钢筋桁架楼承板的设计与施工探讨.docx

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通过某大型工程实例,主要介绍钢筋桁架混凝土现浇板在钢构造建筑中应用的设计要点和施工技术,对同类工程具有肯定的参考作用。
工程概况
广东省博物馆馆是我省标志性文化工程之一 ,地下 1 层, 地上 5 层, 总建筑面积
66927m2,建筑高度 ,其视觉效果如同一个漂移于起伏小丘上的宝盒,如图 1 所示。主体构造承受内置钢管钢筋混凝土剪力墙 - 钢桁架外挑悬挂构造。
由于本工程承受大跨度悬挂构造体系 , 清华大学土木工程系的楼层减振体系争论结果说明,假设承受压型钢板与轻质混凝土组合楼板,为削减人行荷载引起的楼板振动, 就需布置大量的阻尼器,技术难度较大。此外, 3 层以上各层模板安装作业面高度均在 5m 以上, 最大达 23m,属于超高空作业,因此3 层以上楼
板承受能双向受力、刚度较好的自带钢筋桁架式压型钢板与一般混凝土组合楼板。
钢筋桁架楼承板的构造及特性
构造构造
钢筋桁架楼承板是将混凝土板中的钢筋与施工模板组合为一体,组成一个在施工阶段能承受湿混凝土自重及施工荷载的承重构件,并作为钢梁的侧向支撑;在使用阶段钢筋桁架与 混凝土共同工作,承受使用荷载。
使用材料
⑴ 钢筋:上下弦承受成盘供给的热轧钢筋HPB235、HRB400 或冷轧带肋钢筋 550 级; 腹杆承受成盘供给的冷轧光圆钢筋 550 级或 650 级; 桁架支座钢筋用热轧钢筋 HPB235 或HRB335。
⑵ 镀锌钢板:底模承受 厚的镀锌钢板,双面镀锌量为 120~180g mm2。
⑶ 栓钉
为了使混凝土与钢梁能有效地连接成整体,在钢梁上设置了栓钉,承受专用栓钉机进展施工。
钢筋桁架楼承板横断面如图 2 所示。
图 2 钢筋桁架楼承板横断面示意图
施工特性
与以往的施工方法不同,在施工现场可直接将钢筋桁架楼承板铺设在钢梁上,然后进展简洁的钢筋工程,便可浇筑混凝土。使用该模板不需架设木模及脚手架,底部镀锌压型钢板仅作为模板使用,不替代受力钢筋,故不需考虑防火喷涂及防腐维护等问题,因而施工快捷,可削减现场钢筋绑扎工作量约 70%,缩短工期并节约本钱。此外,钢筋排列均匀,上下两层钢筋间距及混凝土保护层厚度能充分得到保证,为提高楼板施工质量制造了有利条件。
钢筋桁架楼承板的受力特点
楼板的挠度
一般的现浇钢筋混凝土楼板,施工阶段因下部支模故根本不产生挠度,待混凝土到达肯定强度后拆模,在自重作用下楼板下挠,板底混凝土产生拉力甚至消灭裂缝。钢筋桁架混凝土楼板则依据临时支撑的设置状况分别如下:
⑴ 设置临时支撑: 与一般现浇钢筋混凝土楼板根本一样;
⑵ 不设临时支撑: 混凝土凝固前, 模板自重、混凝土重量及施工荷载全部由钢筋桁架承受, 混凝土凝固在钢筋桁架楼承板变形下进展,楼板自重不会使板底混凝土产生拉力。
楼板的承载力
在使用阶段,钢筋桁架上下弦钢筋与混凝土共同工作,此楼板与钢筋混凝土叠合式楼板具有一样的受力性能, 虽然受拉钢筋应力超前,但其承载力与一般钢筋混凝土楼板一样。
设计要点
混凝土从浇筑到到达设计强度的过程中,楼板受力明显不同,故应进展使用及施工两阶段的计算。
使用阶段
包括楼板的正截面承载力计算、楼板下部钢筋应力掌握验算、支座裂缝掌握验算以及挠度验算等。楼板正截面承载力按 GB 50010- 2025《混凝土构造设计标准》及 JGJ95-2025《冷轧带肋钢筋混凝土构造技术规程》的有关规定进展计算。
施工阶段
承受桁架模型,包括上下弦杆强度验算、受压弦杆和腹杆稳定性验算以及桁架挠度验算等。
⑴ 当施工阶段设有牢靠的临时支撑时,设计时不需进展施工阶段验算。
⑵ 当施工阶段不设临时支撑时, 钢筋桁架楼承板中桁架杆件内力及模板挠度承受桁架模型计算。此阶段荷载包括钢筋桁架楼承板自重、湿混凝土重量以及施工荷载。施工荷载采 用均布荷载 和跨中集中荷载沿板宽为 中较不利者,不考虑二者同时作用。
上下弦杆强度
σ =N/A≤
y
式中: s 为上下弦杆应力;N 为杆件轴心拉力或压力。
受压弦杆及腹杆稳定性
N/(A ·φ ) ≤ f ′
S y
式中: φ 为轴心受压构件的稳定系数,按 GB50017-2025《钢构造设计标准》附录C 采
用, 其中受压弦杆的计算长度取其节点间距的 倍,腹杆的计算长度取其节点间距的
倍。
桁架挠度
施工阶段钢筋桁架楼承板的最大挠度应按荷载的标准组合进展计算,挠度与跨度的比值应不大于 1/180,且挠度最大值应不大于 20mm。
计算实例
以本工程 3 层夹层板为例, 钢筋桁架楼承板计
算结果见表 1。
型号
表 1 钢筋桁架楼承板计算结果
桁架高度
楼板厚度
上弦、下弦、腹杆
单榀桁架截面惯性矩
〔mm〕
〔mm〕
〔mm〕
I (x105mm4)
0
TD4-80
80
110
10,10,

TD4-90
90
120
10,10,

TD6-80
80
110
12,10,

TD7-80
80
110
12,12,

TD6-90
90
120
12,10,

钢筋桁架楼承板施工技术
工艺流程
弹线→清板→吊运→布板→切割→压合→侧焊、端焊→留洞→封堵→验收→栓钉→砌块施工→布筋→埋件→混凝土浇筑及养护。
型材连接方法
⑴ 钢筋桁架楼承板铺设与钢梁连接,板端头与钢梁熔透点焊,中间承受栓钉与钢梁穿透熔焊; 钢筋桁架楼承板间用专用夹紧钳咬合压孔连接; 端头用专用镀锌边模钢板与钢筋桁架楼承板或钢梁点焊;典型连接方法如图 3。
图 3 支座连接图
⑵ 在钢筋桁架楼承板与混凝土墙连接时,应加设角钢,并用膨胀螺栓固定在混凝土墙上, 如图 4。
图 4 楼板与混凝土墙〔柱〕连接
楼层标高的调整方法
⑴ 当楼面层构造标高变化不一时,实行加焊 Z 型支架及附加钢筋措施,使水平构造呈台阶过渡, 如图 5a;
⑵ 降低标高时,在工字梁腹板加焊Z 型支架和附加钢筋,如图 5b。
图 5 楼板高差处节点图
楼面留洞处理
混凝土楼面板预留孔洞,开洞直径或宽度小于 100mm 时可不设加强筋,混凝土浇注完毕并到达设计强度后切割洞口;开洞直径或宽度为 100～1000mm 时加设加强筋。
钢桁架临时支撑施工
局部钢桁架模板中间需设置临时支撑,可依据楼层高度承受多种不同高度的门式架搭设而成, 门式架间距 18m,上铺 100×100 木枋,如图 6。
图 6 钢筋桁架临时支撑示意图
轻质加气砌块的放置
依据构造特点,为削减混凝土楼板的自重,板厚 h≥140mm 的板中需放置轻质加气混凝土砌块, 其容重大于8kN/m3,强度等级不低于MU5,施工时每块砌块下均需加设支撑钢筋2φ6, 如图7 所示。
图 7 加气砖铺设平、立面图
施工留意事项
⑴ 浇筑混凝土时布料不宜太集中,承受平板振捣器准时分摊振捣。
⑵ 混凝土浇筑时, 在泵送开关处增设掌握压力流量表进展掌握,防止较大的冲击力和过量的混凝土对钢楼承板构造造成影响;施工人员及设备应集中布置在主次梁部位,避开直接堆放在钢板上和拖动而造成钢筋桁架楼承板扭曲变形。
⑶ 施工时应掌握混凝土坍落度为 12~15cm,且因钢筋桁架楼承板渗水性和透气性较差, 混凝土分散过程中板面水气蒸发较快,浇筑后混凝土板外表的收缩变形大于板底,故加强浇水养护能防止和削减板面收缩裂缝和保证混凝土实体强度。
⑷ 焊接承受熔透点焊连接,施焊前应预备边角料引弧试焊,调整施焊电流。
⑸ 钢筋桁架楼承板吊运时承受专用软吊索,每次吊装时应检查其是否有撕裂、割断现象; 钢筋桁架楼承板搁置在钢梁上时应防止探头;铺料时操作人员应系好安全带。
结语
钢筋桁架楼承板具有受力模式合理、施工便捷、安全牢靠、耐火、防腐性能良好、综合造价优势明显等特点,具有良好的进展应用前景。