钢结构住宅 [钢结构住宅常用的楼盖的应用综述]

【摘要】本文主要论述了钢结构住宅常用的楼盖的特点及应用，对目前存在的问题作了一定的探讨并指出发展方向。钢结构在工业与民用建筑中广泛的使用，为推动轻型钢房屋建筑起到了积极的作用。

【关键词】钢结构住宅；楼板

1 国内外钢结构住宅楼板体系发展概述

1.1 国内钢结构住宅楼板体系发展概述

目前，我国钢结构住宅正处于发展的上升期，技术不成熟、造价高、市场推广不足等诸多因素制约着其进一步的发展。其中造价高是限制钢结构住宅推广的重要原因之一。降低钢结构住宅的造价迫在眉睫，然而住宅造价的提高主要原因是楼盖和内外墙的成本高，因为楼盖体系在整个结构的工程量中占有很大的比例。目前我国国内钢结构住宅依然使用现浇整体混凝土楼板，对叠合板、组合楼板发展落后与先进国家水平，目前多采用国外的先进技术，尚不能独立开发，这种困境从而进一步制约了钢结构住宅的发展。与之同时，随着我国居住建筑不断发展，国内出现了一些混凝土叠合装配式整体结构，1982 年铁道部建厂工程局科研所提出了大跨度预应力混凝土叠合连续多孔板的楼盖结构方案，并进行了实验；1999 年，天津二建公司结合国外工程实际开发了双向轻钢密肋组合楼盖。随着钢结构住宅的不断发展，楼板体系也将层出不穷。

1.2 国外钢结构住宅楼板体系发展概述

在发达国家，由于钢结构很早广泛使用，钢结构楼板体系也发展较早。早在 20 世纪 20 年代就开始使用混凝土叠合结构；50年代，国外是一种以工业生产的预应力棒及预应力薄板作为配筋构件，在其上浇筑低强度混凝土；用预应力棒及薄板制造大型构件，如格构式柱、屋架梁、大梁及基础，结构轻，运输方便，灵活性大。在波兰 DMSZ 式叠合结构楼面，用预应力小梁做装配式承重构件，在小梁中搁置预应力粘土空心砌块，再在上面浇筑混凝土使三者共同工作；英国“什塔尔唐”系统叠合楼板，在特制的粘土空心砌块中加预应力筋，形成梁式装配承重构件，在其上面搁置混凝土空心块，然后再在其上现浇混凝土形成整体。近年来日本熊谷组公司新开发了一种钢筋混凝土结构半预制结构体系（即混凝土叠合结构），日本除开发这种半预制结构体系外，还在工业厂房、公共建筑和多高层建筑的楼盖中采用多种形式的 PC叠合板，楼面结构不但整体性好，可以用于地震设防区，而且可以在楼面现浇混凝土层内铺设各种管线。预制构件部分可以实现无支撑施工，板跨大，节省模板。

2 常见楼盖形式及特点

2.1 混凝土预制叠合楼板

市场上应用较多的是带肋预应力混凝土薄板叠合楼板称之为PK 预应力混凝土叠合板，PK 是中文“拼装、快速”的首写字母，PK 叠合板的全称为 PK 预应力混凝土叠合板，俗称 PK 板，是一种新型叠合楼盖产品。PK叠合板是一种新型装配整体式预应力混凝土楼板。它是以倒“T”形预应力混凝土预制带肋薄板为底板，肋上预留椭圆形孔，孔内穿置横向非预应力受力钢筋，然后再浇筑叠合层混凝土从而形成受力楼板。为了进一步提高叠合板的性能，其中对叠合板进行的改进与创新，主要有：（1）将预制底板变薄；（2）带肋；（3）肋与底板交界处留孔，施工时在孔中穿非预应力钢筋与管线，使单向叠合板成为双向叠合板，进一步改善叠合板的受力性能；（4）提高了叠合面的粘结力和咬合力；（5）3.9m 跨度内不需设置支撑。PK 预应力混凝土叠合板在国家住宅产业化示范城市——济南的积极宣传和推广下，已大量应用于工业厂房、办公楼、民用住宅等工程，总计使用面积超过 100 万平方米。

2.2 自承式钢筋桁架混凝土叠合板

自承式钢筋桁架混凝土叠合板。用弯折成型的细钢筋将混凝土楼板的上下层钢筋连接起来，组成能够承受荷载的空间小桁架，再结合混凝土预制层组成一个新型的楼板体系，它能在施工阶段承受湿混凝土现浇层的重量和施工荷载等现浇层混凝土，成型以后钢筋桁架成为混凝土楼板的上下层配筋，承受后期的各项使用荷载。

2.3 钢筋桁架式夹芯混凝土板

钢筋桁架式夹芯混凝土板由“桁架”与“夹芯”形成，桁架体系在钢结构中应用广泛，具有受力明确、构造简单、制作方便的特点。在钢筋桁架式夹芯混凝土板中，把受力骨架设计成桁架形式，可以很好地把受压钢筋与受拉钢筋连接起来，充分发挥桁架体系在楼板中整体作用，比起传统的楼板结构的配筋形式，提高了结构的承载力以及整体性能，而且具有施工简便快捷、经济性好的特点。符合目前钢结构住宅楼板发展趋势。钢筋桁架式夹芯混凝土板的特点（1）受力性能好，由于钢筋桁架式夹芯混凝土板的构造特点，板受力后，内力转化为楼板骨架一桁架杆件的轴力，能充分发挥材料的力学性能。（2）重量轻，轻质板材可减小承重构件的截面积，减轻建筑物自重，从而减小基础负担，降低总体造价。（3）抗震性好，由于钢筋桁架式夹芯混凝土板较大程度地减小了结构构件的截面积，建筑物自重减轻，水平地震作用减小，致使整个建筑物的抗剪能力大大提高。（4）施工速度快，钢筋桁架式夹芯混凝土板是一种提前在工厂定做的预制板材，按照设计要求能够加工成各种规格尺寸，而且安装省时，速度快。板的焊接与上层构件安装可进行立体交叉作业，互不妨碍。（5）可充分发挥复合结构的优点，钢筋桁架式夹芯混凝土板可集承重、保温、防火、防水、隔音于一体，还可工厂化装饰一次完成。通过理论计算，可以对板材的力学性能指标加以控制，以满足不同的设计要求。钢筋桁架式夹芯混凝土板具有上述许多优点，不过由于其自身的构造特点，即受力构件主要由焊接而成，因而增加了结构的焊接量。

3 合理选择楼板结构形式的意义

降低楼板的造价和减轻自重对整个建筑物来讲是重要的。而楼板的合理选择对整个结构的安全性、经济性显得至关重要，楼板不仅起到在竖向荷载的作用下，满足承载力和刚度要求，而且自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性，要与竖向构件有可靠的连接，以保证竖向力和水平剪力的传递，将竖向荷载传给梁、柱，保证抗侧力结构的空间协同作用，影响到建筑的使用功能和造价以及施工的进度。因此，在确定多、高层钢结构住宅楼板的方案时，要从以下几点考虑楼板选择（1）保证楼板具有足够的竖向承载力。（2）保证楼板具有足够的平面整体刚度。（3）减轻楼板结构自重，减小楼板结构层高度。（4）有利于产品工业化和装配化（5）有利于现场施工方便快速安装。（6）较好的防火、隔音性能。（7）方便铺设管线以及以后的装修工程。（8）满足一定的抗震要求。从以上几点我们看书对于楼板的选用，不仅要从结构的安全性出发，而且还要从结构的整体性出发，综合考虑各种因素，使结构的功能选用达到安全性、适用性和耐久性三个方面。