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linxiang1101

The design and construction of member-plate composite space grid
Liao Shujiang Li Hui
Second Institute. Shenzhen General Institute of Architecural Design & Research, 518031
［Abstract］: Composite space grid is widely used in China, whose global activity isn’t perfect, and whose design and constuction are complex. In this paper, a new type of space grid—member-plate Composite space grid---is put forward from practice, in which the problem of complexity of design and construction of composite space grid can be solved succesfully.
［keyword］: composite space grid design construction
　　一、前言
　　我国组合网架的应用始于80年代，之后获得了迅速发展，其应用范围也拓展到多、高层建筑楼层领域[1]。组合网架上弦由砼板组成，下弦和腹杆由钢结构组成。上弦砼板又由砼平板、肋梁和交叉梁组成，砼板通过肋梁预埋件与钢结构节点的焊接而与钢结构连成整体（图1）。

                               
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组合网架的最大优点是其上弦板兼起维护和承重功能，钢和砼的材料特性得到了充分发挥，从而减少了用钢量，拓展了网架的应用范围。但组合网架有不可避免的缺点：设计计算复杂，施工难度大。在设计方面，其复杂性在于砼板的设计，除须由有限元分析获得肋梁弯矩和轴向力之外，还须求出其局部弯矩，按偏心受压构件对肋梁和交叉梁进行配筋计算。在施工方面，其复杂性在于以下三个方面：首先由于砼板是由平板、肋梁和交叉梁组成的，故砼平板一般为三角形板（图2），预制构件时模板很难制作；其次将砼板与钢结构组合时，由于施工误差（如砼板制作不规整，钢结构焊接变形较大，钢结构下料尺寸的误差等）的原因，板与板之间的预留缝要么过大，要么过小，使得砼预埋件和钢结构节点的焊接变得困难，焊工操作面受到限制，焊缝质量难以得到保证；最后，灌缝后，肋梁砼与新灌注的细石混凝土之间的粘结并不很理想，导致相邻肋梁难以通过缝隙之间细石砼的粘结而连成整体，东南大学的试验已经表明了这一点[2]，这一方面使得计算模型与实际结构存在偏差，另一方面，如果网架用作屋盖，则易渗水，影响使用。
　　造成以上问题的主要原因是组合网架的上弦板中有肋梁和交叉梁，而且板为预制构件。如果我们在组合网架的上弦板中取消肋梁和交叉梁，直接将上弦板作成一块平板，且采用整体现浇，则钢和砼的材料特性照样可以充分发挥，砼板仍然可以集承重功能和维护功能于一体，且维护效果要远好于前者，而其设计与施工过程将简单很多。我们将这种上弦为一块混凝土平板、下弦和腹杆为钢结构的网架称为“杆板组合网架”，为了区别起见，后文将前面所述的一般组合网架称为“普通组合网架”。

　　二． 设计计算
　　用有限元方法可精确计算出“杆板组合网架”结构的内力。将上弦板离散成板单元，下弦和腹杆离散成杆单元，然后组合成整体刚度矩阵，求出内力，进而选取杆件截面和进行板的配筋，用一般的有限元程序就可以完成这个工作。设计时须考虑以下阶段的设计：
　　1．施工阶段：混凝土已浇筑完毕但还未能承重，恒载主要是钢结构自重和砼重，活荷载主要是施工荷载。
　　2．使用阶段：混凝土已能承重，恒载主要是结构自重，面层和设备、管道重量；活荷载主要是楼面使用荷载，风载和地震作用等。
　　若采用整体拼装法施工，则尚须计算网架施工吊装阶段的承载力。

　　三．构造及节点
　　1．构造 “杆板组合网架”的上弦仍须布置少量的钢构件，其作用有三：一是满足施工吊装的要求，二是将砼板和下部钢结构连成整体(相当于普通组合网架中砼的预埋件），三是给砼板提供支承。如果将上弦杆设计成⊥钢，则能很好地实现以上功能。由于焊工的焊接操作面不受限制，焊缝质量易于保证，⊥钢与节点的连接要优于普通组合网架预埋件与节点的连接，前者的焊接速度也要快于后者。为固定板底钢筋，且使砼板和⊥钢粘结理想，板底钢筋须与⊥钢弯折焊接。砼板厚一方面须满足承载力的要求，另一方面须高出⊥钢30mm以上，以使面筋能跨过⊥钢。
　　2．节点 与普通组合网架一样，“杆板组合网架”的节点可采用焊接球缺节点（图3），十字钢板节点，螺栓环节点。如果焊接球缺节点，如果采用焊接球缺节点，则节点构造十分简单，只须将⊥钢焊接在顶板上即可。

zhzb0126

探讨的内容应该再具体、详细些。