多層輕鋼結(jié)構(gòu)樓蓋的設(shè)計與經(jīng)濟性比較(二)

字號:

(二)現(xiàn)澆整體混凝土樓蓋
    現(xiàn)澆整體混凝土樓蓋是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常用的一種樓板,也是設(shè)計及施工人員最為熟悉的一種結(jié)構(gòu)形式。它的一些主要優(yōu)勢是:
    (1)施工工藝簡單,取材方便,造價低廉,適用范圍廣。
    (2)平面整體剛度大,抗震性能好。
    (3)和鋼梁共同工作,形成組合梁,可減小梁截面的高度。
    (4)不受房間形狀的限制,開洞方便,便于設(shè)備和管道的垂直鋪設(shè)。
    (5)取消了壓型鋼板,減少了用鋼量。
    盡管它有以上許多優(yōu)點,但在多高層結(jié)構(gòu)的樓板設(shè)計中并不常用,主要是由于以下幾點不利因素:
    (1)自重較大,現(xiàn)場濕作業(yè)多,現(xiàn)場凌亂。
    (2)它需要傳統(tǒng)的模板支撐系統(tǒng),阻礙下部交通,支模拆模比較繁瑣。
    (3)混凝土澆筑完成后,不能及時為后續(xù)工作提供條件。
    (4)樓板混凝土的硬化需要較長的時間,對工期的影響較大。
    (三)SP預應(yīng)力空心板樓蓋
    SP板是引進美國SPANCERETE公司的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的大跨度預應(yīng)力混凝土空心板;典型的SP板此所示。SP板既可用作樓板,又可用作墻板,能很好地滿足房屋的建筑和結(jié)構(gòu)的要求。以SP空心板做為樓蓋有以下一些優(yōu)點:
    (1)跨度大、承載力高。SP板通過板和板之間的共同作用可以承受較大的集中荷載。另外,SP板采用預應(yīng)力鋼絞線作為受力主筋,其跨度可達18米,可滿足各種結(jié)構(gòu)的需要。
    (2)任意切割,不受建筑模數(shù)限制。建筑上布局靈活,造型美觀,設(shè)計多樣化。
    (3)外觀尺寸準確,平整度好。由于該板材為機械成形,表面平整,外形美觀。其表面平整度誤差能控制在2毫米以內(nèi),長寬誤差也都均能控制3毫米以內(nèi)。
    (4)施工安裝快捷,縮短施工期。
    (5)抗震性能強;在地面加速度、場地等其他條件相同的情況下,SP板建筑物的延性較好,抗震性能接近于鋼筋混凝土剪力墻。日本神戶大地震后,曾對SP板房屋建筑做了調(diào)查,結(jié)果表明其抗震性能好,震害較輕。
    (6)用鋼量低。該板采用預應(yīng)力鋼絞線,無分布筋和其它構(gòu)造筋,與北京市相同規(guī)格和承載力的標準圓孔板相比,其用鋼量減少近一半。
    SP預應(yīng)力空心板樓蓋也有一些不足之處:
    (1)跨度大,運輸和吊裝的難度也較普通的預應(yīng)力圓孔板大,如果不加以注意,容易造成SP板意外的損壞。
    (2)現(xiàn)澆混凝土樓板相比,平面內(nèi)的整體剛度較差,SP板之間是用細石混凝土或砂漿灌板縫的方式來連為一體的,質(zhì)量不易保證。
    (3)SP空心板在使用過程中板與板之間易出現(xiàn)縱向裂縫,影響美觀。
    (四)混凝土疊合板樓蓋
    混凝土疊合板是將預制鋼筋混凝土板支撐在工廠制作的焊有栓釘剪力連接件的鋼梁上,在鋪設(shè)完現(xiàn)澆層中的鋼筋之后澆灌混凝土,當現(xiàn)澆混凝土達到一定的強度時,栓釘連接件使槽口混凝土、現(xiàn)澆層及預制板與鋼梁連成整體共同工作,形成鋼-混凝土疊合板組合梁,預制板和現(xiàn)澆層相結(jié)合形成疊合板。預制板按照設(shè)計荷載配置了承受承受正彎距的受力鋼筋,并伸出板端,現(xiàn)澆層中在垂直于梁軸線方向配置了負彎距鋼筋。負鋼筋和伸出板端的鋼筋(也稱胡子筋)還同時兼作組合梁的橫向鋼筋抵抗縱向剪力。預制板既作為底模承受現(xiàn)澆混凝土自重和施工荷載,又作為樓面板的一部分承受豎向荷載,同時還作為組合梁翼緣的一部分參與組合梁的受力。
    它的主要優(yōu)點是:
    (1)用預制板代替了模板,取消了腳手架,使施工速度加快。
    (2)免去了支模的工序,不中斷下部交通,便于立體交叉施工。
    (3)取消了在預制板端預留凹槽,并附設(shè)構(gòu)造鋼筋的傳統(tǒng)復雜構(gòu)造作法。
    (4)疊合板組合樓蓋具備一般組合樓蓋(現(xiàn)澆混凝土樓蓋)的良好受力性能。
    (5)疊合板和鋼梁組合,可以提高了鋼梁的抗彎剛度,減少截面高度,增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
    (6)它具有輕型大跨,預制裝配,快速施工等特點,符合現(xiàn)代結(jié)構(gòu)要求。
    三、輕鋼結(jié)構(gòu)中常用樓蓋的經(jīng)濟性比較
    下面結(jié)合某工程的設(shè)計,對不同形式樓蓋的經(jīng)濟性進行了比較。
    (一)設(shè)計的基本條件
    四川成都一家具展銷城,該工程為四層框架結(jié)構(gòu),總建筑面積為12668.8㎡,橫向柱距為4×7200mm+3×9000mm+4×7200mm.縱向柱距為6×6000mm.如,一層層高為4.5m,其余層高為3.9m.所示結(jié)構(gòu)的樓面恒荷載為4.5kN/㎡,活荷載為5.0kN/㎡,屋面為屋頂花園上人屋面,恒荷載為5.0 kN/㎡,活荷載為3.5 kN/㎡,該工程位于7度抗震區(qū),三類場地,框架的抗震等級為三級。采用普通鋼框架結(jié)構(gòu)體系,主梁采用焊接工形截面;柱采用焊接箱型截面。框架的橫向和縱向梁柱按剛性連接設(shè)計,次梁為工字形截面單跨簡支梁;基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)。
    (二)設(shè)計結(jié)果
    四種樓蓋用鋼量的比較。
    在方案設(shè)計階段,對四種不同的樓蓋型式進行了設(shè)計比較,以便找出一個用鋼量,綜合性能較好的設(shè)計方案。為了能定量的比較不同樓蓋的用鋼量,在用鋼量統(tǒng)計中只考慮鋼柱、鋼梁的重量,未考慮壓型鋼板,栓釘,現(xiàn)澆板鋼筋的重量。鋼梁的應(yīng)力比控制在0.7~0.9,撓度按L/400控制,鋼柱的應(yīng)力比控制在0.6~0.8,并滿足穩(wěn)定要求。
    四、結(jié)束語
    通過本工程實例對多層輕鋼體系中采用的組合樓蓋的對比和分析,我們可以得出以下一些結(jié)論:
    (1)壓型鋼板非組合樓蓋與組合樓蓋雖然在平米造價上相同,但它沒有考慮和鋼梁的組合效應(yīng),使結(jié)構(gòu)中梁的用鋼量較大,增加了造價,在工程應(yīng)用中并不多見。
    (2)壓型鋼板組合樓蓋它考慮混凝土和鋼梁的組合效應(yīng),可顯著提高結(jié)構(gòu)的強度和剛度,使梁的撓度減少了1/3,用鋼量減少了15%,綜合效益好,在工程應(yīng)用中較為廣泛。
    (3)現(xiàn)澆混凝土樓蓋用鋼量與壓型鋼板樓蓋相當,但它的造價卻只有壓型鋼板樓蓋造價的61%,而且施工工藝簡單,樓蓋開洞方便,適用于樓蓋開洞較多,施工工期較長的工程。
    (4)SP空心板樓蓋它的跨度較大,可以省去次梁,是最省鋼的;和壓型鋼板樓蓋相比,用鋼量減少22%,造價節(jié)約17%,不需支模,施工速度快,在多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)(包括輕鋼住宅)中將有廣闊的應(yīng)用前景。
    (5)混凝土疊合板樓蓋既有現(xiàn)澆混凝土的優(yōu)勢,又有預制板快速裝配的特點,用鋼量與現(xiàn)澆板相同,造價是壓型鋼板樓蓋的72%,是多高層樓蓋的發(fā)展趨勢。