大跨度钢结构组合楼盖结构设计综合研究

大跨度钢结构组合楼盖结构设计综合研究

姚东坡

浙江钢信检测技术有限公司 浙江杭州 310000

摘要：建筑业本身具有高风险、高投资的特点，其快速发展带来了巨大的社会效益和经济效益。大跨度空间钢结构是房屋建筑中一种非常普遍的设计技术。大跨度空间钢结构在房屋建筑中的应用，不仅有效地提高了房屋建筑的质量，对促进建筑业健康稳定发展也起到了重要作用，我国经济、科技的不断发展，也有利于建筑业的发展和进步。大跨度钢结构屋盖体系具有跨度大、拼装工作量大、精度要求高、吊装要求高、卸载控制难的特点。本文主要对大跨度钢结构组合楼盖结构设计进行综合研究，以供参考。

关键词：大跨度钢结构；组合楼盖；结构设计

引言

大跨度钢结构组合楼盖体系主要由混凝土板、钢梁（型钢或矩形钢）或桁架等构件组成，是水平结构体系最重要的组成部分。常见大跨度钢结构组合楼盖有型钢–混凝土组合梁楼盖、型钢梁混凝土楼盖、钢桁架–混凝土组合楼盖、矩形钢–混凝土组合楼盖、钢网架–混凝土组合楼盖等。具有大型、复杂、超重的特点，其施工技术要求也越来越高，因此研究高层建筑中大跨度钢结构连廊的施工技术具有重要的现实意义。

1房屋建筑中大跨度空间钢结构的特性和种类

1.1钢结构建筑的特性

大跨度空间钢结构主要在荷载作用下工作，主要目的是减少结构自重，大跨度屋盖一般采用轻型屋面结构和轻型屋面材料，如彩色异型钢板和异型铝合金板；将现代预应力技术引入大跨度空间钢结构，不仅丰富了空间结构，而且充分展示了大跨度空间钢结构发展的合理性和盈利性。这种“混合”结构体系将改善现有大跨度空间钢结构的应力状态，降低内力峰值，提高结构刚度。

1.2钢结构的种类

大跨度空间钢结构主要由钢结构、二次钢结构、围护结构、钢结构紧固螺钉、橡胶密封件等组成。围护结构主要由内外围护及相关保温材料组成。钢结构拉杆宽度大，承载能力高，所以对钢结构螺栓和橡胶密封件有非常严格的规定，橡胶密封件必须耐用、耐温、耐久，以保证钢结构的安全。应根据设计图纸和施工图纸选择相应的材料，注意严格控制材料的质量和安全，确保所选材料满足房屋建筑施工的要求。

2大跨度空间钢结构的特点

（1）结构形式日益多样化和复杂化。在大跨度空间钢结构发展之初，其结构相对简单，但随着经济社会发展的需要，其结构形式日益多样化和复杂化。（2）钢材等级高、钢板厚度厚、结构跨度大。现代大跨度空间钢结构的特点之一就是施工规模的不断增加。从十米到几十米甚至几百米，发展速度明显。此外，钢材的质量也在提高，钢板的厚度也越来越厚，据相关数据显示，有些建筑使用的钢板厚度超过120mm，而且钢板厚度还在不断增加。（3）构件加工难度大，加工精度要求高。对于加工较难的大跨度空间钢结构，不仅要求精度高，而且对焊接工艺的钢结构施工质量也有十分严格的要求。（4）构件数量和截面类型多，深化设计难度大。现代住宅的构件越来越多，从几十万到几万。并非所有部件都有相同的横截面积，它们在大小和长度上都不一样，这也给房屋建筑带来了很多不便，比如组装组件。

3大跨度钢结构组合楼盖结构设计

3.1型钢–混凝土组合梁楼盖

型钢–混凝土组合梁楼盖是在混凝土梁板楼盖基础上发展起来的一种大跨度钢结构组合楼盖，能充分发挥混凝土板受压性能的特点，与传统的混凝土梁板楼盖相比，其截面高度小、结构自重轻、受力性能好、施工速度快、跨越能力强；与钢结构相比，可减少用钢量，增加楼盖的刚度与稳定性。与钢筋混凝土楼盖相比，组合楼盖重量轻，可降低基础造价，对地震区建筑具有重要意义，故已广泛应用于大跨度多层、高层及超高层公共建筑中。型钢–混凝土组合梁楼盖施工可省去高支模、减少支模成本、工序及安全风险，提高施工速度，甚至可在型钢梁上开洞安装管线，增加楼层净高。该楼盖楼板通常采用压型钢板或钢筋桁架楼层板，受压型钢板或钢筋桁架板跨度、施工荷载的影响，梁的间距不宜过大。由于组合板两个方向的刚度差别较大，一般作为单向板使用。该组合楼盖钢梁需考虑防腐、防火、装修等问题，且由于型钢梁截面的原因，会导致组合梁的整体刚度及抗扭性能较差。

3.2型钢梁混凝土楼盖

型钢梁混凝土楼盖是由型钢、钢筋、混凝土组成的独特结构形式。由于在钢筋混凝土中添加的型钢，强度高延性好，改善了钢筋混凝土剪切破坏的脆性。与传统的钢筋混凝土结构相比，可减少钢筋及箍筋的配置，强度、刚度和延性大幅提高，显著改善了结构的抗震性能。与同截面尺寸的钢筋混凝土结构构件相比，其承载力高1倍以上，可减小梁柱构件的截面尺寸，增加建筑的使用空间。该楼盖与钢结构相比，具有防火防腐性能好，钢骨结构的局部和整体稳定性好，不会发生局压破坏，节省钢材的优点。与传统的混凝土楼盖施工一样，型钢梁混凝土楼盖仍需现场支模，在梁柱中绑扎钢筋困难，混凝土浇筑难度较大。大跨度楼盖需高支模，大幅增加了施工措施费与安全风险。

3.3钢桁架–混凝土组合楼盖

钢桁架–混凝土组合楼盖是在传统混凝土梁板楼盖及钢桁架的基础上发展起来的大跨空间钢结构组合楼盖，能充分发挥混凝土板与钢材两者的优势。该楼盖自重轻，且显著增加抗弯、抗扭承载力。与传统的混凝土楼盖相比，在同等用钢量下，钢桁架–混凝土组合楼盖具有更大的整体刚度和承载力，可减小结构高度，增大建筑净空及使用空间；桁架的空腹部分可灵活地铺设水电空调等管网，增加建筑净高。施工时可省去高支模、减少支模成本及安全风险，加快施工速度。该楼盖可用于跨度大、荷载重的多层和高层建筑，特别是体育场馆的顶棚、会展中心的屋盖等。从施工角度分析，与型钢–混凝土组合梁楼盖一样，钢桁架–混凝土组合楼盖的楼板常采用压型钢板或钢筋桁架楼层板，由于受压型钢板或钢筋桁架板跨度及施工荷载的影响，垂直桁架的次梁间距不宜过大，一般作为单向板使用。组合楼盖钢桁架还需考虑防腐、防火、装修等问题。

3.4矩形钢–混凝土组合楼盖

矩形钢–混凝土组合楼盖是在传统混凝土梁板楼盖及型钢–混凝土组合楼盖基础上发展起来的一种大跨度钢结构组合楼盖。与传统的混凝土梁板楼盖相比，该楼盖截面高度小，结构自重轻，受力性能好，施工快速，跨越能力强。施工时可省去高支模、减少支模成本及安全风险，提高施工速度。与型钢–混凝土组合楼盖相比，该楼盖刚度更大，跨越能力越强，能有效减小截面高度。从施工角度分析，与型钢–混凝土组合梁楼盖一样，矩形钢–混凝土组合楼盖的楼板也常采用压型钢板或钢筋桁架楼层板，可省去制作混凝土构件的模板工序。由于受压型钢板或钢筋桁架板跨度及施工荷载的影响，垂直矩形钢梁的次梁间距不宜过大，一般作为单向板使用。该组合楼盖钢梁还需考虑防腐、防火、装修等问题。与型钢–混凝土组合楼盖相比，该楼盖梁不便于开洞穿越管线，且结构用钢量较大，梁柱连接节点设计与施工不便，因此常用于桥梁结构、人行天桥等大跨度结构中。

结束语

综上所述，钢结构连廊具有跨度大、离地高、结构本身质量大等特点，在施工过程中，施工空间、工艺流程、施工成本等多种因素均会对其产生影响，因此施工难度较大。在选择施工方案时，要结合工程的具体情况，科学设计施工方案，并基于环保的角度，遵循节能、节材、降耗的原则，文明施工，最大程度上保证工程项目的生态效益、社会效益及经济效益。

参考文献

[1]郭从兴.房屋建筑中大跨度空间钢结构的运用分析[J].建筑工程技术与设计,2021(22):576.

[2]刘君昭.大跨度空间钢结构在房屋施工中的应用[J].装饰装修天地,2019(14):154.