结构体范文篇1

关键词：钢结构住宅结构体系住宅建筑

钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，是住宅建筑的重要组成部分；由于钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好（延性好）、施工速度快、工业化程度高、质量易保证、建筑布局灵活合理等优点，使其作为一种最具备“环保、节能、工厂化”的新型结构体系，在21世纪继续得到迅速发展。

一、钢结构住宅结构体系

钢结构住宅体系区别于传统体系住宅的内容主要是指主体钢结构承重体系、护墙和内隔墙体组成的围护结构体系以及楼板结构体系。

1.钢结构承重体系的分类及其类型选择钢结构体系的种类有多种，但应用于住宅的主要形式有以下几种：

（1）纯框架结构体系。纯框架结构体系是指沿纵横方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件组成的结构体系。其特点为：可以形成较大使用空间，平面布置灵活，适应多种类型的使用功能，结构各部分刚度比较均匀，构件易于标准化、定型化、装配化，构造简单，易于施工；但是抗侧移刚度小。常用于层数不超过12层的建筑。

（2）钢框架-支撑结构体系。框架-支撑体系是在框架体系中的部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带竖向支撑的支撑框架，或在框架体系中内部设置若干榀仅承担竖向荷载的带竖向支撑的排架结构，周边则为刚接框架。这种体系具有良好的抗震性能和较大的侧向刚度，支撑结构起着剪力墙的作用，承担大部分的水平力。适用于30-40层的高层住宅结构。

（3）钢框架-剪力墙（筒体）体系。钢框架-剪力墙结构体系是指一般在钢框架内采用带竖缝的钢筋混凝土抗震墙板或内埋钢支撑的预制钢筋混凝土墙板，它可与室内横隔墙结合布置，形成房屋的主要抗侧力构件；当外部的钢框架采用3-4米左右的密柱、深梁组成钢框筒时，为钢框筒-筒体结构体系。最大适用高度较高。

（4）空间错列桁架结构体系。空间错列桁架结构体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。是一种经济、实用、高效的新型结构体系。通常用于15-20层的住宅建筑。

2.围护结构体系

围护墙体及隔墙等均应采用轻质材料或幕墙等，同时应有将墙体风力或地震作用传给框架的可靠传力体系或墙骨架体系；外墙可采用蒸压轻质加气混凝土墙板(ALC板)、SRC复合保温墙板、钢丝网复合保温板轻质复合墙板，内墙材料一般采用加气混凝土轻质墙板、轻钢龙骨石膏板、ALC轻质砌块等。屋盖体系尽量采用有檩体系，屋面材料可与楼面相同，也可采用彩色压型钢板防水屋面系统，该系统特点为：具有良好的防水防腐效果、屋面隔热保温性能好、可以丰厚建筑物的外形。

3.楼板结构体系

楼面结构由钢梁和楼面板组合而成。钢结构住宅结构中，楼板必须有足够的刚度、强度和整体稳定性，还要具有较好的隔声、防火和防腐性能，目前楼板结构一般有以下几种形式：

（1）压型钢板混凝土组合楼板。由于要满足楼板1.5小时的防火要求，其上须浇80厚的混凝土，采用蝶型压型钢板楼板总厚度将达130～150mm；由于组合楼板担负着传递水平力的作用，故而钢梁与压型钢板连接处应设置必要的栓钉，设计时考虑钢梁与楼板的组合作用，可显著提高梁的承载力及稳定性，有效降低梁高。

（2）预制预应力混凝土叠合楼板。预制预应力混凝土叠合楼板是指钢梁与预制预应力混凝土薄板连接，上浇混凝土薄板从而形成叠合装配整体结构，其中预制的单个构件在工厂制造，然后将其运至现场装配；这种结构的主要优点是：机械化程度高、工期短、可采用预应力技术及高强度钢材、预制部分体积小、重量轻、运输吊装方便；可以降低楼板造价

（3）现浇楼板采用工具式支撑楼板，其优点是整体性好、装修方便、但模板较费，钢筋与钢梁的连接和构造比较复杂，且施工周期较长，同时为保证混凝土楼板与钢梁的共同作用，钢梁上翼缘也必须设置必要的栓钉。

二、钢结构住宅体系的经济分析及应用

钢结构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,主要体现在以下方面。

1.设计制造周期短,设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短;同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现场的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精确度,可以大大减少项目建设周期。

2.能够合理布置功能区间

与传统住宅建筑相比较，可以采用大开间柱网布置,使建筑平面利用非承重墙体灵活分隔室内空间,形成开放式住宅。同时,可以利用钢结构连接简单的特点,在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小,可以增加使用面积,提高使用率。

3.承载强度高,抗震性能优越

相同的荷载,钢结构截面最小，相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,由于钢结构重量轻，其本身所受的地震作用小，且钢材具有高延性,有较好的耗能能力；因此,抗震性能好,结构安全度高。

4.施工方面优势突出

钢结构的大部分构件在工厂生产,运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，在我国北方地区施工时与现浇钢筋混凝土相比其不受施工季节的影响；施工现场作业量小,减少了施工临时用地,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平；由于钢结构本身可作为劲性结构承担结构荷载和施工荷载,施工时可以节省支模、拆模的材料,由此降低成本,大大加快施工速度。

5.综合造价低

钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重比较轻,地基的处理比较容易,基础型式简单,可以降低基础的造价；钢结构施工机械化高的特点,减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。从经济效益角度讲，楼层越高，造价越低；规模越大，成本越小，6－7层的多层成本最高，但综合效益十分可观。

6.符合住宅产业化和可持续发展的要求

钢结构适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进的成品集合在一起,实现综合成套应用,将设计、生产、施工安装一体化,提高住宅的产业化水平。钢结构比传统结构的拆除更容易实施,钢材回收利用率高、拆除成本低、污染较小,符合可持续发展的要求。

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一、人体的环节与运动链

1、环节：是指人体的某一部分（如：头、躯干、上肢和下肢）或肢体的某一部分（如：肩、肘、手、髋、膝、足等）。能以关节为转动轴进行运动的部分称之为环节。拿法是运用各种手法，制约环节使其整体失去反抗能力的技术。

2、运动链：把若干环节借助关节使之按一定顺序衔接起来便成为运动链。它是传递肌肉力量的结构。根据运动链的结构特征可分为开放链与闭锁链两类。

（1）开放链：两个以上环节组成的运动链，其终端（最后一个环节）游离，称为开放链。例如，两臂就是典型的开放链。（2）闭锁链：是指首尾相连形成闭合状态，末端没有游离的环节。在闭锁链中，某一环节的运动，通常会引起另一些环节的运动，各环节之间都有着力学的相互传递关系。例如：两脚站立在地面上时，两条腿就属闭锁链。腿部肌肉收缩产生力量作用于地面。地面反作用力又施于两腿，会引起两条腿各部环节的运动。当一脚抬起时，该腿也就成为了开放链。拿法主要是制约开放运动链各环节（特别是末端的两手）的技术。

二、关节的种类与特征

骨与骨以结缔组织相连结构成关节，根据连结的性质和活动情况，关节可分为不动关节、半关节和可活动关节三类。我们通常讲的关节是指可活动的关节。人体主要的关节有：肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节、踝关节等六大关节。

1、关节的运动：人体的关节运动一般都是旋转运动，即围绕着某个关节轴来进行的。关节运动可分为五种：（1）屈伸，（2）水平屈伸，（3）内收，（4）外展，（5）旋转和环转。

2、关节的分类：按关节运动轴的数目是关节分类的常用方法，此方法可将关节分为：单轴关节、双轴关节和多轴关节三类。

（1）单轴关节：通常指运动环节，绕额状轴（左右轴）做屈伸运动（如：滑车关节和车轴关节等，指关节就是典型的单轴关节）。

（2）双轴关节：双轴关节的活动性较单轴关节大，分为椭圆关节和鞍状关节。双轴关节可使运动环节进行屈伸、内收、外展和环转运动（如：桡腕关节、拇指腕掌关节等）。

（3）多轴关节：多轴关节有三个以上的运动轴，使构成关节的骨可作多种方向的运动（如：球窝关节、杵臼关节和平面关节，肩关节是典型的球窝关节）。

3、关节运动幅度与运动特征：关节运动幅度是指从一个动作开始到结束时，某一关节处两个运动环节之间运动范围的极限角度。影响关节运动幅度和稳固性的因素有：（1）关节面大小的差异，（2）关节囊的厚薄与松紧度，（3）关节韧带的多少与强弱，（4）关节周围的骨结构，（5）关节周围肌肉的力量以及伸展性和弹性等。

关节运动的特征：关节在围绕运动轴转动时，都可表现出在一定角度内为相对最强点，超过这一角度时则为相对最弱点，在最弱角度时是拿法应用的最佳时机。

三、肌肉在骨骼上的配布规律

肌肉在骨骼上的排列方式都是以相互对抗的形式配布于关节运动轴的两侧。也就是说，关节的任何一个运动轴总是有与肌拉力方向相反相成的两组肌肉群。单轴关节一般只有屈和伸两组肌群（如指关节等）；双轴关节有屈伸、外展和内收肌群（如腕关节等）；多轴关节除了具有屈、伸、外展、内收肌群外，还有回旋和外回旋肌群（如肩关节等）。

人体肌肉的配布特征还与直立行走以及劳动特点有关：例如人体上肢肌由于劳动的需要，故屈肌比伸肌力量强大；手部肌肉较足部肌肉分化程度高，且灵活；为维持直立克服重力的影响，颈背部、臀部以及大腿前侧和小腿后侧肌群的伸肌力量较屈肌大并且发达。

四、了解肌拉力线和关节轴的关系，确定不同肌肉的功能

第一步：要熟悉肌肉在骨骼上的起点与止点。

第二步：了解肌肉工作的定点与动点，来确定肌肉工作的条件。以肌肉起点为固定点的称近固定；以肌肉止点为固定点的称远固定。肌肉在近固定或远固定条件下收缩，虽属同一组肌群收缩，但表现出的力学变化却不一样。

第三步：确定肌拉力线，方法是从肌肉动点到定点的连线。

第四步：确定肌拉力线与关节运动轴的相关位置。

以上四步，是了解不同部位肌肉在引起关节运动时发挥作用的主要方法。需要提示的是：人体各环节的位置在运动中是经常变化的，这就意味着肌拉力线与关节运动轴的关系也会发生变化，环节在这一位置时可能是相对最强点，当到了另一位置时可能就是相对最弱点。

五、肌肉工作的协调关系

人体各环节的运动，无论是简单运动还是复杂运动，都是由许多肌肉在神经系统支配下共同活动的结果。根据肌肉在运动中所起的不同作用，把它们分为原动肌、对抗肌、中和肌和固定肌。其中，原动肌在完成某一动作中起主要作用，借助它的主动收缩完成运动；而对抗肌与原动肌作用相反，它起着调节原动肌收缩的作用。环节运动时，要求各肌肉群之间要有一个协调关系，但这种协调关系并不是固定不变的，它随着运动的需要而起变化。

六、单关节肌与多关节肌的工作特征

肌肉根据跨过关节的数目可将肌肉分为单关节肌和多关节肌。跨过一个关节的肌肉叫单关节肌；跨过两个或两个以上关节的肌肉叫多关节肌。

1、单关节肌工作：单关节肌的功能一般情况下，只对单一的关节起作用，完成屈或伸运动。但实际上，促使环节运动的肌肉数量很多，而且它们对骨杠杆所起的力学作用可随着杠杆位置的变化而不同。因此，在实际的环节运动中，多数情况下是以多关节肌工作为主要特征。

2、多关节肌工作：多关节肌是指跨过二个或二个以上关节的肌肉。所以多关节肌要比单关节肌长些。多关节肌工作时，如果仅对一个关节起作用，则比较有利，发力大，引起环节运动幅度也大，对该关节的伸展性也充分，这是多关节肌比单关节肌优越的地方。如果在完成环节运动时，同时作用于两个关节或多个关节时，就会感到力量不足。当对其中一个关节发挥作用后，对另一个（或其余）关节就不能充分发挥作用。这种现象称为多关节肌的“主动不足”。另外，当多关节肌被拉长伸展时，已在其中一个关节被拉长后，在另一个（或其余）关节就不能充分拉长，这种现象又称为多关节肌的“被动不足”。

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【关键词】：节能与结构一体化、节能、IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系

中图分类号：TE08文献标识码：A

建筑节能与结构一体化技术是指集保温隔热功能与墙体围护结构功能于一体、墙体不需另行采取单独的保温措施即可满足现行建筑节能标准的建筑节能技术。相比传统的外墙外保温技术，节能与结构一体化技术不仅能有效解决保温体系与建筑主体同寿命问题，而且在抗震、安全等性能方面也得到了加强，能同时满足建筑、防火等要求，是建筑节能发展的方向。目前，一体化技术呈多样化发展趋势，各种新技术、新产品不断涌现。各地要结合自身资源优势、技术经济条件、建筑结构特点等，搞清哪种技术在当地最适合发展、最具应用前景，合理确定当地的一体化主导技术。IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系就是目前比较成熟的一体化体系。下面以IPS结构自保温体系为例，简单分析建筑节能中的节能与结构一体化的发展方向。

IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系是以工厂制作IPS板为保温层，施工时将钢丝网架保温板置于外模板内侧，并在钢丝网架保温板上采用φ6钢筋作为锚固连接件，钢丝网架保温板两侧同时浇筑混凝土后而形成的结构自保温体系。IPS板是XPS（EPS）单面钢丝网架板的简称，是由单面起构造作用的镀锌钢丝网片与穿透XPS（EPS）板的镀锌钢丝通过自动化生产线焊接，且由界面砂浆包覆的三维钢丝网架保温板。IPS板在工厂即用界面砂浆层包覆，不但提高了保温材料防火性能，而且能够增加保温板与混凝土的粘结力；保温板外侧均匀设置预制挂式混凝土垫块，使保温板与钢丝网片之间距离得到了有效控制，既保证了钢丝网片的混凝土保护层厚度，又防止了保温板在混凝土现场浇筑过程中受内侧侧压力向外的偏移。IPS板通过外侧钢丝网片、腹丝和连接件与基层墙体钢筋牢固连接并浇筑在一起，实现了墙体保温与结构同步施工，减少了施工工序，具有保温效果好、防火性能优良和建筑保温与墙体同寿命等优点。

IPS结构自保温体系适用于8度及8度以下抗震设防地区新建、改建和扩建的民用建筑现浇混凝土剪力墙节能工程。近年来，该体系作为节能与结构一体化的成功范例，在山东、河北等多省的工程中大量应用。IPS结构自保温体系之所以被广泛接受，是与该技术能够同时兼顾多个方面密不可分的。

首先，符合节能与结构一体化的技术要求。节能与结构一体化的保温系统的受力构件与主体围护结构为一整体，其寿命与钢筋混凝土围护结构相同，有效解决保温体系与建筑主体同寿命问题，为永久性保温，其保温层可以与建筑物同寿命，无需维护及更换。

第二，IPS板通过外侧钢丝网片、腹丝和连接件与剪力墙钢筋牢固连接并浇筑在一起，实现了墙体保温与结构同步施工，主体施工完毕的同时保温材料施工完毕，减少了施工工序，缩短了施工工期，由此带来的一系列管理成本、财务成本、人工费等影响促使开发成本降低。

第三，IPS剪力墙自保温体系的内外侧均为现浇混凝土，整体墙体形成结构自保温体系。这样一来解决了目前普通采用外墙粘贴、外挂保温层技术易产生裂缝、空鼓、渗漏、脱落等隐患及寿命短造成后期产生大量建筑垃圾和大量维修投资的问题，以及由此产生的消防隐患，提高了房屋的抗震性能，是从根本上保证建筑工程质量和消防安全的重要途径。

第四，IPS结构自保温墙体的现浇混凝土采用自密实混凝土，保证了混凝土密实。这种混凝土不需要振捣，避免了振捣对模板产生的磨损，增加了结构设计的自由度，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构，且大幅度缩短浇筑混凝土所需要的时间，工人的劳动强度及数量也因此大幅度降低；混凝土的表面质量良好，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。因此，这种墙体从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低了成本。

根据《山东省建筑节能“十二五”发展规划》，“十二五”期间山东省将逐步推行居住建筑节能75%、公共建筑节能65%的设计标准，积极发展低能耗建筑和绿色建筑，实现建筑节能量占全社会节能量28%以上的目标。这些工作的推进和目标实现，有赖于建筑节能相关技术支撑体系的充实和发展，特别是对不同形式保温体系的研发和应用提出了更加迫切的要求。一体化技术是一种成熟适用的建筑节能技术，可广泛应用于各种类型和结构形式的民用建筑，目前在山东、河北等省市在逐步的推广使用中。多年的研究和实践证明，从国家的节能减排政策来看，节能与结构一体化将会是一场建筑革命，是建筑结构体系发展的重要方向，是对传统建筑节能设计和施工工艺的一次重大变革。

参考文献:

[1]周卫国，如何定义建筑节能与结构一体化，《中国建设报》，2011-11-24

[2]罗能,朱国卓.墙体材料节能技术发展初探.《浙江建筑》,2010,01期