【行業(yè)知識(shí)】鋼筋桁架組合樓板的設(shè)計(jì)

吳TAO 2019-09-06

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鋼結(jié)構(gòu)樓板常見的有三種樓板：混凝土樓板、壓型鋼板和混凝土組合樓板（分為組合板和分組合板）、鋼筋桁架樓承板。

鋼結(jié)構(gòu)施工周期短，為了與之配套，多高層鋼結(jié)構(gòu)樓板一般采用肋高51和76mm，板厚0.8～1.2mm的壓型鋼板的組合和非組合板。在目前我國的經(jīng)濟(jì)水平下，采用這種樓板造價(jià)偏高；而且樓板厚度比現(xiàn)澆混凝土樓板厚20～30mm，使得建筑樓層凈高降低；樓板下表面不平整。

鋼筋桁架樓承板兼有傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土樓板整體性好,鋼性能好,防火性能強(qiáng)，及壓型鋼板組合樓蓋無模板，施工快的優(yōu)勢,鋼筋桁架樓承板桁架受力模式合理，可調(diào)整桁架高度與鋼筋直徑，實(shí)現(xiàn)更大跨度和承重。采用鋼筋桁架樓承板的鋼-混凝土組合樓蓋，可減少次梁，抗剪栓釘焊接速度快，施工質(zhì)量穩(wěn)定。

與傳統(tǒng)的帶肋的壓型鋼板非組合樓板相比：

（1）兩者都可以使得樓板不支模板或大幅度減少支模工作量；

（2）采用自承式模板后每層增加凈高層高30～50mm，這對(duì)層高控制嚴(yán)的建筑非常有利；

（3）自承式模板的鋼板是壓型鋼板板厚的40%～50%，由于基本上沒有肋高，因此鋼板的用鋼量減少60%以上。但是根據(jù)大量的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，為保證撓度滿足規(guī)范要求，鋼筋桁架的鋼筋用鋼量增加，正負(fù)相抵，用鋼量大體持平。

（4）雖然用鋼量持平，但是增加的鋼筋的單價(jià)比鍍鋅鋼板的單價(jià)低，且增加的鋼筋能夠有效地增加樓板的極限承載力，使得樓板的承載力有極大的富裕。

（5）采用自承式模板后，樓板上下皮鋼筋間距得到可靠保證，鋼筋保護(hù)層厚度也得到保證。從這方面講，樓板的質(zhì)量更加容易保證；

（6）自承式樓板的現(xiàn)場鋼筋綁扎工作量減小60％，施工速度更加快。

（7）栓釘?shù)某休d力不再需要折減，改善了樓板和鋼梁的共同工作性能；

（8）自承式樓板的桁架在工廠采用自動(dòng)生產(chǎn)線加工制造，工廠加工量比壓型鋼板多。運(yùn)輸量也有所增加。

綜合下來，采用自承式模板的樓板，比壓型鋼板組合樓板的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能夠降低10%左右。

鋼筋桁架樓承板是將樓板中鋼筋在工廠加工成鋼筋桁架，并將鋼筋桁架與底模連接成一體的組合樓承板。鋼筋形成桁架，承受施工期間荷載，底模托住濕混凝土，免去支模、拆模的工作及費(fèi)用。

鋼筋桁架樓承板形式如下：

在施工現(xiàn)場，將鋼筋桁架樓承板支座在鋼梁上，然后綁扎桁架連接鋼筋、支座附加鋼筋及分布鋼筋，最后澆筑混凝土，便形成鋼筋桁架混凝土樓板。

施工階段：設(shè)臨時(shí)支撐時(shí)，與普通現(xiàn)澆混凝土樓板基本相同。不設(shè)臨時(shí)支撐時(shí)，在混凝土結(jié)硬前，樓板強(qiáng)度和剛度即鋼筋桁架的強(qiáng)度和剛度，鋼筋桁架樓承板自重、混凝土重量及施工荷載全由鋼筋桁架承受。混凝土結(jié)硬是在鋼筋桁架樓承板變形下進(jìn)行的，所以樓承板自重不會(huì)使板底混凝土產(chǎn)生拉力，在除樓承板自重以外的永久荷載及樓面活荷載作用下，板底混凝土才產(chǎn)生拉力。這樣，樓板開裂延遲，樓板的剛度比普通現(xiàn)澆混凝土樓板大。

施工階段鋼筋骨架的計(jì)算模型可采用斜腹桿鉸接，上下縱向鋼筋連續(xù)的模型，不考慮底部薄鋼板的作用。不考慮鋼模板作用，是因?yàn)殇撃０宀⑽磁c縱向鋼筋連接，鋼模板僅僅是通過橫向鋼筋與鋼模板點(diǎn)焊連接，且離下弦有25mm的距離。

A.施工階段不設(shè)臨時(shí)支撐時(shí)，鋼筋桁架樓承板中桁架桿件的內(nèi)力以及鋼筋桁架樓承板的撓度，采用桁架模型計(jì)算。承載能力極限狀態(tài)按荷載效應(yīng)基本組合，重要性系數(shù)Υ₀取0.9。撓度采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合計(jì)算。

此階段荷載包括鋼筋桁架樓承板自重、濕混凝土重量以及施工荷載。施工荷載采用均布荷載可取為1.5KN/㎡和跨中集中荷載沿板寬慰2.5KN/m中叫不利者，不考慮二者同時(shí)作用。

桁架撓度與跨度之比值不大于1/180，也不大于20mm。

B.設(shè)有臨時(shí)支撐時(shí)，無需進(jìn)行施工階段驗(yàn)算。

為了節(jié)約鋼材，雙向板在施工階段應(yīng)沿垂直于桁架方向設(shè)臨時(shí)支撐。施工階段無需驗(yàn)算；使用階段按普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙向板計(jì)算。

使用階段： 鋼筋桁架上下弦鋼筋和混凝土一起共同工作，此樓板與鋼筋混凝土疊合式樓板具有相同的受力性能，雖然受拉鋼筋應(yīng)力超前，但其承載力與普通鋼筋混凝土樓板相同。

(1)由于樓板自重不在混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，正常使用狀態(tài)下樓板的剛度和抗開裂性能都比普通樓板好。另外底部鋼板的實(shí)際存在有效地改善了樓板下部混凝土的受力條件，延緩了樓板的開裂。

(2)附加撓度很小，樓板的變形主要由施工階段控制。

(3)為減少施工階段的撓度，建議采用兩跨或多跨連續(xù)桁架的模型進(jìn)行計(jì)算和施工。對(duì)于單跨樓板，采取預(yù)拱措施減小表觀撓度或采用澆注時(shí)加少量支撐。

底模：做為底模的壓型鋼板厚度較?。?.5mm，當(dāng)樓板澆注完成后需要將底模撕除時(shí)，底模宜采用0.4mm厚冷軋鋼板），而且考慮經(jīng)濟(jì)性，鋼板下部不做防火處理，所以設(shè)計(jì)樓承板承載力時(shí)不考慮鋼板的作用。但在正常使用情況下，鋼板的存在增加了樓板的剛度，改善了樓板下部混凝土的受力性能。

設(shè)計(jì)步驟：

1、確定設(shè)計(jì)基本參數(shù)

設(shè)計(jì)基本參數(shù)包括樓板的跨度、厚度，兩個(gè)階段板支座情況，鋼筋種類，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，使用荷載等。

2、確定鋼筋桁架樓承板的長度

根據(jù)工程情況，樓承板長度可以為一跨或幾跨之和，確定時(shí)應(yīng)注意：

（1）鋼筋桁架樓板其長度宜為200mm的倍數(shù)，特殊情況下長度可為100mm的倍數(shù)。

（2）樓承板長度最好定為幾跨之和的連續(xù)板。

（3）樓承板長度不宜大于20m。

3、通過使用階段計(jì)算，初步選擇鋼筋桁架樓承板的型號(hào)

鋼筋桁架樓承板設(shè)計(jì)包括桁架桿件設(shè)計(jì)、底模設(shè)計(jì)、桁架桿件連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和桁架與底模連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)四個(gè)方。其中連接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度通過構(gòu)造保證，不需要驗(yàn)算，底模已設(shè)計(jì)成型，滿足受力要求，所以設(shè)計(jì)人員只需進(jìn)行桁架桿件設(shè)計(jì)便可選擇鋼筋桁架樓承板的型號(hào)。

4、當(dāng)不設(shè)臨時(shí)支撐時(shí)，可查表或進(jìn)行施工階段驗(yàn)算，調(diào)整樓承板的型號(hào)，以至滿足受力要求。

5、確定支座附加鋼筋用量

當(dāng)鋼筋桁架連續(xù)時(shí)，使用階段計(jì)算的支座負(fù)筋截面面積減去鋼筋桁架上弦鋼筋截面面積，即為支座附加鋼筋量；當(dāng)鋼筋桁架在支座處不連續(xù)時(shí)，使用階段計(jì)算的支座負(fù)筋截面面積即為支座附加鋼筋量。不同種類鋼筋應(yīng)進(jìn)行等強(qiáng)帶換。

6、繪制樓板結(jié)構(gòu)圖

樓板結(jié)構(gòu)圖包括平面布置圖及節(jié)點(diǎn)大樣。平面布置圖包含：鋼筋桁架樓承板排板，支座負(fù)筋、洞邊和柱邊附加鋼筋、分布鋼筋，柱邊、混凝土墻邊支撐件，等等。同時(shí)圖中必須明確施工期間臨時(shí)支撐布置情況。

7、其他注意事項(xiàng)

樓板可設(shè)計(jì)為單向板，也可設(shè)計(jì)為雙向板。鋼筋桁架樓承板在施工階段均為單向板。不設(shè)臨時(shí)支撐時(shí)，一般情況下，施工階段要求的配筋量已大于使用階段按單向板計(jì)算的配筋量，故樓板宜設(shè)計(jì)為單向板。當(dāng)因具體工程情況需設(shè)計(jì)為雙向板時(shí)，為了節(jié)約鋼材，施工階段應(yīng)沿垂直于桁架方向設(shè)置臨時(shí)支撐。

設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能使鋼筋桁架樓承板連續(xù)，這是因?yàn)檫B續(xù)板較簡支板的撓度小，這樣施工階段樓承板變形小，有利建筑美觀。但單塊樓承板的長度不宜大于12m，以方面運(yùn)輸及施工。

當(dāng)板跨較大時(shí)，為降低樓板鋼筋用量，建議施工階段設(shè)臨時(shí)支撐。根據(jù)大量計(jì)算，當(dāng)通過使用階段計(jì)算后，對(duì)于施工階段，只需在跨中設(shè)一道臨時(shí)支撐，便可滿足施工階段受力要求。

對(duì)一個(gè)項(xiàng)目來說，為了方便制作，桁架型號(hào)不宜過多。

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