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随着现代住宅的产业化要求,以及工业化“制造”房屋代替传统的“建造”房屋的概念诞生,使得“轻钢结构体系”逐渐走近了低层住宅。钢结构低层独立住宅结构体系分为轻钢框架结构体系和轻钢龙骨结构体系两种。
传统认为,钢框架结构体系由于抗侧移能力差,适用于较为规整的建筑形式。为了验证轻钢框架结构体系是否适用于错层别墅,本文通过建立一个错层的钢框架独立住宅的有限元模型分析其受力情况,得出由于低层住宅中,所受水平荷载相对不大,所以此钢框架结构体系的抗侧移能力较为理想,结果证明,轻钢框架结构体系只要设计合理,是适用于复杂的低层住宅中的。
虽然有研究人员指出,轻钢龙骨结构适用于大开间结构,但也有人指出,国外的轻钢龙骨结构体系大多用于小开间和小跨度门窗洞的建筑形式房屋,一味追求大开间是一种浪费。针对这一争议,本文通过建立一个大开间、大跨度门窗洞的轻钢龙骨结构体系有限元计算模型进行分析这种结构体系形式是否适用于大空间房屋。结果证明,由于组合龙骨梁柱截面展开,截面惯性矩大,在理想状态下受力性能良好,通过在大跨度门窗洞两旁设立组合龙骨柱、在大空间上方设立组合龙骨梁与密立柱和托梁相结合的轻钢龙骨结构体系能较好的实现大开间和大跨度门窗洞的建筑形式。
为了证实轻钢龙骨结构体系是否真如有些资料所言那般整体性好,抗震性好,节省钢材,造价低,适宜在我国大力推广。本文根据设计一套建筑设计相同的复式低层独立住宅,建立轻钢框架和轻钢龙骨两种不同的结构体系形式的计算模型,用大型通用计算机辅助分析软件ANSYS做静力和动力分析,试比较两种结构孰优孰劣。通过这两个结构体系的有限元模型在静力作用和地震作用下的位移云图和时程位移曲线图,我们可以得知,在用钢量大致相同,荷载相当的情况下,轻钢龙骨结构体系房屋比轻钢框架结构体系房屋的整体受力性能稍逊一筹。