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中高层钢结构住宅设计北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月武汉赛博园一期工程摘要：对已建成使用的武汉赛博园一期工程11层钢结构住宅楼的设计情况进行介绍。主要内容：规划与建筑设计、结构体系选用、结构分析、节点构造，工程的经济技术情况等。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月前言：现代科学技术的高速发展，以及人们对住宅的功能齐全、使用方便、居住舒适、安全节能、绿色环保、抗震性能优越等方面的要求，使国内外钢结构住宅会逐步替代混凝土、砌体结构的住宅，成为住宅产业的一支新生力量。对于钢结构住宅，赛博思公司已有较多的工程实例，比如：福建师大学生公寓，建筑面积1.1万平米，7层，层高3.6m；北京水利基础总队3＃住宅楼，建筑面积2×0.6万平米，6层，层高2.9m；北京亦庄青年公寓，建筑面积10万平米，6层，层高2.9m；等工程。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月工程概况武汉赛博园一期工程于2006年10月设计完成，目前已建成并交付使用，情况良好。该工程为板式中高层（地上11层）钢结构住宅楼，套型按经济适用房现行标准控制；一期工程由独立的6栋住宅楼组成，总建筑面积6.55万平米；工程照片：北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月工程概况结构概况：结构开间为6.6m，跨度5.1m+6.3m，属平面规则建筑体系；层高2.9m，室内外高差0.6m，房屋高度32.5m；阳台为凹阳台，设置在钢结构体系内。基本风压w0=0.35kN/m2；抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，建造于II类场地上，设计地震分组为第一组。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月规划与建筑设计赛博园一期工程总用地面积2.46ha，一期住宅面积55364.4m2，容积率2.424，建筑密度29.3%，绿地率44.3%，各指标均满足规范及当地规划部门的要求。规划鸟瞰图如图1。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月返首页赛博园一期工程鸟瞰图返回鸟瞰图北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月户型设计：在钢结构住宅户型设计中，除满足规范要求外，建筑设计更多思考的方面是结构等相关专业的协同，使其有较好的通用性及经济性。钢结构住宅的户型设计流程一般按照图2进行。武汉赛博园工程的基本套型如图3。相关链接：《体系化钢结构住宅开发模式的初步研究》北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月图2户型目标设计流程合理化整合、细部设计户型初步设计材料供应加工条件抗震设防等级等柱网、抗侧力单元、墙体构件、设备系统结构试算选择结构体系户型设计条件技术设计阶段常规设计阶段返回户型设计流程北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月返回标准户型图北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月主要工程做法和建筑构造部位工程做法符合标准情况外墙250厚加气混凝土砌块墙满足地区节能标准楼盖压型钢板模板现浇钢筋混凝土楼板，下设直卡式吊顶（石膏板）楼盖技术层总厚度250mm，楼板撞击声隔声满足标准要求分户墙200厚加气混凝土砌块墙满足防火、隔声标准要求户内隔墙150厚加气混凝土砌块墙和轻钢龙骨石膏板墙钢构件防火60%钢构件表面被砌体有效包覆，其余涂防火涂料满足构件耐火时间要求楼梯钢筋混凝土预制楼梯板外墙饰面面砖、涂料外门窗铝合金静电喷涂中空玻璃（门）窗满足地区节能标准主要工程做法北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月主要工程做法和建筑构造典型墙身大样图内墙节点图同层排水柱、支撑、外墙的综合解决北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月加气混凝土锯切块石膏板膨胀砂浆填缝普通防火涂料20厚泡沫胶联聚乙烯轻钢龙骨内隔墙膨胀型防火涂料钢板网内墙抹灰20厚泡沫胶联聚乙烯干硬性水泥砂浆填实25吊顶2%地漏...(5.800)2.900素混凝土挡水20100223057010022505301520雨水管排水立管地漏-0.0201151351400±0.000125125...(5.800)2.900压型钢板3019钢柱防火涂料抗裂砂浆钉钢板网内墙抹灰钢柱防火涂料15厚挤塑聚苯板抗裂砂浆钉钢板网外墙抹灰每两皮加气块2?6钢筋与钢柱焊10025011511520图10外柱的包覆吊顶(29.000)...(5.800)1520±0.000150～60053014509005201450900115135吊顶吊顶晾衣架阳台栏杆图11分户墙节点图12偏置内隔墙节点图6墙身大样一图7墙身大样二护角预埋件图8预制楼梯阳台门排水立管不锈钢地漏给水立管图9同层排水预制板晾衣架防火涂料伸入50mm1001005010020010010045011501100501001001005.7803155.800260x8=2080310106006001001001002012010...8.700...7.250负筋与收边焊接15厚挤塑聚苯板墙身大样图返回北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月分户墙节点加气混凝土锯切块石膏板膨胀砂浆填缝普通防火涂料20厚泡沫胶联聚乙烯轻钢龙骨内隔墙膨胀型防火涂料钢板网内墙抹灰20厚泡沫胶联聚乙烯干硬性水泥砂浆填实25吊顶2%地漏...(5.800)2.900素混凝土挡水20100223057010022505301520雨水管排水立管地漏-0.0201151351400±0.000125125...(5.800)2.900压型钢板3019钢柱防火涂料抗裂砂浆钉钢板网内墙抹灰钢柱防火涂料15厚挤塑聚苯板抗裂砂浆钉钢板网外墙抹灰每两皮加气块2?6钢筋与钢柱焊10025011511520图10外柱的包覆吊顶(29.000)...(5.800)1520±0.000150～60053014509005201450900115135吊顶吊顶晾衣架阳台栏杆图11分户墙节点图12偏置内隔墙节点图6墙身大样一图7墙身大样二护角预埋件图8预制楼梯阳台门排水立管不锈钢地漏给水立管图9同层排水预制板晾衣架防火涂料伸入50mm1001005010020010010045011501100501001001005.7803155.800260x8=2080310106006001001001002012010...8.700...7.250负筋与收边焊接15厚挤塑聚苯板加气混凝土锯切块石膏板膨胀砂浆填缝普通防火涂料20厚泡沫胶联聚乙烯轻钢龙骨内隔墙膨胀型防火涂料钢板网内墙抹灰20厚泡沫胶联聚乙烯干硬性水泥砂浆填实25吊顶2%地漏...(5.800)2.900素混凝土挡水20100223057010022505301520雨水管排水立管地漏-0.0201151351400±0.000125125...(5.800)2.900压型钢板3019钢柱防火涂料抗裂砂浆钉钢板网内墙抹灰钢柱防火涂料15厚挤塑聚苯板抗裂砂浆钉钢板网外墙抹灰每两皮加气块2?6钢筋与钢柱焊10025011511520图10外柱的包覆吊顶(29.000)...(5.800)1520±0.000150～60053014509005201450900115135吊顶吊顶晾衣架阳台栏杆图11分户墙节点图12偏置内隔墙节点图6墙身大样一图7墙身大样二护角预埋件图8预制楼梯阳台门排水立管不锈钢地漏给水立管图9同层排水预制板晾衣架防火涂料伸入50mm1001005010020010010045011501100501001001005.7803155.800260x8=2080310106006001001001002012010...8.700...7.250负筋与收边焊接15厚挤塑聚苯板偏置内隔墙节点内墙节点图返回北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月同层排水加气混凝土锯切块石膏板膨胀砂浆填缝普通防火涂料20厚泡沫胶联聚乙烯轻钢龙骨内隔墙膨胀型防火涂料钢板网内墙抹灰20厚泡沫胶联聚乙烯干硬性水泥砂浆填实25吊顶2%地漏...(5.800)2.900素混凝土挡水20100223057010022505301520雨水管排水立管地漏-0.0201151351400±0.000125125...(5.800)2.900压型钢板3019钢柱防火涂料抗裂砂浆钉钢板网内墙抹灰钢柱防火涂料15厚挤塑聚苯板抗裂砂浆钉钢板网外墙抹灰每两皮加气块2?6钢筋与钢柱焊10025011511520图10外柱的包覆吊顶(29.000)...(5.800)1520±0.000150～60053014509005201450900115135吊顶吊顶晾衣架阳台栏杆图11分户墙节点图12偏置内隔墙节点图6墙身大样一图7墙身大样二护角预埋件图8预制楼梯阳台门排水立管不锈钢地漏给水立管图9同层排水预制板晾衣架防火涂料伸入50mm1001005010020010010045011501100501001001005.7803155.800260x8=2080310106006001001001002012010...8.700...7.250负筋与收边焊接15厚挤塑聚苯板返回北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月200厚加气混凝土分户墙25011511520局部涂膨胀型防火涂料230100100230250厚加气混凝土外墙内含H175×175支撑构件铺钢板网抹灰柱□460×23020厚挤塑聚苯板柱、支撑、外墙的综合解决钢柱截面宽度为230mm，小于250mm外墙厚度，连同防热桥措施，做到了外墙—柱等厚设计，室内不露柱。返回北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月主要工程做法和建筑构造由于钢结构具有自重轻的特点，建筑设计在注意经济指标的同时，也尽量选用轻质材料，本工程上结构总恒载控制在8kN/m²以内（含二次装修荷载1kN/m²），仅为同类钢筋混凝土住宅的58%左右。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月结构设计：钢结构住宅的结构设计，除满足安全、适用、受力合理外，还要同时兼顾发挥钢结构的优势，兼顾施工的可行性、材料供应、安装工效、可控操作、现场检验等等要求，同时造价方面也是要重点考虑的因素，因此，钢结构住宅设计并不同于一般的住宅设计。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月结构设计－结构体系赛博思公司通过大量钢结构工程的设计实践，以安全、适用、经济为设计方针，一般采用的结构体系为：1）钢框架—混凝土抗震墙：利用楼电梯间、卫生间做组成抗侧力单元，承担了大部分的水平力，减小了钢框架的负担，同时降低了用钢量；2）钢框架—支撑：利用支撑做为抗侧力体系，施工速度快；3）纯钢框架结构：适合多层建筑，用钢量偏高。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月返首页结构设计－结构体系结合本工程的具体情况和以往的设计实践经验，对可能的结构体系进行了一系列的探讨，发现有如下一些规律：小柱网：该体系一般开间3.0~3.9m，跨度4~6m，因单柱负荷面积较小，梁柱截面亦较小，使得建筑处理十分方便，但同时该体系过分依赖于建筑师的户型设计，或者说只有当户型方案与结构计算密切配合时方可得出一个使用与结构都比较合理的方案。另外，当采用梁柱全栓连接节点时，较小的开间使梁柱节点过多，增加了高强螺栓数量降低了安装效率，但在多层住宅中有较优的用钢量。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月结构设计－结构体系大柱网：该体系一般开间和跨度均在6.0~7.2m之间，梁柱负荷面积的增大导致梁柱的截面增大，这需要建筑师巧妙的户型设计才能取得较好的使用空间。其平米用钢量在多层时与小柱网基本持平，在小高层时优于小柱网。北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司2008年11月结构设计－结构体系钢框架－混凝土核心筒：该体系一般利用楼、电梯间，卫生间的墙体构成抗侧力的筒体，刚度很大，可以承担大部分的水平力，钢结构部