超高层建筑压型钢板性能与工程应用研究（论文）.pdf

垦 超 高 层 建 筑 压 型 钢 板 性 能 与 工 程 应 用 研 究 范 志 鹏 上海建工材料工程有限公司 上海 200086 摘要：压型钢板一混凝土组合楼板作为一种新型的组合结构，因其能充分利用钢材与混凝土2种材料的优良特性而被越 来越多地应用到大跨结构高层建筑中。有着广阔的发展前景。结合上海南京西路大中里的T1塔楼工程，对其所用压型 钢板进行设计，特别是对其施工阶段截面受弯承载力和挠度进行验算，同时还对压型钢板一混凝土组合楼板进行了使用 阶段截面受弯承载力、斜截面承载力、挠度和自振频率的验算，以确保工程所用压型钢板满足应用要求。 关键词：高层建筑施工；压型钢板；组合楼板；截面受弯承载力；挠度 中圈分类号：TU757．4 文献标志码：B DOI：1O．14144／j．cnki．jzsg．2017．03．047 Study on Property and Eng er Applieation of Profiled Steel Plate in Super High—Rise Bu丑d FANZhipeng Shanghai Jiangong Construction Material Co．，Ltd． Shanghai 200086 O 引言 与普通钢筋混凝土楼板相比较 ，压型钢板一混凝土组 合楼板具有 以下优点：施工工期短；自重小 ，节省材料 ； 增加结构抗震性能；有效利用楼层结构的使用空间。与传 统的木模板相比，压型钢板一混凝土组合楼板施工时，减小 了发生火 灾的概率【l 】。由于压型钢板一混凝土组合楼板 的 诸多优异性能，近年来受到广泛关注，我 国专家学者在其 受力及变形等方面也进行了大量研究f3 。 然而 目前我国由压型钢板供货商提供的压型钢板截面 特性未考虑钢板强度 的影响，由于结构设计或组合楼板施 工阶段设计偏于不安全[5- ，所 以要对工程所用压型钢板进 行截面受弯承载力和施工阶段挠度验算，以确保工程所用 压型钢板满足工程应用要求。 1 工 程 概 况 上海南京西路大中里工程是集商业、办公、酒店等于 一 体的综合发展项 目，分布有5座塔楼。 压型钢板成功应用于T1塔 楼。T1塔楼地上35层、高 169．85 m (图1)。然而根据理论及经验分析 ，一般在40层 左右 (大约150 m)，是超高层建筑设计的敏感高度 (建筑 物 的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化)，这种变化 促使建筑师必须提 出有效设计对策，调整设计观念，应用 基金项Ifl：上海市科学技术委员会工程技术研究中心建设 专项资金项 目 (15DZ2251500)。 作者简介：范志鹏 (1988一 )，男，硕士，助理工程师。 通信地址：上海市杨浦区黎平~$-204号 (200090)。 收稿日期：2016-12—30 图1 T1塔楼 适宜的建筑技术。 针对T1塔楼超高层建筑结构系统的特殊性 、消防的需 求 以及施工难点等 问题，采用 了钢梁与压型钢板一混凝土组 合楼板共 同作用的设计 (简称MST组合梁)。该设计不仅 能节约楼层和屋盖钢梁的用钢量，还可 以减少混凝土的用 量 。压型钢板可作为混凝土在施工浇筑时的永久模板并保 留在构件 中，减少 了模具拆装时间及成本。压型钢板一混凝 土组合楼板相 比钢筋混凝土楼板的延性更优越，因此特别 适合于在地震频发地 区和高层建筑中使用。我们为此建筑 设计 了型号为YX51—305—915的压型钢板 (板宽0．915 m)， 并根据楼层高度的不同，选择 了不同的钢板厚度 (0．8～ 1．2 ram)，保证压型板使用的安全性、经济性及环保性。 2 压 型 钢 板 的 设 计 及 截 面特 性 现阶段在普通气候环境中，主要 以选择热镀锌钢板作 为压型板的基板 。本文设计及生产 的压型钢板采用 热镀锌 钢板为基板材料，带压痕的压型钢板能增加与混凝土之间 的黏结力，避免压型钢板与混凝土之间发生滑移；采用开 口型压型钢板作为永久模板并在同等厚度楼板 的情况下有 2017～3 Building Oon．~ucllon 1 范志鹏： 超高层建筑压型钢板性能与工程应用研究 效减少了混凝土的用量 。 压型钢板设计过程 中尝试过多种截面形式，并对不 同 尺寸及截面特性 的压型钢板进行施工阶段和使用阶段的承 载能力计算，由验算结果得知，型号为YX51—305—915的压 型钢板满足各项性能指标 。 YX51-305—915压型钢板用镀锌钢板经辊压冷弯成型， 截面 如图2所示 ，为开 口带压痕型 的截面形式 ，波 高h为 5 l mill，波距s为305 mm，有效覆盖宽度6为915 mm。 、 —————— 』-_———— 二 竺 b 图2 YX51—305—915压型钢板截面 现应用Cufsm软件 ，对图1截面形状和尺寸 (截面厚度 取t=0．8、1．0、1 2 mm)的截面形心位置 ，对截面惯性矩 和截面抵抗矩 等做 了计算。计算结果如图3所示。从图3 可 以看出，截面惯性矩 和截面抵抗矩 都随着压 型钢板 厚度的增加呈线性增强。 =、 E ● E E r- × 一 、 基板厚度／mm 图3 YX51—305—915压型钢板不同厚度截面特性 3 压 型 钢 板 施 工 及 使 用 阶段 验 算 3．1 压型钢板施工阶段验算 根据标准JGJ 99—20l5《高层 民用建筑钢结构技术规