某工程是一座兩層的裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅樣板房，位于武漢市陽邏經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，總建筑面積為132.3 m2，建筑高度為8.8 m，層高為3.6 m。

1.結(jié)構(gòu)體系

1.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

主體結(jié)構(gòu)體系采用梁通長柱斷開的分層裝配框架支撐體系，其Tekla分析模型如圖2所示。結(jié)構(gòu)體系的框架由方管柱、H型鋼梁組成，鋼柱在鋼梁處截斷并密布于梁上或梁下，柱截面能得到有效的減小，柱與梁通過高強(qiáng)螺栓連接，只承受上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向荷載、；結(jié)構(gòu)體系的支撐由圓管組成，設(shè)置在部分柱之間，與柱組成支撐片，用于承受水平荷載，結(jié)構(gòu)體系荷載傳遞路徑如圖3所示。

該結(jié)構(gòu)體系的支撐采用工廠全焊接形式的新型裝配式支撐片結(jié)構(gòu)，如圖4所示，支撐采用圓管，布置在兩根柱子之間，呈交叉狀。支撐片結(jié)構(gòu)共有12根構(gòu)件，包含2根方管柱和10根圓鋼管，支撐片采用工廠整體預(yù)制形成一個部件，既保證了支撐片的質(zhì)量，又提高了現(xiàn)場裝配速度。

該結(jié)構(gòu)體系梁柱節(jié)點采用新型連接節(jié)點，如圖5所示，梁柱連接處，方管柱通過十字柱轉(zhuǎn)換與H型鋼上翼緣連接，有效避免了方管柱與H型鋼上翼緣直接相連而需要加寬或局部加寬梁翼緣截面，有效減小了節(jié)點占用空間，梁截面翼緣寬度可隨之減小，該工程所選用鋼梁翼緣寬度僅為124 mm。梁柱鉸接是螺栓連接比較容易實現(xiàn)的一種方式，不需現(xiàn)場焊接，提高了裝配化程度。

該結(jié)構(gòu)體系的部件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)的方式，促進(jìn)了建筑系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的形成；現(xiàn)場采用全螺栓連接的裝配化施工，施工速度更快，進(jìn)一步縮短了建設(shè)周期；梁柱截面尺寸的減小，不僅提高了住房空間，而且還可將梁柱藏于墻內(nèi)，解決了柱外露影響美觀的問題。

1.2 主體結(jié)構(gòu)計算

該工程標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置如圖6所示，采用MIDAS/Gen軟件對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，梁、柱采用梁單元進(jìn)行模擬，支撐采用桁架單元進(jìn)行模擬。柱在梁處斷開，柱兩端為鉸接；梁通長設(shè)置，梁兩端為剛接[3]。基本風(fēng)壓取0.35 kN/m2，抗震設(shè)防烈度為7度，根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定荷載及荷載組合，經(jīng)反復(fù)試算，根據(jù)每次試算的結(jié)果調(diào)整結(jié)構(gòu)的布置及構(gòu)件尺寸，使結(jié)構(gòu)整體逐步達(dá)到設(shè)計要求，其計算分析模型如圖7所示，經(jīng)分析后構(gòu)件截面選取見表1。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝

安裝采用柱梁構(gòu)件逐層順次安裝，有效減少了高空作業(yè)，其中裝配式支撐片作為一個部件整體安裝，在提高安全性的同時大大改善了施工效率，施工安裝速度快、工期短、優(yōu)勢明顯，安裝過程如圖8所示。

2.圍護(hù)體系

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用蒸壓加氣混凝土板(ALC板)，其具有良好的保溫隔熱性能、隔音性能和耐火性能，遇火不產(chǎn)生有害氣體，環(huán)保健康，ALC板質(zhì)輕但內(nèi)配有鋼筋[7]，可打釘可掛物，使用安全，還可預(yù)制開槽，預(yù)埋電線開關(guān)。

外墻采用鋼結(jié)構(gòu)兩邊橫排外掛100 mm厚ALC板，將梁和柱藏在墻內(nèi)，外墻共300 mm厚，外墻斷面如圖9所示；內(nèi)墻采用豎排內(nèi)嵌ALC墻板，帶支撐的內(nèi)墻采用新型復(fù)合墻板，其構(gòu)造如圖10所示。外掛ALC墻板對主體鋼結(jié)構(gòu)的承載力和剛度的提高較小，可近似忽略，而內(nèi)嵌ACL墻板墻體對于主體鋼結(jié)構(gòu)的剛度和承載力貢獻(xiàn)較多，在設(shè)計中應(yīng)予以考慮。

ALC板與鋼結(jié)構(gòu)的連接和板縫處理按圖集06CG01和06CJ05《蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土(AAC)砌塊和板材結(jié)構(gòu)構(gòu)造》[]處理，而外墻板與鋼結(jié)構(gòu)采用勾頭螺栓新型連接方式，其連接節(jié)點如圖11所示，鉤頭螺栓與鋼板連接件通過U形槽掛鉤連接，避免現(xiàn)場點焊，從而避免了雙側(cè)掛板時鉤頭螺栓與角鋼連接件無法焊接的情況，保證了現(xiàn)場施工的可操作性，提高了施工速度和施工質(zhì)量；而且鉤頭螺栓與開U形槽的鋼板連接件采用物理連接，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的連接屬于柔性連接，從而減少了主體結(jié)構(gòu)受力變形導(dǎo)致的墻板開裂。

3. 樓 板

該工程采用新型空腹密肋樓板，由標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)芯、現(xiàn)澆鋼筋混凝土縱肋、現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫肋，彼此構(gòu)成正交網(wǎng)肋空腹樓蓋，可實現(xiàn)不設(shè)次梁大跨度布置，如圖12、圖13所示。該工程單層樓板體積12.3 m3，而混凝土僅用了7.4 m3，減少了混凝土用量。

新型空腹密肋樓板的縱肋的上、下兩根鋼筋在工廠預(yù)制成平面桁架片，現(xiàn)場用專用固定件將樓蓋鋼筋網(wǎng)快速固定于鋼托座之上，然后在托座上放置標(biāo)準(zhǔn)芯塊，最后樓板整體現(xiàn)澆混凝土，鋼托座充當(dāng)模板及受力構(gòu)件，施工完畢可拆除，綠色環(huán)保且可循環(huán)利用。新型空腹密肋樓板工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、不需腳手架、不需木模板、大輻減少鋼筋綁扎量，具有安裝速度快、人工成本低、工期短等優(yōu)點。

該工程所采用的裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，其所有的梁、柱、支撐及墻板和屋面板均為工廠預(yù)制的部件、部品，而且在分層裝配框架支撐結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些創(chuàng)新，新型的梁柱節(jié)點有效減少了

梁截面翼緣寬度，梁和柱都可藏于墻內(nèi)，解決了凸梁凸柱的問題；裝配式支撐片在工廠制作，不僅保證了質(zhì)量，而且提高了裝配速度，進(jìn)一步縮短了工期；新型空腹密肋樓板，減少了混凝土用量，樓板自重大為降低，同時還能實現(xiàn)不設(shè)次梁，大跨度布置，增加了房屋凈空高度，工廠預(yù)制鋼筋桁架片能實現(xiàn)現(xiàn)場快速安裝；外墻板采用兩邊外掛ALC的形式，ALC板生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，性能優(yōu)異且取材容易。該體系滿足了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場裝配化的工業(yè)產(chǎn)品要求。

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