网架结构屋盖普通覆盖板应用比较
  
韦灼彬　刘锡良
  
摘　要：对网架结构屋盖上广泛采用的普通覆盖板--钢筋混 凝土网架板、GRC网架板和太空网架板进行了介绍，并通过分析网架结构屋盖体系总体造价 ，对三种网架板进行了经济比较，给出了经济适用的跨度范围。
关键词： 钢筋混凝土网架板　太空网架板　GRC网架板　网架结 构屋盖体系　总体造价
  
THE APPLIED COMPARISON OF ORDINARY GRID STRUCTURE
ROOF COVERING SLABS
  
Wei　Zhuobin
(Navy logistics Institute　　Tianjin　300450)
Liu　Xiliang
(Tianjin University　　Tianjin　300072)
  
Abstract ： Ordinary grid structure roof covering slabs(rein forced concrete covering slab of grid structure,out space covering slab of grid structure,fiber glass reinforced cement covering slab of grid structure)that e xt ensively used in grid structure roof are introduced in this paper.In the same ti me,the economical comparison to three kinds of grid structure covering slabs is worked according to analyzing the overall cost of grid structure roofing system. The economical span range applied in engineering is put forward.
Keywords ： reinforced concrete covering slab of grid struct ure　out space covering slab of grid structure　fiber glass reinforced cement co vering slab of grid structure　grid structure roofing system　overall cost
  
　　近年来，网架结构在我国的应用呈现了前所未有的广泛性。从应用对象来说，网架结构 无所 不及，已经被用于任何一种工业与民用建筑，如体育馆、展览馆、影剧院、飞机库、厂房、 仓库、集贸市场、加油站、宾馆、办公楼等等。从使用跨度来说，网架结构既已被用于其它 结构形式可以实现的中小跨度，也已被用于其它结构形式难以实现的大中跨度，大至100多 米 跨度的体育馆、飞机库，小到10多米跨度的会议室、餐厅，都是网架结构的应用范围。目前 人们采用网架结构的大体趋势为：在结构选型时往往主要考虑网架结构的造型美观，已不太 斤斤计较跨度大小对经济指标的影响。在选择屋面覆盖板材时，除建筑上有特殊要求外，则 一般选用耐久性和耐火性均较好的钢筋混凝土网架板、太空网架板和GRC网架板，三种板材 均不需檩条，能最大限度地接近传统屋面施工工艺，与现有防水材料配合使用，可形成安全 可靠的屋面防水系统。由于三种网架板本身的造价有高有低，构造做法不同，自重差异也较 大，因此，有必要从分析屋盖体系总体造价出发进行经济比较，从而确定各种网架板经济适 用的跨度范围。
  
1　三种覆盖板的特点
　　钢筋混凝土网架板从传统单层工业厂房中的大型屋面板演变而来，由25～30mm厚的钢丝网水 泥板和钢筋混凝土交叉肋组成，是国内应用较早的网架板。它具有强度高、刚度大和耐久性 、耐火性好的优点，取材容易，现场制作也较为简便，板本身造价较低。钢筋混凝土网架板 目前没有通用标准图，一些设计院虽然出过可重复利用图，但也只是某些工程专用，并没有 形成批量，没有专门的构件厂定型生产。正因为如此，小型工程的钢筋混凝土网架板往往采 取现场制作，由于板数量少，再加之板型多，以至于模板摊销费用较高；受到生产条件的限 制，钢筋混凝土肋不能施加预应力，为保证质量往往又加大板厚，自重非常大，约为1.1 ～1.3kN/m2。
　　太空网架板是借助专有工艺技术生产的以高效保温材料(聚苯、CMC人工蛭石)为芯材，以太 空树脂为表层，经玻璃纤维网或钢丝网增强复合而成的一种网架专用屋面板材。它刚度大、 强度高，同时具有良好的抗裂性和抗冲击性；高效保温，高限耐火，同时具有良好的耐气候 性和耐腐蚀性；可塑性强，可根据设计要求生产各种平面、曲面及各种异型板材；最突出的 优点是重量比其它板材轻，约为0.3～0.35kN/m2。
　　GRC网架板是采用耐碱玻璃纤维增强低碱度硫铝酸盐水泥(GRC)板面与钢筋混凝土或预应力混 凝土板肋复合而成的轻型网架盖板。GRC网架板承载能力大，其荷载设计值可达2.7kN/m 2(含板自重)；耐久性好，不燃，且可免维护，相当于钢筋混凝土网架盖板，一般情况下 无须防腐处理。由于GRC集轻质、高强和高韧性于一身，尤其是对板肋采用了双向预应力， 使得GRC网架板的自重较轻，其自重介于太空网架板和钢筋混凝土网架板之间，标准的3.0m ×3.0m网架板的自重约为0.65kN/m2。天津长康建筑技术开发公司对GRC网架板进行改 型以 后，在荷载标准值仍保持为17kN/m2(含板自重)的前提下，使标准的3.0m×3.0m网架 板的自重降为0.5kN/m2，甚至更低。
　　太空网架板、GRC网架板和钢筋混凝土网架板一样，一个网格一块板，板底平整，大小梁肋 规则有序，可根据要求涂以不同颜色的涂料，具有一定的美观效果，在不要求室内吊顶的网 架(壳)结构屋盖中，可以避免有檩体系屋面中室内建筑效果杂乱无章的缺陷。三种网架板与 网架(壳)均采用预埋件焊接，施工方便，安全可靠。安装时塔吊、汽车吊甚至提升架均可用 于垂直运输。尤其是太空网架板和GRC网架板的重量轻，水平运输及安装中的局部移动不须 借助起吊设备，用人力即可实施，非常方便。太空网架板本身具有保温功能，无须再做保温 层，GRC网架板和钢筋混凝土网架板则仍须单独加做保温层；三种板材均须加做防水层，防 水层构造做法与普通屋面相同。由于在网架盖板上广泛采用聚苯泡沫塑料、高压聚乙烯等做 保温层，防水层也已采用新型的橡胶防水材料和冷作法施工，施工简便，工期也大幅度缩短 ，因此保温层和防水层施工尽管增加了一定的屋面施工工期，但与各种有檩体系自防水彩板 屋面的价格相比较，也就变得不十分突出了。
  
2　网架结构屋盖体系总体造价分析比较
　　鉴于目前采用普通网架板的屋盖网架结构主要为平板网架，根据大多数工程的实际情况，本 文将以节点采用焊接空心球的正放四角锥体系平板网架作为分析对象，网架跨度取为3.0的 倍数，从12m到60m覆盖常见的跨度范围，使分析对象从结构形式、节点形式到跨度大小都 有一定的代表性。
　　为分析比较方便，建筑平面取为矩形，长边尺寸为短边尺寸的1.5倍左右，取为3.0m的整 数倍；边界条件为周边支承；网架的厚度根据跨度的大小按一定的比例选取。GRC网架板和 钢筋混凝土网架板屋面保温采用60mm厚的高压聚乙烯，三种网架板屋面防水层均采用橡胶防 水。网架总价按京津地区市场报价经综合比较后取为8?000元/t，屋面总价按有关厂家报价 经综合比较后取：太空网架板屋面为220元/m2，GRC网架板屋面为160元/m2，钢筋混 凝土网架板屋面为140元/m2(参考某办公楼400m2多功能厅工程实例，钢筋混凝土网架 板采取现场预制，预制时用地模加钢侧模并以4层叠制)。
　　采用TWCAD进行网架设计计算，通过计算得到平板网架结构屋盖体系总体造价分析比较见表1 。
  
表1　平板网架结构屋盖体系总体造价分析比较
   
网架
跨度
/m 屋盖体系总体造价
   
钢筋混凝土网架板(Ⅰ) 太空网架板(Ⅱ) GRC网架板(Ⅲ)  
网架用钢量 网架造价 屋盖总造价 网架用钢量 网架造价 屋盖总造价 网架用钢量 网架造价 屋盖总造价  
12 10.4 83.2 223.2 10.0 80.0 300.0 10.3 82.4 242.4  
15 11.6 92.8 223.8 10.3 82.4 302.4 11.0 88.0 248.0  
18 12.5 100.0 240.0 10.7 85.6 305.6 11.5 92.0 252.0  
21 13.5 108.0 248.0 11.3 90.4 310.4 12.5 100.0 260.0  
24 16.1 128.8 268.8 11.9 95.2 315.2 13.3 106.4 266.4  
30 19.1 152.8 292.8 13.1 104.8 324.8 15.7 125.6 285.6  
36 24.4 185.8 335.2 16.2 129.6 349.6 19.9 159.2 319.2  
42 27.5 220.0 360.0 19.5 156.0 396.0 32.8 190.4 350.4  
48 35.8 286.4 426.4 25.7 205.6 425.6 32.0 256.0 416.0  
54 40.9 327.2 467.2 29.9 239.2 459.2 36.7 293.6 453.6  
60 45.4 363.2 503.2 34.2 273.6 493.6 40.9 327.2 487.2  
　　注：表中网架用钢量为kg/m2，网架造价为元/m2，屋盖总造价为元/m2。
  
　　从表1可以看出，对于板Ⅱ的屋盖体系总体造价，从12m至42m跨度一直高于板Ⅰ和板Ⅲ 的屋盖体系总体造价，说明在这一跨度范围内屋面本身的造价对屋盖体系总体造价的影响占 主导地位，由于跨度较小时屋面自重对网架结构用钢量影响较小，因而屋盖体系总体造价因 屋面自重减轻产生的降低量十分有限。42m跨度后，板Ⅱ的屋盖体系总体造价开始低于板Ⅰ 的屋盖体系总体造价，直到48m后板Ⅱ的屋盖体系总体造价才接近板Ⅲ的屋盖体系总体造价 ，仍呈略高的态势，说明随着跨度的增加，网架结构用钢量随屋面板重量大小的变化对屋盖 体系总体造价的影响呈增强趋势，但若屋面本身造价比其它屋面高出太多，则在一定的跨度 范围仍难以由屋面板自重减轻而减少的网架造价所平衡。对于板Ⅲ的屋盖体系总体造价，从 12m至21m的跨度高于板Ⅰ的屋盖体系总体造价，但高出不多，24m跨度后低于板Ⅰ的屋盖体 系总体造价。在本文讨论的跨度范围内，板Ⅲ的屋盖体系总体造价一直低于板Ⅱ的屋盖体系 总体造价。说明只有当屋面本身造价适中，而屋面板自重又较轻并能在一定程度上减轻网架 结构自重时，才能得到较低的屋盖体系总体造价。  
4　结　语
　　从屋面本身造价及屋面板自重对网架结构用钢量影响的综合分析比较可以看出 ，在本文所讨论的跨度范围内，如仅从屋盖体系总体造价考虑， 可以优先选用GRC网架盖板，一般不宜选 用钢筋混凝土网架板。当然，还应该综合考虑屋面结构自重对下部结构和抗震等的影响，考 虑板型对运输、安装和工期的影响，才能得到最优的建筑总体造价。此外，还应该研究GRC 网架盖板中钢筋混凝土板肋与网架结构的共同作用，以进一步减轻网架结构用钢量。
  
作者简介：韦灼彬　男　1964年11月出生　副教授
作者单位：韦灼彬　海军后勤学院　天津　300450
　　　　　刘锡良　天津大学　天津　300072
  
参考文献
［1］　杨淑庸.大跨度建筑的屋面材料.见：第六届空间结构学术会议论文 集.广州，1992
［2］　刘健.大跨度结构覆盖层材料选用分析.见：第七届空间结构学术会议论文集 .文登，1995  
  
   
  

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