钢筋桁架楼承板的抗震性能及施工周期

钢结构住宅作为新兴的第三代建筑逐渐在国内发展起来，其施工工期较短，结构空间使用率高，且具有的性能，符合住宅产业化的发展要求。对于钢结构住宅来说，楼板体系是其中一个重要组成部件。钢筋桁架组合楼板是一种新型组合楼板，具有施工、结构受力性能好等优点。在施工阶段，钢筋桁架组合楼板不需要支模，而是利用构件中的钢筋桁架提供的刚度，无支撑长度较大，满足钢结构住宅对于施工速度的要求；使用过程中，钢筋桁架组合楼板中的钢筋桁架、底部钢板和混凝土形成复合结构共同承受荷载。

在对钢筋桁架组合楼板抗弯性能试验研究基础上，从满足施工及设计需求出发，对新型组合楼板优化设计进行研究。介绍了优化算法，并初步建立了钢筋桁架楼板优化设计的数学模型。开展钢筋桁架楼板抗弯性能试验，并建立试件有限元模型，通过试验结果对比分析，验证有限元模型建立的性。开展了钢筋桁架组合楼板优化分析，为了使优化过程和结果收敛于全局较优，将零阶方法和一阶方法结合，把钢筋桁架高度、钢筋桁架间距和钢筋直径作为设计变量，强度、变形等作为约束条件，在使用阶段以造价为目标函数，在施工阶段综合考虑钢筋用量和楼板厚度为目标函数，建立优化模型，进行优化设计。

通过研究，给出了优化次数与设计变量、状态变量和目标函数的关系，优化设计成果，并对优化成果对比分析，经过优化计算的楼板受力合理，而且节约材料。对优化楼板的校核计算表明，优化后的楼板符合设计原理，与原设计方案相比，其应力、变形指标均了。论文分析了材料价格、材料强度、板面荷载和板的跨度等因素对使用阶段钢筋桁架楼板优化结果和造价影响，得出板面荷载和板的跨度是影响较优桁架高度的主要因素，根据优化结果编制了楼板优化设计表格，对设计具有参考价值。较后通过增加楼板优化的数量，得出了在施工阶段钢筋桁架模板较大使用跨度的增加趋势，对钢筋桁架模板选用表进行了改进。

我国国民经济在近几年发展速度令人惊讶，2013年均GDP再创新高，有望超过一万美元。经济体制改革逐渐深化，也引起住房体制的巨大改变，曾经的住房分配体制一去不返，新的住房体制已逐步成型，预示着钢结构住宅面临着巨大的发展机遇，必将成为我国新的经济增长点。有关部门预测我国城镇化水平在2020年将达到60%，而根据目前状况来看，我国部分城乡建设水平尚与城镇化的建设要求相去甚远，因此现阶段建造大量住房以满足我国城乡居民的居住需求将是大势所趋。推行住宅产业化不仅可以提高建设效率，还可以很大程度上降低建设成本，从而满足城市化进程高速推进的要求。钢结构住宅施工工期较短，结构空间使用率高，且具有的性能，符合住宅产业化的发展要求。按照目前的发展趋势，钢结构住宅必将进入一个高速发展的时期。

钢结构住宅可以比较容易的实现构件的工厂化、现代化和标准化制作，整体施工周期短，结构安装便捷，工期优点明显。随着生活水平、教育水平的不断提高，人们生活观念也较以往有所改变，不仅对住房建造速度和建设质量提出，也加注重住房建造过程中的。在方面，钢结构住宅采用建筑钢材为主要材料，自重轻，循环，施工安装过程对环境影响较小，同传统现浇钢筋混凝土住宅相比对环境的影响程度降低；投入使用的钢结构住宅也能好的适应复杂多变的气候环境，因此钢结构住宅也有“可持续发展的生态建筑体系”的美誉。

随着钢结构住宅的发展，楼承板机体系的研究也在不断推进。钢筋混凝土结构的较初形式是整体现浇式钢筋混凝土结构，该种结构虽然具有刚度大、整体性好等众多优点，但现浇混凝土养护时间过长，若在钢结构建筑中采用现浇混凝土楼板，会严重影响整体结构的施工周期，不利于住宅产业化的推广。相对的，装配式钢筋混凝土结构不需要现浇，从而省去了主要的模板支撑，环境因素影响很小，只需要现场拼装，利于施工进度的推进；单个构件的生产可实现工业化，便于质量控制，因此装配式钢筋混凝土结构逐渐取代了整浇式钢筋混凝土结构。但是随着建筑的高度以及结构复杂程度不断增加，装配式钢筋混凝土结构也逐渐露出弊端：整体性差，抗渗性差，性能不尽人意，装配式钢筋混凝土板已经很难满足高层建筑结构的要求及长期使用要求。

为了降低建筑成本、缩短建设周期，同时又满足各种结构的整体性和要求，研究人员综合了整体现浇式结构和装配整体式结构，取长补短，发展了结合上述两种结构优点的钢筋桁架楼板结构，了装配整体式结构整体性差、性能差的缺点，同时能降低成本和施工周期，在实际工程中逐步被广泛应用。