輕鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展

1、.一、 概述 近年來輕鋼構(gòu)造在我國的開展很快，其中包括多層輕鋼構(gòu)造建筑和含夾層的門式剛架建筑。在這些構(gòu)造當(dāng)中樓蓋的合理選擇對整個構(gòu)造的平安性、經(jīng)濟性顯得至關(guān)重要，它不僅起到將豎向荷載傳給梁柱，保證抗側(cè)力構(gòu)造的空間協(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度，因此在確定多層輕鋼構(gòu)造樓蓋的方案時，應(yīng)主要考慮以下幾點要求： 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，防止構(gòu)造因較大的變形而發(fā)生整體失穩(wěn)破壞。 2減輕樓蓋構(gòu)造的自重及減小樓蓋構(gòu)造層的高度。 在傳統(tǒng)的梁板構(gòu)造形式中，梁高占建筑

2、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，減輕構(gòu)造自重。 3有利于現(xiàn)場安裝方便及快速施工。 由于鋼構(gòu)造的制作安裝是工業(yè)化程度很高的一種構(gòu)造形式，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)，以免影響鋼構(gòu)造施工進度。 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)計在考慮構(gòu)造平安性的同時，還應(yīng)該充分考慮它的適用性，經(jīng)濟性；使建筑中管線的鋪設(shè)同樓蓋的形式嚴密的結(jié)合起來，既節(jié)約了造價，也美化了環(huán)境。 從上述的四點要求可以看出，我們在選擇樓蓋時不能僅僅從構(gòu)造的平安性出發(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

3、輕鋼構(gòu)造樓蓋，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。 3SP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，我們在進展設(shè)計時可根據(jù)工程的使用功能，受力特點及經(jīng)濟性要求進展合理的選取，使我們的樓蓋構(gòu)造方案有著可靠的平安性，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做了一些比照和分析，并結(jié)合一個實際工程，對它們的經(jīng)濟指標(biāo)進展了比擬。 二、 輕鋼構(gòu)造工程中常用樓蓋的類型和特點 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展穿透焊接，壓型鋼板即可作為澆筑混凝土

4、時的永久性模板，也可作為混凝土板下部受拉鋼筋與混凝土一起共同工作。 在鋼構(gòu)造設(shè)計中，采用壓型鋼板與混凝土組合樓蓋具有多項優(yōu)點： 1合理的設(shè)計后，可不設(shè)施工專業(yè)的模板系統(tǒng)，實現(xiàn)多層同時施工作業(yè)，大大加快施工進度。 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

5、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，增加了材料的費用，尤其是鍍鋅壓型鋼板，本身造價較高，需要進展防火處理。 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

6、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構(gòu)造設(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構(gòu)造形式。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X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，但在多高層構(gòu)造的樓板設(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，支模拆模比擬繁瑣。 3混凝土澆筑完成

7、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(yù)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(yù)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構(gòu)造的要求。 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(yù)應(yīng)力鋼絞線作為受力主筋，其最大跨度可達18米，可滿足各種構(gòu)造的需要。 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(zhǔn)確，平整度好。由于該板

8、材為機械成形，外表平整，外形美觀。其外表平整度誤差能控制在2毫米以內(nèi)，長寬誤差也XX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、場地等其他條件一樣的情況下，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)果說明其抗震性能好，震害較輕。 6用鋼量低。該板采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，無分布筋和其它構(gòu)造筋，與市一樣規(guī)格和承載力的標(biāo)準(zhǔn)圓孔板相比，其用鋼量減少近一半。 SP預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋也有一些缺乏之處: 1跨度大，運輸和吊裝的難度也較普通的預(yù)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，

9、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。 3SP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(yù)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(dāng)現(xiàn)澆混凝土到達一定的強度時，栓釘連接件使槽口混凝土、現(xiàn)澆層及預(yù)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(yù)制板和現(xiàn)澆層相結(jié)合形成疊合板。預(yù)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

10、鋼筋抵抗縱向剪力。預(yù)制板既作為底模承受現(xiàn)澆混凝土自重和施工荷載，又作為樓面板的一局部承受豎向荷載，同時還作為組合梁翼緣的一局部參與組合梁的受力。 它的主要優(yōu)點是： 1用預(yù)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，便于立體穿插施工。 3取消了在預(yù)制板端預(yù)留凹槽，并附設(shè)構(gòu)造鋼筋的傳統(tǒng)復(fù)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，增加構(gòu)造的穩(wěn)定。 6它具有輕型大跨，預(yù)制裝配，快速施工等特點，符合現(xiàn)代構(gòu)造要求和我國根本建筑開展國情。 根據(jù)以上的分析，我們對四種不同的樓

11、蓋進展歸納、類比，見下表： 表1 統(tǒng)計歸納表 特點類型 平面剛度 模板支撐 施工進度 樓板跨度 管線布置 防火性能 壓型鋼板組合樓蓋 最好 不需要 快 較小 好 差 現(xiàn)澆混凝土樓蓋 好 需要 慢 小 一般 好 SP預(yù)應(yīng)力空心板 較差 不需要 最快大 最好 差 混凝土疊合板 較好 不需要 快 較大 不好 好 三、 輕鋼構(gòu)造中常用樓蓋的經(jīng)濟性比擬 下面結(jié)合某工程的設(shè)計，對不同形式樓蓋的經(jīng)濟性進展了比擬。 一設(shè)計的根本條件 XXXX一家具展銷城，該工程為四層框架構(gòu)造，總建筑面積為12668.8，橫向柱距為4×7200mm+3×9000mm+4×7200mm?？v向柱距為6

12、×6000mm。如，一層層高為4.5m，其余層高為3.9m。所示構(gòu)造的樓面恒荷載為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。采用普通鋼框架構(gòu)造體系，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；根底采用柱下獨立根底。 二設(shè)計結(jié)果 1 四種樓蓋用鋼量的比擬見表2。 在方案設(shè)計階段，對四種不同的樓蓋型式進展了設(shè)計比擬，以便找出一個用鋼量最優(yōu)，綜合性能較好的設(shè)計方案。為了能定量的比擬不同樓蓋的用鋼量，在用鋼量統(tǒng)計

13、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0.70.9，撓度按L/400控制，鋼柱的應(yīng)力比控制在0.60.8，并滿足穩(wěn)定要求。 表2 用鋼量統(tǒng)計表 現(xiàn)澆混凝土非組合樓蓋壓型鋼板非組合樓蓋 名稱 類型 規(guī)格 重量T 總計T 用鋼量柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X10X10 107.61 518.46 40.9 kg/ 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X12X12 40.36 主梁1 焊接H型鋼 H450X200X8X12 152.76 次梁 焊接H型鋼 H350X200X6X10 131.18 主梁2 焊接H型鋼 H550X200X8X12 8

14、6.55 現(xiàn)澆混凝土組合樓蓋壓型鋼板組合樓蓋 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X10X10 107.61 440.75 34.7 kg/ 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X12X12 40.36 主梁1 焊接H型鋼 H450X200X6X10 120.87 次梁 焊接H型鋼 H350X200X6X8 85.36 主梁2 焊接H型鋼 H550X200X8X12 86.55 SP預(yù)應(yīng)力空心板非組合樓蓋 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X10X10 107.61 394.46 31.1kg/ 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X12X12 40.36 主梁1 焊接H型鋼 H350X20

15、0X6X10 102.75 主梁2 焊接H型鋼 H750X200X8X12 47.00 主梁3 焊接H型鋼 H550X200X8X12 96.75 SP預(yù)應(yīng)力空心板組合樓蓋 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X10X10 107.61 344.28 27.2kg/ 柱1 焊接箱型鋼截面 350X350X12X12 40.36 主梁1 焊接H型鋼 H350X200X6X10 102.75 主梁2 焊接H型鋼 H650X200X8X10 30.25 主梁3 焊接H型鋼 H450X200X8X10 63.31 混凝土疊合板樓蓋 同現(xiàn)澆混凝土非組合樓蓋(組合) 518.46440.75 40.9kg

16、/34.7 kg/2 綜合性能的比擬：見表3 表3 綜合指標(biāo)類比 樓蓋類型 用鋼量kg/ 施工進度 施工費用防火費用樓板開洞 防水性能 樓蓋造價元/ 樓蓋造價比 壓型鋼板非組合樓蓋(組合) 40.9(34.7) 快 小 小 不易 好 180 1.0 現(xiàn)澆混凝土非組合樓蓋組合 40.9(34.7) 慢 大 小 易 最好 110 0.61 SP空心非組合樓蓋組合 31.1(27.2) 最快 小小 不易 不好 150 0.83 混凝土疊合非組合樓蓋組合 40.9(34.7) 快 小 小 易 一般 130 0.72 注：1、樓面造價比以壓型鋼板組合樓板的樓面造價為參考基價。 2、現(xiàn)澆混凝土組合樓板厚按120mm計，考慮支模費用。 3、SP空心板和混凝土疊合板考慮了運輸和吊裝費用；SP空心板跨度按9m以內(nèi)考慮。 四、 完畢語 通過本工程實例對多層輕鋼體系中采用的組合樓蓋的比照和分析，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一樣，但它沒有考慮和鋼梁的組合效應(yīng)，使構(gòu)造中梁的用鋼量較大，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)，可顯著提高構(gòu)造的強度和剛度，使梁的撓度減少了1/3，用鋼量減少了15，