不同楼板形式下钢结构住宅体系的技术性能分析
关键词：钢结构住宅、结构计算、PKPM、技术性能
1引言
钢筋桁架式夹芯混凝土板作为一种新提出的楼板结构形式，由钢筋桁架、轻质材料、钢丝网片和混凝土面层组成（见图1）。本文讨论钢筋桁架式夹芯混凝土板作为结构楼板形式对高层钢结构体系的技术性能的影响。同时，在设计条件相同的情况下，通过与其他三种楼板形式组成的钢结构体系的设计计算结果对比，得出由钢筋桁架图1楼板构造
式夹芯混凝土板组成的钢结构体系具有相对较好的性能[1][2]，是值得推广的新型楼板形式。
2各方案的结构计算
本文各计算模型均采用普通钢框架结构体系，具体方案如下：
方案一（钢筋桁架式夹芯混凝土板方案）：普通钢框架结构体系+钢筋桁架式夹芯混凝土板；
方案二（叠合板方案）：普通钢框架结构体系+预应力叠合楼板；
方案三（组合板方案）：普通钢框架结构体系+压型—混凝土组合楼板；
方案四（现浇板方案）：普通钢框架结构体系+整体现浇楼板。
本文通过PKPM系列软件对上述四种方案进行分析[3][4]，统计用钢量，验算构件的承载力和稳定性以及结构的水平侧移。设计计算过程中，要满足以下要求：
（1）轴压比：主要为了控制结构的延性，要求轴压比小于0.6。
（2）剪重比：主要为了控制各楼层最小地震剪力，要求的楼层最小剪重比为1.6%。
（3）周期比：Tt与T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。
（4）刚重比：框架结构应符合以下要求：结构刚度与重力荷载之比大于等于10。
（5）位移：钢结构有较好的延性，防止非结构性破坏及产生二阶效应。
3不同楼板形式组成的结构体系的方案计算结果对比分析
（一）受力性能分析
在水平地震荷载作用下，四种方案的X，Y方向的最大反应力如图3，4，5，6所示：
钢筋桁架式夹芯混凝土板方案在水平地震荷载作用下，X、Y方向最大反应力均较小。与叠合板方案、组合板方案、现浇板方案相比，X方向的最大反应力分别减小12.5%、22.7%、3.4%，Y方向的最大反应力分别减小9.9%、13.7%、5.3%。钢筋桁架式夹芯混凝土板方案组成的结构体系受力性能较为优越[1]。
（二）结构自振特性分析
自振特性是结构的重要特性之一。从上表可以看出，四种方案均满足周期比为0.9的限值。而钢筋桁架式夹芯混凝土板方案周期比最低，抗扭转性能较好。
（三）刚重比分析
从图7看出，组合板方案的曲线在最右边，钢筋桁架式夹芯混凝土板方案的曲线位于最左边，而钢筋桁架式夹芯混凝土板需要的用钢量较小，更容易实现经济性。从图8看出，因为四种方案Y方向的梁、柱截面差别不大，故四种方案的刚重比相差不大[5]。
（四）变形性能分析
从上表可以看出，四种方案的侧移都满足了规范的要求。组合板方案与现浇板方案的侧移值较小，很好的满足规范限值要求。钢筋桁架式夹芯混凝土板方案和叠合板方案在用钢量较少的情况下，侧移值离规范限值尚有较大的富余。
4小结
本文通过对钢筋桁架式夹芯混凝土板方案、叠合板方案、组合板方案、现浇板方案各方面性能进行了比较，得出由钢筋桁架式夹芯混凝土板为楼板体系的钢结构住宅在受力性能、抗震性能、变形性能等方面都具有一定的优越性。是符合钢结构住宅楼板体系发展趋势的楼板形式。
参考文献：
[1]侯永利，曹喜，郭佳民.新型多高层轻钢结构体系分析比较研究.钢结构，2007(7)：16~19
[2]卢逢煦.钢筋桁架式夹芯混凝土板优化设计与受力性能分析：[硕士学位论文].长沙：中南大学，2008
[3]王小红，罗建阳主编.建筑结构CAD-PKPM软件应用.北京：中国建筑工业出版社，2004
[4]张宇鑫，刘海成，张星源编著.PKPM结构设计应用.上海：同济大学出版社，2006
[5]刘良胤.多高层钢结构住宅几种结构类型的研究：[硕士学位论文].武汉：武汉理工大学，2006