缺点限制了多层住宅的发展。无比钢结构住宅能提高施工速度和效率，从而降低施工成本，提高项目盈利水平，该技术体系的建筑构件主体是小型桥架，它是由镀锌冷弯高频焊接的轻型薄壁中空方管（矩型管）和三角形的V型连接件构成。

图1 无比钢住宅示例

图2 无比钢外墙体系

根据现行的国家、地方规范和行业标准进行设计和荷载输入，根据《低层冷弯薄壁型钢建筑技术规程》（JGJ227-2011）第5.1.1条和第5.1.2条的规定，竖向荷载应由承重墙体的立柱独立承担，水平荷载应由抗剪墙体承担，可以在两个方向分别计算水平荷载。每个主轴方向的水平荷载由该方向的抗剪墙体承担，可根据抗剪刚度大小按照比例分配，并考虑门窗洞口对墙体抗剪强度刚度的削弱的作用。

计算时，预估各截面的基本参数如下表（单位mm）。

序号 部位 类型 矩形钢管截面（b1×h1×t1）桁架高度H、B 备注1 柱 A 40×40×1 150 2 柱 B 40×40×1 150、150 双拼，用于转交处、门窗洞口3 柱 B 40×40×3 150、150 双拼，门厅处4 梁 A 40×40×2 316 5 梁 B 40×60×2 316、150 双拼，用于大跨处

图3 桁架截面图

图4 无比钢住宅三维模型

根据分析得出以下结论：

横向桁架梁：最大应力为0.79＜1.0，满足要求。

纵向桁架梁：最大应力为0.68＜1.0，满足要求。

挠度限值L/250=7200/250=28.8mm。

两端固结时：最大位移为3.32mm＜28.8mm，满足要求。

两端铰接时：最大应力为3.73mm＜28.8mm，满足要求。

立柱压应力比：0.5558、0.5218、0.5477、0.5809、0.6046，满足要求。

立柱剪应力比：0.0332、0.0332、0.0332、0.0332、0.0332，满足要求。

剪撑正应力比：0.0309、0.0309、0.0309、0.0309、0.0309，满足要求。

以上计算结果图示见图5，图6。

图5 桁架应力图

图6 桁架挠度图

本文主要对典型的3层无比钢住宅进行建模分析，并按照市场上工业化的预制构件进行模拟计算，得出构件的内力及位移计算均能满足要求并存在一定富余。通过工厂化生产能够进一步提高生产安装效率，节约建造成本。由于无比钢结构住宅的良好的无缝墙体，完整一体、受力均匀的链接，更利于抗震和节能，也是以后被动房、恒温房的发展方向。

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屋隙流光，使人觉得建筑仿佛就是一个容器，沉没在盛满光的水里，每当容器出现缺口空隙时，光就悄悄的通过这些空隙流淌入室内，溢满整个空间。如何设计好空隙的位置、空隙的尺寸以及空隙的形状等，关系到我们作为建筑师如何更好地将光引入室内，创造合适优美的光环境。除了上文提到光之教堂，还有很多利用洞口光影营造出震撼人心空间的例子。然而，现实中也有一些“反面教材”，比如前一阵子新闻报道深圳图书馆，一味追求图书馆的明亮而采用大片玻璃幕墙，不考虑深圳日照环境，结果造成了图书馆阅览室暴晒，市民打伞看书的笑话。所以，我们要弄清每个洞口或每个窗口的开设位置、角度及形式，创造良好的光环境，让光成为赋予空间精神的灵魂，而不是抹杀空间效果的杀手。

参考文献

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TU391

A

1007-7359（2016）05-0112-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.033

周伟（1985-），安徽阜南人，毕业于合肥工业大学，硕士，工程师。