浅谈大跨度楼盖的选型及设计方法

２０１２年第９期ｌ总第１８７期　建筑技商研究　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—１０９３．２０１２．０９．０２１　浅谈大跨度楼盖的选型及设计方法　王洪六　（吉林省建筑设计院有限责任公司，长春１３００１　１）　摘要：针对大跨度楼盖的结构解决方案进行了探讨和比较，并对其中较为合理易用的组合楼盖的设计方法进行了阐述。　关键词：大跨度楼盖；箱型钢梁；压型钢板　中图分类号：ＴＵ３９３．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３．１０９３（２０１２）０９－００５８．０２　１　大跨度楼盖结构方案的选型　板由于其内部结构的复杂和体型的庞大，在施工阶段要采　现代的公共建筑设计中，越来越多的出现大跨度楼盖，　取有效措施以控制使用过程中裂缝的发展。组合楼盖采用　如电影厅，音乐厅，剧院，会堂等等的建筑功能都需要大跨　高强度的钢梁或钢桁架作为主要受力构件，在同等的自重　度楼盖结构来实现。这类建筑在设计过程中，考虑经济性因　条件下，能提供更大的承载能力，因此，可以降低柱子和基　素，建筑、水暖、电气专业均宜将建筑高度固定在２４　ｍ以　础的负担，且由舒适度较高的压型钢板组合板来作为楼板，　下，规避高层规范中带来的更严格的技术措施和设计要求，　既保证了使用性能，又能约束正弯矩截面钢梁受压翼缘的　以达到降低造价的目的；同时，由于其公共建筑的属性，设　侧向位移，进而保证钢梁的整体稳定性，弥补钢梁在整体稳　备管道及电气桥架所占的空间高度较高，为满足大跨度开　定方面的不足。　敞空间的使用舒适性，或是某些特定空间的净高要求ｆ如巨　２梁格布置形式　幕影院），就需要结构设计的大跨度楼盖尽可能地控制其主　大跨度组合楼盖适宜采用密肋单向板的梁格布置形式，　梁高度或楼盖厚度。　不采用双向梁格或主次梁格的布置形式，避免在梁上作用集　为满足楼盖的使用性能，要求楼盖设计必须轻质高强，　中力，梁受力模型明确，安装过程简单，并且可以通过加密梁　且尽量压缩高度。大跨度楼盖的结构形式，有混凝土楼盖　格的方法，降低钢梁的跨高比，保证建筑的净高要求。　（预应力梁或普通梁板），空心楼板，组合楼盖等。　３楼板、梁及其连接的设计方法　在设计过程中，容易忽视对施工难易程度的考虑，混凝　３．１楼板的设计　土梁板式楼盖其自重很大，在施工支模过程中其下部的楼　压型钢板自身具有一定的刚度，可作为浇筑混凝土楼板　板很难满足支撑重量对承载能力的要求，需要采取多层共　的模板使用，且浇筑完成后，具有较强的抗弯承载能力。压型　同支撑的形式，大跨度楼盖下部的多层楼板均需支护，将组　钢板形状主要有波浪形和平底带内肋两种，波浪形压型钢板　合楼盖重量传至地面或地下室底板。空心楼板对支模的要　能有效减小楼板自重２０％以上，对于大跨度楼盖设计十分有　求低于梁板式楼盖，但其施工过程中对钢筋的架设和绑扎，　利，更轻的楼板能使主梁的强度和挠度更容易满足设计要　填充物的固定，混凝土的浇筑振捣均有较高要求，施工质量　求。而平底带内肋的压型钢板，其室内使用空间较为美观，更　对楼盖的成品质量影响较大。而组合楼盖其施工支护要求　适用于跨度相对较小，且不设置吊顶的空间使用。　很低，仅需提供一定的支撑来保证钢梁施工过程中的稳定，　３．２抗剪连接件的设计　由于组合楼盖的承载能力主要由钢梁提供，因此，在钢梁吊　组合楼盖是由两种性质不同的材料共同工作组成的，　装完成后，可以作为主要的楼盖施工支撑构件，后续其楼板　在承受弯矩时，钢梁与混凝土板接触面会产生滑移，为使其　的浇筑模板可由压型钢板替代，省去了繁琐的模板支护过　变形协调并共同工作，在钢梁上设置抗剪连接件，与混凝土　程，施工简便，质量易于控制。　板牢固连接。常见的抗剪连接件有栓钉连接件，槽钢连接件　承载能力和使用性能方面，混凝土粱板楼盖受限于自　以及弯筋连接件，其中栓钉连接件施工简便，连接可靠，应　身重量的限制，在跨度增长的过程中，其主要的承载能力被　用比较广泛。栓钉应设置在端支座的压型钢板凹肋处，穿透　用于克服自身截面增加所带来的自重增长，截面增加带来　压型钢板并将栓钉、钢板均焊牢于钢梁上。　的承载力增长效率不高，为满足使用阶段对挠度的要求，施　‘　根据板跨的不同，栓钉可采用直径１３，ｌ６，ｌ９的４．６级　工过程中要采取预先起拱的方法抵消一部分挠度。空心楼　圆柱头栓钉，栓钉总高度不宜小于４倍栓钉直径，且锚入波　５８　Ｉ蓝镌矗计ｆ理Ｉ　２０１２年第９期　浪形压型钢板从凸起处计算的最小深度不宜小于３０ｉｎｍｔ１］。　栓钉沿梁长度方向布置的间距不宜大于３５０　ｍｍ，可在梁的　正弯矩受力区段和负弯矩受力区段内分别按照每个受力区　段内钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力Ｖｓ，按照该区段　内的抗剪栓钉共同受力的原则进行布置嘲。　３＿３钢梁的设计　组合楼盖的梁按照所需要实现的跨度，主要采用工字　钢、Ｈ型钢、箱型钢梁、钢桁架等几种形式。结合国内外的工　程实例，跨度在２４　ｍ左右的组合楼盖可采用Ｈ型钢或箱　型钢梁，跨度在３６　ｍ【３】左右的组合楼盖宜采用钢桁架。　以拟建的某工程实例来分析：　拟建的结构形式为一商业综合体，其局部顶层空间为　一大跨度屋盖，且对屋盖的整体厚度控制有较高的要求，其　结构布置如图１所示，由周边多跨柱网抵抗侧向力。柱及边　梁采用现浇混凝土框架，既保证抗侧力体系的牢固，又能兼　顾造型女儿墙的施工，中问选用组合楼盖，密肋的单跨钢梁　与混凝土框架梁采用铰接连接，避免大跨度钢梁给混凝土　框架梁传递较大的扭矩。　图１大跨度组合楼盖结构布置图　结合实际的净高要求，２５．２　ｍ跨度拟采用梁高为　０．９　Ｉｌｌ，间距２．８　ＩＴＩ的密肋单向梁格，梁截面尺寸如图２所　示，在正常使用荷载下其跨中挠度为７４．１　ｍｍ，约为跨度的　１／３３０，小于组合结构１／２５０的挠度限值。针对这个设计跨　度，箱型钢梁的优势更加明显，箱型钢梁由于自身的截面形　式，具有优秀的整体稳定性，其翼缘板的宽厚比限值也远大　于Ｈ型钢，更宽的翼缘使得其在同等粱高下抗弯能力和挠　度控制能力更强，截面形式也使其的抗剪能力更加优秀。经　实际计算比对，为满足挠度计算的要求，该楼盖若采用　Ｈ型钢，在同等梁高下需要将梁间距加密至２．１　ｍ。　３．４钢梁与现浇混凝土框架的连接设计　钢梁与混凝土梁采用高强螺栓栓接连接，腹板上设置单　列螺栓更接近于铰接的受力模式，由于箱型钢梁的截面特殊　性，需要将连接处的翼缘板取消～部分，以提供两块腹板栓　接连接所需要的操作空间，节点详图如图３。现浇混凝土梁　上的预埋件由锚板，直锚筋和Ｈ型钢抗剪件共同组成，Ｈ型　钢抗剪件的加入，进一步保证了预埋件的抗剪承载能力。　栓钉抗剪件　压型钢板　６Ｏ　。　图２　箱形钢梁截面详图　箱型钢梁　Ｈ型钢抗剪键　图３钢梁与混凝土框架ｉ到妾节点详图　４结论　综上所述，组合楼盖在大跨度楼盖解决方案中是比较　合理适用的一种方案，在结构的美观性，轻巧耐用性，施工　简易性上都是比较优秀的。组合楼盖的不足主要体现在其　抗火能力上，但是结合有效的防火涂层和完善的消防系统，　能够保证火灾中的人员疏散要求和灾后的继续使用能力。　采用密肋单向板形式的组合楼盖，其钢梁加密后，每　根梁实际的承载面积较小，其跨高比可以不拘泥于１／２０　的限制，只要满足承载力与挠度的控制要求，完全可以采　用相对轻薄的组合楼盖形式。　‘　跨度２４　ｍ左右的组合楼盖，若对楼盖总厚度有较严格　的要求时，可优先考虑采用箱型钢梁组合楼盖的结构形式。　参考文献：　【Ｉ］０５ＳＧ５２２，钢与混凝土组合楼（屋）盖结构构造【Ｓ】．　【２］ＧＢ　５００１７－－２００３，钢结构设计规范［Ｓ】．　［３】戴雅萍，袁雪芬，张杜，廉浩良苏州太湖国际会议中心大跨度钢桁　架结构设计［Ｊ］．建筑结构，２０１２，４２（１）．　作者简介：王洪六（１９８０），男，２００６年毕业于同济大学，研究生，现　就职于吉林省建筑设计院有限责任公司，主要从事建筑结构设计。　建九矗计棚Ｊ　２０１２年第９期｝５９