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闭口型压型钢板与钢筋桁架之比较

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前言:       常常被设计师、施工方和业主问到一个问题,压型钢板与钢筋桁架板哪一个好?各有什么优缺点呢?今天就对这两种钢结构材料进行一下剖析。 一. 闭口型压型钢板       压型钢板历史比较久远,最早用欧美,后与上世纪七十年代末传至我国。用于楼面主要有三种:开口型,缩口型,闭口型。 1.1 闭口型压型钢板的应用       闭口型压型钢板被广泛应用于大量的工程中,尤其是钢结构的超高层办公楼项目中。因为在超高层办公楼中,使用荷载均在5.0KN/m2之下,次梁的间距在3米左右,楼板总厚在120mm或130mm左右,在此工况下,闭口板是最优的选择。不需要加临时支撑,可以代替板底钢筋,作为组合楼板承担受力,耐火性能优,并且不需要防火涂料,施工方便。所以,该板型得到了广大业主和设计师的青睐,在北京上海、天津、南京、杭州、长春、无锡等一二线城市被广泛应用。譬如:

前言:

      常常被设计师、施工方和业主问到一个问题,压型钢板与钢筋桁架板哪一个好?各有什么优缺点呢?今天就对这两种钢结构材料进行一下剖析。


一. 闭口型压型钢板

      压型钢板历史比较久远,最早用欧美,后与上世纪七十年代末传至我国。用于楼面主要有三种:开口型,缩口型,闭口型。

1.1 闭口型压型钢板的应用

      闭口型压型钢板被广泛应用于大量的工程中,尤其是钢结构的超高层办公楼项目中。因为在超高层办公楼中,使用荷载均在5.0KN/m2之下,次梁的间距在3米左右,楼板总厚在120mm或130mm左右,在此工况下,闭口板是最优的选择。不需要加临时支撑,可以代替板底钢筋,作为组合楼板承担受力,耐火性能优,并且不需要防火涂料,施工方便。所以,该板型得到了广大业主和设计师的青睐,在北京上海、天津、南京、杭州、长春、无锡等一二线城市被广泛应用。譬如:

项目                                         地址                                          项目描述

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上海外滩中信城                          上海                                    超高层钢结构

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南京锦盈大厦                             南京                                     超高层钢结构

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南京中央广场大楼                       南京                                    高层钢结构

长春汽车博览馆大楼                    长春                                    高层钢结构

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石家庄开元广场                          石家庄                                 高层钢结构

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长沙国金中心                              长沙                                    超高层钢结构

以上为不完全统计


       从以上高层、超高层的楼板系统选用来看,全部选用闭口板,可见闭口板对于办公楼一类的高层建筑是非常适用的,而且以上建筑的梁跨特点特别适合采用闭口板(跨距均在3m左右,楼板厚度120 mm或130mm),使其技术经济性发挥的恰到好处,也就是说这正适合用于闭口板。而闭口板的缺点却是如果建筑物的次梁跨距超过4m,则需要选择比较厚的钢板,则成本上会增加不少。

1.2. 闭口型压型钢板的主要优点

1.2.1 较小的楼板总厚

闭口型压型钢板可以提供较小的楼板总厚,这对于超高层建筑来说真是一个佳音。按照《组合楼板设计与施工规范》 、《建筑钢结构防火技术规程》规定,楼板耐火时效达到1.5小时需要满足一下要求:

                                       闭口板耐火图.JPG

       由于其较小的楼板厚度,可增加楼层净高,减少混凝土用量,减轻楼板自重。对减小地震力、减小钢梁断面、减小地基反力等均有很大作用,相比开口型压型钢板而言有了更大的进步。

1.2.2极佳的受力特性

       闭口型压型钢板具有独特的楔型断面,它的肋四周完全被混凝土握裹,大大增加了钢板与混凝土的接触面,更为重要的是,在组合楼板受弯的状态下,混凝土与闭口肋之间会产生一定的压力,弯距越大,压力越大,在混凝土与压型钢板之间摩擦系数恒定的情形下,这种压力将使混凝土与压型钢板的握裹力大大增加。此外,闭口板的形心接近板底,在相同楼板厚度情况下,组合楼板的内力臂最大,可抵抗更大的跨中正弯距。其组合楼板有很大的承载力,一般情形下可替代全部板底钢筋。


1.2.3良好的抗火性能


       闭口型压型钢板由于其板肋四周均被混凝土包裹,类似于钢筋混凝土楼板中的板底钢筋,在火灾情形下,即使平板部分退出工作,而板肋由于温度不高仍有足够的强度,当耐火设计满足时,在不做防火喷涂、不配置耐火钢筋的情形下,仍有很高的承载能力,可替代全部板底钢筋。当楼板总厚≧110mm时,可满足2.0小时耐火极限。


1.2.4 便利的悬吊系统


      闭口型压型钢板在板底设置了卡槽,配合专用的两片式悬吊零件,可在板底任意位置设置可拆卸的吊点,避免事先预埋或事后钻孔以及施焊等作业,对空调风管、水喷淋管、强弱电桥架以及建筑平顶的悬吊提供了极大的便利及灵活性,同时造价较膨胀螺栓来的更为节省,而且不像使用膨胀螺栓那样会破坏楼板内的管线。

                                         悬挂.jpg

1.2.5平整的板底外观

      平整的顶面效果恰似刻意装修的天花板(详见我司提供之照片),在一些非必须吊顶的区域,提供了十分美观的顶面效果,省却吊顶的费用。    

                                      照片 002.jpg

1.2.6良好的安装安全性  

       采用压型钢板方案,由于在施工过程中,压型钢板作为永久性模板使用,为施工人员提供了一个安全的施工平台,使施工人员在施工过程中在这个平台上安全施工,避免安全隐患,在超高层工程中尤其重要。而使用现浇支模工法,因为需要高空作业而没有平台,为了避免发生安全事故,要采取种种安全措施,比如加设安全网等,但仍不能完全保证安全。在前不久江苏发生的钢筋笼垮塌事件就是因为高空作业,而保护措施不到位而造成人员死亡受伤事件的发生。所以从安全角度而言,采用压型钢板方案更加合理。

                                      固定图片.jpg

1.2.7优越的施工的简单便捷性

       采用压型钢板方案,尤其是使用闭口型压型钢板,其优越的简单便捷性施工,是被无数个工程实际所证明的,采用闭口型压型钢板,可以省却铺设板底钢筋,无须支撑、无须拆模、可交叉作业,多楼层同时作业,大大提高施工速度,可以充分发挥钢结构建筑施工快速的主要优点,是采用钢结构结构形式的必然选择,否则钢结构的施工进度快捷的特点将被完全抹杀。

      根据实际工程经验,采用闭口型压型钢板方案,每周可以安装三层的楼板,(混凝土可以在压型钢板铺设好后,可以同时浇筑几层),而现浇支模方案每周只能浇筑一层(考虑到上一层的支撑必须支在下一层基本达到混凝土凝固后,而混凝土基本到强度的75%需要七天),这样采用闭口型压型钢板方案的进度是采用现浇支模工法的三倍,那整体的无论对于超高层建筑,还是希望能够跟早完工产生经济效益的钢结构工厂而言,施工时间的节省可见一斑,而由此而给业主带来的经济效益也是比较庞大的,尤其对于工业建筑而言,早一天开工生产的效益更是业主所关心的。压型钢板采用工厂化生产,工地干净整洁,管理方便;而现浇支模工法则是现场作业,相对湿作业比较多。

采用闭口板预留洞做法:

                              开洞图片.jpg

  采用闭口板预埋管做法:

                             管线图片.jpg

1.2.8良好的耐腐蚀性能

国家相关规范如《组合楼板设计与施工规范》中对压型钢板材质有如下规定。

第3.3.4条:组合楼板用压型钢板应采用镀锌卷板,镀锌层两面总计275g/m2。

我司生产的压型钢板基材采用双面镀锌总量为275g/m2的热浸镀锌钢卷,具有良好的耐腐蚀性能,能满足建筑物使用阶段的抗腐蚀要求,最大程度地保证建筑物的安全性。


1.3. 闭口型压型钢板的主要劣势

1.3.仅仅能用于单向板

由于闭口型压型钢板一次成型,肋为单向肋,对于另外一个方向的受力爱莫能助,虽然压型钢板的平板也可以作为受力钢筋计算,但去除掉保护层后基本为零。如果考虑双向板设计,则需在肋顶布置另一个方向的钢筋,增加了成本,也增加了楼板总厚。

1.3.2不适于3.6m以上的跨距

由于闭口型压型钢板自身断面性质所致,3.6m以内是比较合适的,超过3.6m则需要加设临时支撑,则对于尽量减少支撑的钢结构体系来说是不利的。


二.钢筋桁架板


2.1钢筋桁架板的应用

钢筋桁架板,诞生于2007年左右,据说是新进德国的工艺,当时耗资巨大,也想替代压型钢板或者争夺压型钢板市场吧。这种材料和压型钢板的作用类似,也是用于楼面使用。

钢筋桁架板是用钢筋和镀锌板两个焊接而成,其中,镀锌板选用0.4~0.5mm的镀锌板制成,相近于平板;而钢筋桁架由大量的钢筋通过焊接而成,主要起支撑受力作用。大家可以看一下图片:

                                  20160302170333683368.jpg

       刚开始推广时,业内人不是特别敢用,因为是新产品,由于承担受力,大家还是比较小心,直到2010年设计规范出来,大家陆续的开始应用。

2.2. 钢筋桁架板的主要优点

2.2.1  可以作为双向板来适用

       钢筋桁架板可以作为双向板,(另外一个方向另需配钢筋),这样在一些楼板为双向板的工程中,它有了用武之地,也解决了闭口板仅仅作为单向板的问题。但是,一般钢结构工程中双向板设计比较少,所以优点不是特别突出,并且在铺置好钢筋桁架板后再穿另一方向的钢筋比较麻烦。

2.2.2无支撑跨距可以做得较大

      对于在一些跨距超过3.6米的工程中,比如一些跨距较大的公建上可以采用钢筋桁架,不需要临时支撑,而且经济性比闭口板更加有优势。


2.2.3可以承受更大的荷载

      钢筋桁架对于一些荷载比较大的工程,比如荷载超过10KN/m2的工程更加有优势,比如一些厂房的荷载会比较大,这样的工程选择钢筋桁架比较合适。


2.3. 钢筋桁架板的主要缺点


2.3.1  非一体构件

       在施工阶段,钢筋桁架的底模是主要首冲承重元件,底模上方的钢筋桁架构成底模平板的加劲构件;底模和钢筋桁架彼此之间的结合,有赖于腹杆和底模平板的焊接品质。由于底模平板仅有0.4mm-0.5mm厚,焊接效果如果较差的话,可能顶得住彼此间的拉拔及剪力。

2.3.2  底模易产生局部挫屈

      钢筋桁架并非断面均匀组件,当反力(粱支座处,或临时支撑支座处)的位置正好落在弱截面时,底模肯定会产生局部挫屈。

2.3.3  结构计算复杂

       钢筋桁架在施工阶段(不论是板简支或连续跨),计算需分别计算钢筋桁架和底模焊点的荷载效应。计算钢筋桁架时,全部荷载由桁架承担;计算底模焊点时,荷载全部由底模承担。对于非厂家专业人士计算还是有些难度的,一般只会选用厂家给的技术数据。

       它的允许无支撑跨矩表肯定是按该公司自己计算的断面系数分析出来的,而且所计算出来的各种不同型号及不同钢筋尺寸的组合断面系数也一定是假设底模和钢筋桁架是“一体的”。

       综合上述两点问题,除非该公司曾做过多组的载重试验来验证所计算出断面系数的可靠性,按照最不安全的计算方式,所做载重试验的加载位置应是在底模上,而非钢筋桁架上。

如下图示:

                          钢筋桁架受力.png

2.3.3 施工难度大  

      钢筋桁架的施工铺设较普通压型钢板难得多,其自重太沉,工人搬运很不安全,安装效率比较低。所以使用吊车比较多,这样会影响到其他专业的进度,而且安装的费用比较贵(约为楼承板安装费用的3倍)。而由于钢筋桁架的钢筋密布,作为施工平台而言,效果很差,其他工种施工比较困难,钢筋绑扎也比较困难。如果由于运输或现场放置不当造成损坏,则修复工作难度比较大。

2.3.4开洞与安装管线布置难  

      钢筋桁架上面管线穿插比较困难,由于桁架高度比较高许多在70~100mm,上面预留的空间很小,管线只能顺着桁架方向铺设,不能斜着铺设,这样会增加管线的用量,增加了成本。尤其是开洞时,如果处理不好,在浇注混凝土时会造成安全事故。2010年中建某单位,就是由于这个原因造成了人员伤亡的安全事故。

2.3.5 运输麻烦且费用高

       钢筋桁架板的运输费用较高,基本上是闭口型压型钢板的3倍,且在运输过程中造成搭接端的损坏,这样就需要施工现场修复,影响安装进度和造成安装成本升高,严重的话会影响质量和施工安全;

失败案例:

            开元广场.png 锦盈大厦.png

       以上两个工程为前期选用钢筋桁架,后期因为施工不便,工期拖沓而改成闭口板的鲜活的例子,选择钢筋桁架板需慎重考虑,以免以蹈后辙。


三.经济比较


     案例:江西某超高层钢结构建筑,楼高约300米,采用内筒外框钢结构,混凝土楼的板厚度大部分为120mm,常规跨距最大约为3300mm,恒载为4.8KN/m2,活载为3.0KN/m2。

3.1.条件如下:

(楼板厚度为120㎜,跨距为3.3米)。

1)钢筋桁架楼承板选用TD3-90, 单价为94元/m2;TD2-90, 单价为91元/m2;TD5-170, 单价为120元/m2;

2)闭口型压型钢板选用YXB65-510、0.75厚,单价为85元/m2; YXB65-510、0.9厚,单价为100元/m2;

3)钢筋桁架楼承板板面需另加一个方向附加钢筋216;8150,钢筋用量5.52kg/m2;

3.2.钢筋桁架、闭口型压型钢板楼板造价

     钢筋桁架价格.png      闭口板价格.png

       注:边模、栓钉和混凝土两种楼板基本一致,故在此不列出比较。

3.3.安装费比较

       根据施工方长期使用这两种材料施工经验来比较

                              安装价格.png

       

注:深圳腾讯大厦项目,两种材料均有使用,以上价格为该项目价格。

     钢筋桁架的造价比闭口板的造价每平米多28.89元,本工程约100,000m2,则增加造价约28.89×100,000=2,889,000元,此笔费用不菲。由于钢筋桁架单位重量较重,施工过程需要用吊车,针对本项目跨距不是很大(未超过4米),所以不建议采用钢筋桁架。


四.总结


      我们在选择楼板系统时要从结构的安全性和建筑的整体性出发,综合考虑。不仅楼板有足够的平面刚度,减少楼板自重,有利于现场安装方便及快速施工;还要衡量楼板体系的经济性,要看整个建筑物的综合经济指标和使用功能带来的附加效益。综上所述,无论是经济性,还是施工便利性,闭口板在本工程中均钢筋桁架更加适用。

                                                                               文章来源《楼承板知识详解》

                                 


 







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