樓蓋在輕鋼結構中的應用與分析

彭 暉 熊智剛 周險峰

1 概述

樓蓋是水平承重結構體系,是多層和高層房屋的重要組成部分;樓蓋結構不但將荷載傳遞給豎向承重結構,同時也將各豎向承重結構連接成一個整體,成為豎向承重結構的水平支撐,從而增加了豎向承重結構的穩定性,使之能更好地發揮其承載能力。樓蓋結構與豎向承重結構牢固連接后,使房屋結構的整體性增加,剛度增大,變形減小,受力性能可以更好地發揮。樓蓋結構的合理選擇對整個結構的安全性、經濟性至關重要,就目前工程中常用的輕鋼結構樓蓋[1],主要有以下三種形式:1)現澆整體混凝土樓蓋。2)壓型鋼板混凝土樓蓋。3)混凝土疊合板樓蓋。

2 樓蓋的類型和特點

2.1 現澆整體混凝土樓蓋

現澆整體混凝土樓蓋是在梁和板的鋼筋綁扎好以后,用混凝土一次澆灌而成的。由于梁和板的鋼筋相互交織,混凝土一次澆灌,其整體性和受力性能比壓型鋼板混凝土組合樓蓋、混凝土疊合板樓蓋都好;平面整體剛度大,抗震性能好;不受房間形狀的限制,開洞方便,便于設備和管道的垂直鋪設;施工工藝簡單,取材方便,造價低廉,適用范圍廣。當然,現澆整體混凝土樓蓋的模板用量較多,施工相對麻煩一些。在多高層結構的樓板設計中并不常用,同時還有以下原因:自重較大,現場濕作業多,現場凌亂;需要傳統的模板支撐系統,阻礙下部交通,支模拆模比較繁瑣;混凝土澆筑完成后,不能及時為后續工作提供條件;樓板混凝土的硬化需要較長的時間,對工期的影響較大。

2.2 壓型鋼板混凝土樓蓋

壓型鋼板混凝土組合樓板采用冷軋成的各種形式的凹凸肋與各種形式槽紋的鋼板作為受拉元件,將混凝土覆蓋在上面作為受壓元件,依靠凹凸肋及不同的槽紋使鋼板和混凝土組合在一起共同工作[2]。壓型鋼板在施工階段承受混凝土自重、施工等恒活荷載,在使用階段與混凝土共同工作,承受使用荷載。由于壓型鋼板混凝土組合樓板具有承載力高、延性好、抗火性能優越及施工方便等優點而日益得到推廣和應用。采用壓型鋼板混凝土組合樓蓋具有以下優點:壓型鋼板可以作為現澆混凝土的永久模板,節省了時間和勞動力,減少了現場工作量,改善了施工條件;壓型鋼板安裝好后可以作為施工平臺使用,加快了施工進度,這對規模較大的高層、超高層建筑具有明顯的意義;壓型鋼板可以作為樓板的底筋使用,減少了安裝板筋的工作量;在施工階段,壓型鋼板可作為鋼梁的連續側向支撐,提高了鋼梁的整體穩定承載力;在使用階段,提高了鋼梁的整體穩定性和上翼緣的局部穩定性。在另一方面,壓型鋼板組合樓蓋也有一些缺點: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,需要進行防火處理;樓板中增加了壓型鋼板,樓層凈高有少量的降低。

2.3 混凝土疊合板樓蓋

與壓型鋼板混凝土樓蓋和混凝土疊合板樓蓋相比,混凝土疊合板樓蓋[3]不僅具有現澆整體混凝土樓蓋的整體性,還能節省支模和吊頂的費用。其明顯優點是:疊合板組合樓蓋具備一般組合樓蓋(現澆混凝土樓蓋)的良好受力性能;疊合板和鋼梁組合,可以提高鋼梁的抗彎剛度,減少截面高度,增加結構的穩定;減少維護結構的費用和減輕基礎壓力,同時大幅度減少材料用量;用預制板代替模板,取消了腳手架,使施工速度加快。

根據以上的分析,我們對三種不同的樓蓋進行歸納、類比,統計歸納見表1。

表1 統計歸納

3 樓蓋的綜合指標比較

表2是對三種不同樓蓋形式的綜合指標進行的比較。

表2 綜合指標

4 結語

通過對上述輕鋼結構中常用的組合樓蓋的對比和分析,可以得出以下結論。

現澆整體混凝土樓蓋的造價只有壓型鋼板組合樓蓋造價的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;壓型鋼板組合樓蓋考慮混凝土和鋼梁的組合效應,可顯著提高結構的強度和剛度,使梁的撓度減少1/3,用鋼量減少約15%,綜合效益好,在工程應用中較為廣泛;混凝土疊合板樓蓋既有現澆整體混凝土的優勢,又有預制板快速裝配的特點,造價是壓型鋼板組合樓蓋的72%,是多高層輕鋼結構中樓蓋的發展趨勢。

[1]王元清,石永久.多層房屋輕型鋼結構的結構設計分析[J].建筑結構,1999(6):8-10.

[2]聶建國,余志武.鋼—混凝土組合梁在我國的研究及應用[J].土木工程學報,1999(2):14-17.

[3]陳 全,石永久,王元清.鋼—混凝土疊合板組合樓蓋在多層輕鋼房屋中的應用[J].工業建筑,2001(6):14.

[4]王 靜,韓 昆.CBF高強復合薄壁管空心樓蓋的設計與施工[J].山西建筑,2008,34(12):94-95.