鋼-混凝土組合空腹板架的工程應(yīng)用探究

張 旭

(寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院， 遼寧 錦州 121000)

0 引言

鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)是一種新型的，應(yīng)用廣泛的組合式結(jié)構(gòu)，其可應(yīng)用在大跨度的多層建筑中，也可以應(yīng)用在大柱網(wǎng)多層建筑領(lǐng)域。鋼-混凝土組合空腹板架是一種應(yīng)用前景廣泛的組合式結(jié)構(gòu)，其在施工領(lǐng)域里較其他的結(jié)構(gòu)相比具有很大優(yōu)勢，與普通的混凝土結(jié)構(gòu)相比較，鋼-混凝土組合空腹板架具有自重輕、截面尺寸小、可有效提高施工效率，進(jìn)而節(jié)省施工周期；其與普通的鋼結(jié)構(gòu)相比較，具有節(jié)省鋼材、耐火耐高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)

1 鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造分析

本章節(jié)主要分析鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造，對鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)組成和主要結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行分析，從鋼-混凝土組合空腹板架的高度、構(gòu)件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)等部分，分析鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)組成。

1.1 鋼-混凝土組合空腹板架的結(jié)構(gòu)組成

圖1 鋼-混凝土組合空腹板架整體結(jié)構(gòu)

從以上鋼-混凝土組合空腹板架的結(jié)構(gòu)圖中可看出，數(shù)字1指的是鋼-混凝土組合空腹板架的結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)的T型鋼板，交叉在肋部；數(shù)字2為連接上下兩部分結(jié)構(gòu)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，3和4分別為上部結(jié)構(gòu)的交叉式剛板和混凝土薄板。其中，在鋼-混凝土組合空腹板架設(shè)計(jì)及提前預(yù)制施工的過程中，由于上部結(jié)構(gòu)的混凝土平板受力來源主要是壓力和彎矩，從壓力和彎矩的極限值分析，上部結(jié)構(gòu)混凝土平板的有效厚度大約在80～160mm之間，如果選擇的厚度過小，那么會對鋼-混凝土組合空腹板架的上部結(jié)構(gòu)乃至整體結(jié)構(gòu)造成損失。

1.2 鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)中網(wǎng)格分布

鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)中網(wǎng)格密度是衡量因局部穩(wěn)定性造成構(gòu)件厚度增加的標(biāo)尺，如果網(wǎng)格密度過小，會造成鋼-混凝土組合空腹板架構(gòu)件之間的間距變大，增加了相應(yīng)構(gòu)件的厚度，造成組合材料的浪費(fèi)，同樣也會增加上部結(jié)構(gòu)混凝土層的厚度，這樣會導(dǎo)致整個鋼-混凝土組合空腹板架的預(yù)制周期變長，同時增加了鋼-混凝土組合空腹板架施工的預(yù)算及成本，造成施工經(jīng)濟(jì)性降低。所以，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)及理論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，按同一跨度方向的兩構(gòu)件之間的網(wǎng)格一般不少于5，這樣使得鋼-混凝土組合空腹板架網(wǎng)格密度大，增加了該結(jié)構(gòu)施工過程中的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的高度

結(jié)構(gòu)的高度決定著整體施工空間的有效控制，也是結(jié)構(gòu)尺寸選擇的重要原則，不同高度的結(jié)構(gòu)作用是不一樣的。對于鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的高度主要指的是上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)之間的高度差。從鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)整體的受力及結(jié)構(gòu)承載力方面分析，其較近似結(jié)構(gòu)的自重要輕，加上鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)中采用鋼板，且鋼板自身的剛度大，所以，鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的高度可以按照實(shí)心板最低高度考慮，按單雙向板的不同，單向板采用1/35-1/40的跨度；而雙向板則需采用1/40-1/45的跨度。另外，對于鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)中有局部區(qū)域需要穿管的，需要按照相關(guān)規(guī)范要求，設(shè)置相應(yīng)的高度，同時要滿足設(shè)計(jì)的要求。

以上內(nèi)容從鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)整體構(gòu)造及局部設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析，還有部分結(jié)構(gòu)要素并未闡述，例如鋼-混凝土組合空腹板架的構(gòu)件、鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)材料的選擇等，需要在工作同時不斷進(jìn)行總結(jié)，提升對鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，同時也能提高自己的專業(yè)水平。

2 鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)顯著，可以分別從房屋土建整體施工角度和鋼-混凝土組合空腹板架自身結(jié)構(gòu)組成角度進(jìn)行有效的分析。

首先，建筑的大跨度和大開間對于建筑空間的有效利用是有利的，也是現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)中較為流行的方式，建筑空間的設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同人群的需求進(jìn)行有效整合設(shè)計(jì)，按需分配；鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的使用可以降低建筑層高，且使得整個建筑經(jīng)濟(jì)性顯著。

其次，鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)中鋼板的利用可以提升整個構(gòu)件結(jié)構(gòu)的剛度，從而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的剛度，符合設(shè)計(jì)要求；自重輕，施工簡單，效率高；縮短施工工期，可解除天氣因素對施工的影響，施工靈活度高。

3 鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用分析

鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)中，只有應(yīng)用在大跨度結(jié)構(gòu)施工中才能凸顯它的優(yōu)勢，其適用的跨度區(qū)間一般在18m以上和35m以下，且可承受較大荷載的樓板結(jié)構(gòu)及建筑屋蓋結(jié)構(gòu)等。從現(xiàn)在工程應(yīng)用現(xiàn)狀來看，鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)在19.5m和33m兩個跨度組合的樓蓋結(jié)構(gòu)中都有所應(yīng)用，且效果明顯，建成后能夠超高預(yù)期的滿足整體建筑結(jié)構(gòu)在使用功能上的要求。

例如在19.5m跨度鋼-混凝土組合空腹板架的樓蓋結(jié)構(gòu)施工中，以某城市的政府改造工程為例。工程設(shè)計(jì)中共為4層，1層主要為會議廳及餐廳，每層的層高要求受限，每層的使用功能是不同的，且樓頂設(shè)計(jì)為觀賞區(qū)。該工程的2層樓蓋是施工和設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在，其設(shè)計(jì)平面尺寸在19.5m-33m之間，且承受荷載也大于10KN/m2，原設(shè)計(jì)是采用混凝土井蓋式結(jié)構(gòu)，后經(jīng)過理論研究，并進(jìn)行有效比較后決定采用鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)，采用鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)后，鋼板厚度采用了兩種規(guī)格，分別是16mm和18mm，鋼材材料選擇使用的是Q235，混凝土等級為C30，鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)中可以穿管，且不影響整體結(jié)構(gòu)的使用功能。由于采用鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)后，受到自身承重力較輕且剛度大的優(yōu)勢，整體建成后的效果明顯，且易裝飾（不用做吊頂），給整個結(jié)構(gòu)整體帶來一種視覺效果，同時增加了此建筑結(jié)構(gòu)中2層的層高，層高可達(dá)到5.4m。從以上工程的實(shí)際應(yīng)用上可分析出，鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)不妨礙管線等的穿越，能夠保證整個結(jié)構(gòu)的使用功能性要求，滿足大跨度結(jié)構(gòu)的需求。

綜上所述，鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用解決了建筑施工中的一系列難題，本文通過介紹鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的各部分構(gòu)造及特點(diǎn)，結(jié)合工程的實(shí)際應(yīng)用案例，論述了鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用，對于實(shí)際的建筑工程從業(yè)者來說，具有一定的理論指導(dǎo)意義。

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