1、2023 年第 06 期总第 300 期福 建 建 筑Fujian Architecture&ConstructionNo 062023Vol300钢筋桁架楼承板及其在装配式混凝土框架结构体系中的应用研究杨志远1 杨如盆1 张鹏程2,3(1.国机陆原工程设计研究有限公司 福建厦门 361000;2.厦门大学建筑与土木工程学院 福建厦门 361005;3.福建省滨海土木工程数字仿真重点实验室 福建厦门 361005)摘 要:为更好地在装配式混凝土框架结构中应用钢筋桁架楼承板,提出一种钢筋桁架楼承板的设计方法。对比分析钢筋桁架板与预制叠合混凝土板的特点,钢筋桁架楼承板可以在板底不做竖向支撑的情况下
2、跨空浇筑混凝土,底钢板及钢筋笼自重较轻,与钢筋桁架叠合板相比,更易于装配,可以节约施工能耗。其板底铁皮影响外观,适用跨度较小,且成板较厚,在住宅类建筑中不太受欢迎,但在非住宅工程中,综合效果显著优于预制叠合混凝土板。根据实际工程设计经验,提出:钢筋桁架楼承板采用钢次梁,用于装配式混凝土框架结构体系的构造做法,以弥补其跨度小,板太厚造成浪费的缺点。关键词:钢筋桁架楼承板;预制叠合混凝土板;钢次梁;装配式混凝土框架结构中图分类号:TU3 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2023)06-0084-05Study on the application of reinforced trus
3、s floor slab in prefabricated concrete frame structure systemYANG Zhiyuan1 YANG Rupen1 ZHANG Pengcheng2,3(1.Guoji Luyuan Engineering Design and Research Co.,Ltd,Xiamen 361000;2.School of architecture and civil engineering,Xiamen University,Xiamen 361005;3.Fujian Key Laboratory of Digital Simulations
4、 for Coastal Civil Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005)Abstract:In order to better apply truss-reinforced slab in prefabricated concrete frame structure,a design method of truss-reinforced slabis proposed.The characteristics of steel truss plate and precast composite concrete plate are compa
5、red and analyzed.Truss-reinforced slabcan be poured across the air without vertical support at the bottom of the slab.The dead weight of steel bottom plate and steel cage islight.Compared with steel truss composite plate,it is easier to assemble and can save construction energy consumption.The iron
6、sheet at thebottom of the slab affects the appearance,the applicable span is small,and the formed slab is thicker,so it is not very popular in residentialbuildings.However,the comprehensive effect is significantly better than that of prefabricated composite concrete slab in non-residentialprojects.B
7、ased on the practical engineering design experience,this paper puts forward that the steel secondary beam is used in the prefabri-cated concrete frame structure system to make up for the shortcomings of small span and too thick slab waste.Keywords:Truss-reinforced slab;Prefabricated composite concre
8、te slab;Steel secondary beam;Prefabricated concrete framestructure system基金项目:厦门市建设科技计划项目(XJK2021-1-29)作者简介:杨志远(1986-),男,工程师。通讯作者:张鹏程(1972-),男,副教授。E-mail:zpcchina 收稿日期:2022-11-300 引言因人工费增加,人工成本在工程投资的比重越来越大。为更好贯彻工程设计“安全、经济、合理”的基本原则,要求工程结构设计人员必须创新思维。装配式建筑、全钢结构等体系应用逐渐增多。钢筋桁架楼承板,下文简称“桁架板”。桁架板以往多用于钢梁体系中,
9、但在装配式混凝土框架结构体系中使用尚少。在钢梁体系中,楼承板通常通过焊接栓钉与钢梁顶面形成抗剪连接。桁架板的产品开发出来已经有十多年的时间了,许多学者对其进行了研究1-6,相关标准7-10也已经出台十多年(见CECS:2010 组合楼板设计与施工规范第 9 章节)就是用钢筋焊接成桁架受力杆件,薄钢板再焊接在此桁架杆件上,组成能代替模板的构件体系,用于现浇混凝土的楼板中。桁架板在工厂制作完成,施工现场铺设,然后浇筑混凝土,不再折除桁架板2023 年 06 期 总第 300 期杨志远,杨如盆,张鹏程钢筋桁架楼承板及其在装配式混凝土框架结构体系中的应用研究85 的底钢板。最大缺点是:混凝土楼板下一层
10、金属薄钢板的表面美观处理。因桁架板能够很好地满足工程实际需求,在房建的现浇楼板工程中应用前景良好。其主要特点:(1)代替混凝土模板,减少支模;(2)保证混凝土楼板质量,减少现场施工、检查等工作量;(3)楼板厚度及配筋可以根据设计需要改变,不对设计人员做过多限制;(4)其价格并不高,和同面积的现浇混凝土楼板比较,综合造价没有增加,省力省时。桁架板也有其局限性,比如桁架板,在设计时一般为单向板(也可以是双向板),但另一个受力方向在施工现场还要绑扎钢筋。另一方面,现阶段使用的桁架板,其支座一般须为钢梁(钢次梁或主框架钢梁)。因钢梁的使用,引起房建的整体造价提高因使用钢梁时需防火处理,并在一般的设计中
11、,主框架钢梁只考虑钢断面不考虑组合截面设计。此外,因金属底膜不好拆除,对一般不吊顶的住宅等建筑,房间内天花板的装修处理不易。这一点,现在可以采用可拆除木底模的做法,如图 1 桁架板的设计。图 1 桁架板的设计1 钢筋桁架楼承板1.1 楼板配筋普通的单向板,须考虑施工工况及使用荷载工况。在施工荷载下,按简支构件考虑。使用工况下,按设计荷载计算。其他受力工况如温度、舒适度等同普通混凝土现浇楼板。桁架板订购时,本身也应该根据使用及施工的荷载要求,定制不同规格。除施工阶段所需受力钢筋外,使用阶段所需要的其他钢筋可以另配加入。另配钢筋的部位,一般是板的支座部位:支座梁顶及非支座梁顶,以及垂直桁架板桁架方
12、向板底的构造钢筋,如图 2 所示。图 2 桁架楼承板与钢梁支座连接构造示意图注:1-钢梁;2-钢筋桁架;3-底模(薄钢板);4-专用连接件(特殊需要);5-栓钉;6-支座钢筋;8-支座附加上筋(计算要求);9-支座附加下筋(不一定需要)1.2 桁架板和现浇钢筋混凝土梁的连接桁架板与混凝土梁的连接,可以采用预制叠合梁的办法,也可分步现浇施工。先浇筑梁的板底以下混凝土,待其凝固,梁不再扭转,将板钢筋桁架的上弦(板面纵筋)搭在混凝土梁纵筋之上,与梁箍筋贴焊5 d,板底筋按锚固长度穿入梁中,板底钢皮弯折 90插贴在梁外侧壁封严,浇筑板混凝土,示意如图3 所示。图 3 桁架楼承板与混凝土梁支座连接构造示
13、意图2 预制混凝土叠合板与桁架板比较政府从多个层面力推装配式建筑,叠合楼板成为了设计人员的一种可用选择。将混凝土叠合板与钢筋桁架楼承板作比较,除了桁架板的底板装修处理较繁琐外,叠合板基本没有什么优势可言,如表 1 所示。无论是业主或设计人员,大家对现浇结构还是情有独钟的,而预制工厂制作的 60 厚叠合板体系,相对桁架板来说,没有优势。混凝土叠合板并不是装配式建筑的长远发展方向,应可用桁架板代替。86 福 建 建 筑2023 年表 1 桁架板和钢筋混凝土叠合板比较钢筋桁架板钢筋混凝土叠合板1基本概念上下层及腹杆钢筋组成三角桁架,工厂焊接薄钢板于下弦杆,组成最少可承受施工阶段荷载的桁架板。楼板完全
14、现浇。钢筋混凝土楼板两次浇筑,取一定厚度(一般民用建筑为 60mm)工厂浇筑完成,运输到现场作为楼板模板。二次楼板在现浇到设计厚度。2质量保证钢筋位置能保证,因有桁架腹杆的存在,上层钢筋不容易现场踩踏下沉。整体板下层钢筋位置能保证,但板二次现浇的板上层钢筋位置同普通现浇楼板易踩踏。3运输每平米重量只有十多公斤,单片重量大多在 100 kg 以下,对水平及垂直运输没有特殊要求。构件的弹塑性变形能力强,运输基本无损耗。单片重量一般在 1000 kg 以上。水平运输要求专用运输车辆。垂直运输对吊机有吊重要求。构件变形能力弱,存在运输损耗的可能。4成本因素平米造价约 120 160 元。平米造价约 1
15、80 220 元,但已经含楼板厚度的一半。5安装安装就位方便,就位精度要求一般,但和钢梁有焊接的作业。安装就位需机械辅助。调整不方便,就位精度要求高。6板底面层装修因桁架板底板为薄钢板,存在线条,无法直接用于对天花板有美观要求的方面,需要另外处理(吊顶等)。板底同现浇混凝土楼板,较易装修处理。7支座一般为钢梁;也可以考虑叠合预制砼梁;现浇砼梁时需加强梁的边模板。一般为叠合预制砼梁或钢梁。3 钢筋桁架板的使用结构体系采用桁架板做现浇板,与之配合的梁柱体系也需要探讨。其可适用的几种梁柱结构受力体系有:(1)全钢结构框架、钢次梁体系;(2)劲性混凝土(钢骨框架梁柱)、钢次梁体系;(3)预制混凝土框架
16、梁柱、钢次梁体系;(4)普通现浇混凝土框架梁柱、钢次梁体系。这里,和桁架板配合的体系均有次钢梁结构。主要考虑次梁的作用是减小板的跨度,不参与整体的水平力工况分析,使用钢结构构件较合理。3.1 全钢结构框架桁架板体系一般用在高层核心筒之外的楼板部分,多层(7层以下)办公楼等房间有吊顶的建筑可以采用。因施工速度快,相对造价并不会提高多少;因框架受力体系钢结构的存在,防火措施不能忽视。另一方面,一般的设计人员,在框架梁的设计时,仅考虑钢梁的作用,不考虑现浇楼板和钢梁组成组合截面的实际受力情况。把楼板参与钢梁共同受力作为安全储备,不参与计算,比较保守,因而这样的结构形式用钢量较大。桁架板在全钢结构中适用性良好。施工快速,因没有现浇板的支模问题,造价也可节约。3.2 劲性混凝土(钢骨框架梁、柱),钢次梁桁架板体系用于高层建筑中,有吊顶。外露的钢次梁须做好防火涂装。用钢筋混凝土把钢梁钢柱包起来,或在钢筒柱中浇筑混凝土,考虑共同受力,就是劲性混凝土体系了(也叫组合截面、组合结构)。高层劲性柱用的比较多,和钢框架梁配合使用比较方便,劲性梁一般在公共建筑的大跨度并受层高限制的现浇混凝土结构中见到。劲性混