鋼結構夾層是一種在建筑物內部增加使用空間的結構形式,以下是鋼結構夾層設計的要點:
- 梁式結構:這種結構是較為常見的一種。鋼梁承擔樓面荷載,并將其傳遞給柱子或墻體。它的優點是結構簡單、受力明確。例如,在一些工業廠房的夾層中,由于設備荷載較大,常采用型鋼梁來確保足夠的承載能力。一般情況下,根據跨度和荷載的不同,可以選擇工字鋼、H 型鋼等。
- 桁架式結構:由桿件組成的桁架來承受樓面荷載。其特點是能跨越較大的跨度,而且相對梁式結構,在同等跨度和荷載條件下可以節省鋼材。比如在展覽館、體育館等大空間建筑的夾層中應用廣泛,因為這些場所往往需要較大的無柱空間。
- 恒荷載:包括鋼結構夾層自重、樓面做法(如混凝土樓板厚度、地面裝飾材料重量等)。以混凝土樓面為例,每立方米混凝土重量約 2400kg,假設樓面混凝土厚度為 100mm,那么每平方米樓面僅混凝土自重就達到 240kg。此外,還有鋼結構本身的自重,根據所選鋼材型號和截面尺寸計算。
- 活荷載:要考慮使用夾層的人員活動、設備重量、家具擺放等產生的荷載。例如,辦公室夾層活荷載一般取值為 2.0 - 2.5kN/m²;如果是倉庫夾層,活荷載可能達到 5.0kN/m² 甚至更高,具體取值要根據倉庫存儲物品的類型和堆放方式確定。
- 強度要求:根據計算得到的荷載和所選的結構形式,確定鋼材的強度等級。一般常用的有 Q235 鋼和 Q345 鋼。Q345 鋼強度更高,適用于承受較大荷載或跨度較大的情況。例如,對于跨度超過 8m、活荷載較大的夾層,使用 Q345 鋼制作鋼梁可能更為合適。
- 材質特性:考慮鋼材的韌性、可焊性等性能。良好的可焊性可以保證鋼結構在現場安裝過程中能夠順利進行焊接作業。對于在低溫環境下使用的鋼結構夾層,鋼材的韌性尤為重要,以防止鋼材發生脆性破壞。
- 梁柱連接:可以采用剛接或鉸接。剛接能夠傳遞彎矩、剪力和軸力,使結構整體性更好。例如,在抗震要求較高的建筑夾層中,梁柱剛接有利于抵抗地震作用產生的水平力。而鉸接則主要傳遞剪力和軸力,構造相對簡單,在一些對結構整體剛度要求不高的情況下可以采用。
- 梁梁連接:包括主次梁連接。一般情況下,次梁與主梁采用鉸接連接,將次梁上的荷載傳遞給主梁。連接方式可以是通過連接板焊接或螺栓連接。
- 壓型鋼板 - 混凝土組合樓板:這種樓板是在壓型鋼板上澆筑混凝土形成的組合結構。壓型鋼板不僅作為混凝土的性模板,而且在施工階段可以承受混凝土的自重和施工荷載,在使用階段還可以和混凝土共同工作,提高樓板的承載能力。例如,在高層住宅的鋼結構夾層中應用這種樓板,可以加快施工進度。
- 鋼筋混凝土樓板:通過在鋼梁上設置模板,綁扎鋼筋,然后澆筑混凝土形成。這種樓板的優點是整體性好、防火性能好。但是其自重大,施工周期相對較長。
- 防火設計:鋼結構在高溫下強度會顯著降低,因此需要進行防火處理??梢圆捎梅阑鹜苛贤克?,根據不同的耐火限要求選擇相應厚度的防火涂料。例如,要求耐火限達到 2 小時,防火涂料的厚度可能需要達到一定的數值,具體要根據涂料的產品性能確定。
- 防腐設計:由于鋼材容易生銹腐蝕,所以要采取防腐措施??梢圆捎帽砻驽冧\、涂漆等方法。對于在潮濕環境或有腐蝕性氣體環境下的鋼結構夾層,如海邊建筑或化工車間的夾層,需要加強防腐處理,如采用耐腐蝕性更好的油漆,并適當增加涂層厚度。