楼盖在轻钢结构中的应用与分析

彭 晖 熊智刚 周险峰

1 概述

楼盖是水平承重结构体系,是多层和高层房屋的重要组成部分;楼盖结构不但将荷载传递给竖向承重结构,同时也将各竖向承重结构连接成一个整体,成为竖向承重结构的水平支撑,从而增加了竖向承重结构的稳定性,使之能更好地发挥其承载能力。楼盖结构与竖向承重结构牢固连接后,使房屋结构的整体性增加,刚度增大,变形减小,受力性能可以更好地发挥。楼盖结构的合理选择对整个结构的安全性、经济性至关重要,就目前工程中常用的轻钢结构楼盖[1],主要有以下三种形式:1)现浇整体混凝土楼盖。2)压型钢板混凝土楼盖。3)混凝土叠合板楼盖。

2 楼盖的类型和特点

2.1 现浇整体混凝土楼盖

现浇整体混凝土楼盖是在梁和板的钢筋绑扎好以后,用混凝土一次浇灌而成的。由于梁和板的钢筋相互交织,混凝土一次浇灌,其整体性和受力性能比压型钢板混凝土组合楼盖、混凝土叠合板楼盖都好;平面整体刚度大,抗震性能好;不受房间形状的限制,开洞方便,便于设备和管道的垂直铺设;施工工艺简单,取材方便,造价低廉,适用范围广。当然,现浇整体混凝土楼盖的模板用量较多,施工相对麻烦一些。在多高层结构的楼板设计中并不常用,同时还有以下原因:自重较大,现场湿作业多,现场凌乱;需要传统的模板支撑系统,阻碍下部交通,支模拆模比较繁琐;混凝土浇筑完成后,不能及时为后续工作提供条件;楼板混凝土的硬化需要较长的时间,对工期的影响较大。

2.2 压型钢板混凝土楼盖

压型钢板混凝土组合楼板采用冷轧成的各种形式的凹凸肋与各种形式槽纹的钢板作为受拉元件,将混凝土覆盖在上面作为受压元件,依靠凹凸肋及不同的槽纹使钢板和混凝土组合在一起共同工作[2]。压型钢板在施工阶段承受混凝土自重、施工等恒活荷载,在使用阶段与混凝土共同工作,承受使用荷载。由于压型钢板混凝土组合楼板具有承载力高、延性好、抗火性能优越及施工方便等优点而日益得到推广和应用。采用压型钢板混凝土组合楼盖具有以下优点:压型钢板可以作为现浇混凝土的永久模板,节省了时间和劳动力,减少了现场工作量,改善了施工条件;压型钢板安装好后可以作为施工平台使用,加快了施工进度,这对规模较大的高层、超高层建筑具有明显的意义;压型钢板可以作为楼板的底筋使用,减少了安装板筋的工作量;在施工阶段,压型钢板可作为钢梁的连续侧向支撑,提高了钢梁的整体稳定承载力;在使用阶段,提高了钢梁的整体稳定性和上翼缘的局部稳定性。在另一方面,压型钢板组合楼盖也有一些缺点:用压型钢板后,增加了材料的费用,尤其是镀锌压型钢板,本身造价较高,需要进行防火处理;楼板中增加了压型钢板,楼层净高有少量的降低。

2.3 混凝土叠合板楼盖

与压型钢板混凝土楼盖和混凝土叠合板楼盖相比,混凝土叠合板楼盖[3]不仅具有现浇整体混凝土楼盖的整体性,还能节省支模和吊顶的费用。其明显优点是:叠合板组合楼盖具备一般组合楼盖(现浇混凝土楼盖)的良好受力性能;叠合板和钢梁组合,可以提高钢梁的抗弯刚度,减少截面高度,增加结构的稳定;减少维护结构的费用和减轻基础压力,同时大幅度减少材料用量;用预制板代替模板,取消了脚手架,使施工速度加快。

根据以上的分析,我们对三种不同的楼盖进行归纳、类比,统计归纳见表1。

表1 统计归纳

3 楼盖的综合指标比较

表2是对三种不同楼盖形式的综合指标进行的比较。

表2 综合指标

4 结语

通过对上述轻钢结构中常用的组合楼盖的对比和分析,可以得出以下结论。

现浇整体混凝土楼盖的造价只有压型钢板组合楼盖造价的61%,而且施工工艺简单,楼盖开洞方便,适用于楼盖开洞较多,施工工期较长的工程;压型钢板组合楼盖考虑混凝土和钢梁的组合效应,可显著提高结构的强度和刚度,使梁的挠度减少1/3,用钢量减少约15%,综合效益好,在工程应用中较为广泛;混凝土叠合板楼盖既有现浇整体混凝土的优势,又有预制板快速装配的特点,造价是压型钢板组合楼盖的72%,是多高层轻钢结构中楼盖的发展趋势。

[1]王元清,石永久.多层房屋轻型钢结构的结构设计分析[J].建筑结构,1999(6):8-10.

[2]聂建国,余志武.钢—混凝土组合梁在我国的研究及应用[J].土木工程学报,1999(2):14-17.

[3]陈 全,石永久,王元清.钢—混凝土叠合板组合楼盖在多层轻钢房屋中的应用[J].工业建筑,2001(6):14.

[4]王 静,韩 昆.CBF高强复合薄壁管空心楼盖的设计与施工[J].山西建筑,2008,34(12):94-95.