一級結(jié)構(gòu)師專業(yè)輔導(dǎo):多層輕鋼結(jié)構(gòu)樓蓋的設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性比較

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一、 概述
    近年來輕鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展很快,其中包括多層輕鋼結(jié)構(gòu)建筑和含夾層的門式剛架建筑。在這些結(jié)構(gòu)當(dāng)中樓蓋的合理選擇對整個結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性顯得至關(guān)重要,它不僅起到將豎向荷載傳給梁柱,保證抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的空間協(xié)同作用,而且還影響到建筑的使用功能和造價以及施工的進(jìn)度,因此在確定多層輕鋼結(jié)構(gòu)樓蓋的方案時,應(yīng)主要考慮以下幾點(diǎn)要求:
    (1)保證樓蓋有足夠的平面整體剛度。
    在現(xiàn)代多高層建筑中由于其功能復(fù)雜,體系多樣且高度較大,為有效地抵抗水平地震及風(fēng)荷載的作用,樓面必須有足夠的剛度,防止結(jié)構(gòu)因較大的變形而發(fā)生整體失穩(wěn)破壞。
    (2)減輕樓蓋結(jié)構(gòu)的自重及減小樓蓋結(jié)構(gòu)層的高度。
    在傳統(tǒng)的梁板結(jié)構(gòu)形式中,梁高占建筑的層高較多,選擇適宜的組合樓蓋形式,可以有效地減小構(gòu)件截面尺寸,增大使用空間,減輕結(jié)構(gòu)自重。
    (3)有利于現(xiàn)場安裝方便及快速施工。
    由于鋼結(jié)構(gòu)的制作安裝是工業(yè)化程度很高的一種結(jié)構(gòu)形式,因此在設(shè)計時要考慮施工中盡可能不采取傳統(tǒng)模板支模拆模的繁瑣作業(yè),以免影響鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。
    (4)較好的防火、隔音性能,并便于敷設(shè)動力、設(shè)備及通訊等管線設(shè)施。
    樓蓋的設(shè)計在考慮結(jié)構(gòu)安全性的同時,還應(yīng)該充分考慮它的適用性,經(jīng)濟(jì)性;使建筑中管線的鋪設(shè)同樓蓋的形式緊密的結(jié)合起來,既節(jié)約了造價,也美化了環(huán)境。
    從上述的四點(diǎn)要求可以看出,我們在選擇樓蓋時不能僅僅從結(jié)構(gòu)的安全性出發(fā),還要從建筑的整體性出發(fā),綜合考慮。就目前工程中常用的輕鋼結(jié)構(gòu)樓蓋,主要有以下四種形式:
    (1)壓型鋼板混凝土樓蓋。
    (2)現(xiàn)澆整體混凝土樓蓋。
    (3)SP預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋。
    (4)混凝土疊合板樓蓋。
    這四種樓蓋有著各自不同優(yōu)勢和特點(diǎn),我們在進(jìn)行設(shè)計時可根據(jù)工程的使用功能,受力特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性要求進(jìn)行合理的選取,使我們的樓蓋結(jié)構(gòu)方案有著可靠的安全性,良好的適用性和合理的耐久性。本文將對這四種常用樓蓋的性能和特點(diǎn)做了一些對比和分析,并結(jié)合一個實(shí)際工程,對它們的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了比較。
    二、 輕鋼結(jié)構(gòu)工程中常用樓蓋的類型和特點(diǎn)
    (一)壓型鋼板混凝土樓蓋
    壓型鋼板混凝土組合樓板是將壓型鋼板鋪設(shè)在鋼梁上,在壓型鋼板和鋼梁翼緣板之間用圓柱頭焊釘進(jìn)行穿透焊接,壓型鋼板即可作為澆筑混凝土?xí)r的永久性模板,也可作為混凝土板下部受拉鋼筋與混凝土一起共同工作。
    在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,采用壓型鋼板與混凝土組合樓蓋具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):
    (1)合理的設(shè)計后,可不設(shè)施工專業(yè)的模板系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多層同時施工作業(yè),大大加快施工進(jìn)度。
    (2)壓型鋼板的凹槽內(nèi)可鋪設(shè)通訊、電力、通風(fēng)、采暖等管線,吊頂方便。
    (3)壓型鋼板便于運(yùn)輸、堆放,安裝方便,不需拆卸,火災(zāi)危險性小。
    (4)施工時可起增強(qiáng)鋼梁側(cè)向穩(wěn)定性作用,在組合樓板中壓型鋼板可以作受拉鋼筋使用。
    在實(shí)際應(yīng)用中組合樓蓋又分為兩種形式,一種為非組合樓板,另一種是組合樓板。在施工階段兩者的作用是一樣的,壓型鋼板作為澆筑混凝土板的模板,即不拆卸的永久性模板,合理設(shè)計后,不需要設(shè)置臨時支撐,即由壓型鋼板承受濕混凝土板重量和施工活荷載。兩者區(qū)別主要在于使用階段,非組合樓板中梁上混凝土不參與鋼梁的受力,按普通混凝土樓板計算承載力,而組合樓板中考慮混凝土樓板與鋼梁共同工作,同時鋼梁的剛度也有了提高,為保證壓型鋼板和混凝土疊合面之間的剪力傳遞,須在壓型鋼板上增加縱向波槽、壓痕或橫向抗剪鋼筋等。
    在另一方面,壓型鋼板組合樓蓋對建筑物也有一些不利的因素:
    (1)用壓型鋼板后,增加了材料的費(fèi)用,尤其是鍍鋅壓型鋼板,本身造價較高,需要進(jìn)行防火處理。
    (2)樓板中增加了壓型鋼板,樓層凈高有少量的降低,按每層75mm計,24層大樓合計為1.8m。
    (3)壓型鋼板目前還沒有國家標(biāo)準(zhǔn),每個生產(chǎn)廠商都有各自的一套技術(shù)資料,給設(shè)計人員帶來不便。
    (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(diǎn),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(diǎn)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。