不同樓板形式下鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的技術(shù)性能分析

       摘要:鋼筋桁架式夾芯混凝土板作為一種新提出的樓板結(jié)構(gòu)形式,本文討論鋼筋桁架式夾芯混凝土板作為結(jié)構(gòu)樓板形式對高層鋼結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)性能的影響。同時,通過與其他三種樓板形式組成的鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計計算結(jié)果對比,得出由鋼筋桁架式夾芯混凝土板組成的鋼結(jié)構(gòu)體系具有相對較好的技術(shù)性能。

  關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)住宅、結(jié)構(gòu)計算、PKPM、技術(shù)性能

  

  1引言

  鋼筋桁架式夾芯混凝土板作為一種新提出的樓板結(jié)構(gòu)形式,由鋼筋桁架、輕質(zhì)材料、鋼絲網(wǎng)片和混凝土面層組成(見圖1)。本文討論鋼筋桁架式夾芯混凝土板作為結(jié)構(gòu)樓板形式對高層鋼結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)性能的影響。同時,在設(shè)計條件相同的情況下,通過與其他三種樓板形式組成的鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計計算結(jié)果對比,得出由鋼筋桁架圖1樓板構(gòu)造

  式夾芯混凝土板組成的鋼結(jié)構(gòu)體系具有相對較好的性能[1][2],是值得推廣的新型樓板形式。

  2各方案的結(jié)構(gòu)計算

  本文各計算模型均采用普通鋼框架結(jié)構(gòu)體系,具體方案如下:

  方案一(鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案):普通鋼框架結(jié)構(gòu)體系+鋼筋桁架式夾芯混凝土板;

  方案二(疊合板方案):普通鋼框架結(jié)構(gòu)體系+預(yù)應(yīng)力疊合樓板;

  方案三(組合板方案):普通鋼框架結(jié)構(gòu)體系+壓型—混凝土組合樓板;

  方案四(現(xiàn)澆板方案):普通鋼框架結(jié)構(gòu)體系+整體現(xiàn)澆樓板。

  本文通過PKPM系列軟件對上述四種方案進行分析[3][4],統(tǒng)計用鋼量,驗算構(gòu)件的承載力和穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移。設(shè)計計算過程中,要滿足以下要求:

 。1)軸壓比:主要為了控制結(jié)構(gòu)的延性,要求軸壓比小于0.6。

  (2)剪重比:主要為了控制各樓層最小地震剪力,要求的樓層最小剪重比為1.6%。

  (3)周期比:Tt與T1之比,A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9。

 。4)剛重比:框架結(jié)構(gòu)應(yīng)符合以下要求:結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比大于等于10。

  (5)位移:鋼結(jié)構(gòu)有較好的延性,防止非結(jié)構(gòu)性破壞及產(chǎn)生二階效應(yīng)。

  3不同樓板形式組成的結(jié)構(gòu)體系的方案計算結(jié)果對比分析

  (一)受力性能分析

  在水平地震荷載作用下,四種方案的X,Y方向的最大反應(yīng)力如圖3,4,5,6所示:

  鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案在水平地震荷載作用下,X、Y方向最大反應(yīng)力均較小。與疊合板方案、組合板方案、現(xiàn)澆板方案相比,X方向的最大反應(yīng)力分別減小12.5%、22.7%、3.4%,Y方向的最大反應(yīng)力分別減小9.9%、13.7%、5.3%。鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案組成的結(jié)構(gòu)體系受力性能較為優(yōu)越[1]。

  (二)結(jié)構(gòu)自振特性分析

  自振特性是結(jié)構(gòu)的重要特性之一。從上表可以看出,四種方案均滿足周期比為0.9的限值。而鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案周期比最低,抗扭轉(zhuǎn)性能較好。

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  從圖7看出,組合板方案的曲線在最右邊,鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案的曲線位于最左邊,而鋼筋桁架式夾芯混凝土板需要的用鋼量較小,更容易實現(xiàn)經(jīng)濟性。從圖8看出,因為四種方案Y方向的梁、柱截面差別不大,故四種方案的剛重比相差不大[5]。

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  從上表可以看出,四種方案的側(cè)移都滿足了規(guī)范的要求。組合板方案與現(xiàn)澆板方案的側(cè)移值較小,很好的滿足規(guī)范限值要求。鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案和疊合板方案在用鋼量較少的情況下,側(cè)移值離規(guī)范限值尚有較大的富余。

  4小結(jié)

  本文通過對鋼筋桁架式夾芯混凝土板方案、疊合板方案、組合板方案、現(xiàn)澆板方案各方面性能進行了比較,得出由鋼筋桁架式夾芯混凝土板為樓板體系的鋼結(jié)構(gòu)住宅在受力性能、抗震性能、變形性能等方面都具有一定的優(yōu)越性。是符合鋼結(jié)構(gòu)住宅樓板體系發(fā)展趨勢的樓板形式。

  

  參考文獻:

  [1]侯永利,曹喜,郭佳民.新型多高層輕鋼結(jié)構(gòu)體系分析比較研究.鋼結(jié)構(gòu),2007(7):16~19

  [2]盧逢煦.鋼筋桁架式夾芯混凝土板優(yōu)化設(shè)計與受力性能分析:[碩士學(xué)位論文].長沙:中南大學(xué),2008

  [3]王小紅,羅建陽主編.建筑結(jié)構(gòu)CAD-PKPM軟件應(yīng)用.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004

  [4]張宇鑫,劉海成,張星源編著.PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用.上海:同濟大學(xué)出版社,2006

  [5]劉良胤.多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅幾種結(jié)構(gòu)類型的研究:[碩士學(xué)位論文].武漢:武漢理工大學(xué),2006