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钢筋桁架楼承板的构造和特性

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人气:-发表时间:2020-09-25【
通过某大型工程实例,介绍钢筋桁架楼承板在钢结构建筑中应用的设计要点和施工技术,对同类工程具有一定的参考作用。某博物馆地下1层,地上5层,总建筑面积66927m,建筑高度44.75m,主体结构采用内置钢管钢筋混凝土剪力墙-钢桁架外挑悬挂结构。由于本工程采用大跨度悬挂结构体系,清华大学土木工程系的楼层减振体系研究结果表明,若采用压型钢板与轻质混凝土组合楼板,为减少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层以上楼板采用能双向受力、刚度较好的钢筋桁架式压型钢板与普通混凝土组合楼板。

一、钢筋桁架楼承板的构造及特性
1、结构构造
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。
2、使用材料
(1) 钢筋:上下弦采用成盘供应的热轧钢筋HPB 235、HRB 400或冷轧带肋钢筋550级; 腹杆采用成盘供应的冷轧光圆钢筋550级或650级; 桁架支座钢筋用热轧钢筋HPB 235或HRB 335。
(2)镀锌钢板:底模采用0.5mm厚的镀锌钢板,双面镀锌量为120~180gm/m。
(3)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,采用专用栓钉机进
行施工。
钢筋桁架楼承板横断面如图所示。

3、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,然后进行简单的钢筋工程便可浇筑混凝土。模板不需要架设木模和脚手架,底部镀锌板作为模
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,可减少现场钢筋绑扎工作量约70%,缩短工期并节省成本。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创造了有利条件。

二、钢筋桁架楼承板的受力特点
1、楼板的挠度
普通的现浇钢筋混凝土楼板,施工阶段因下部支模故基本不产生挠度,待混凝土达到一定强度后拆模,在自重作用下楼板下挠,板底混凝土产生拉力甚至出现裂缝。钢筋桁架混凝土楼板则根据临时支撑的设置情况分别如下:
(1设置临时支撑:与普通现浇钢筋混凝土楼板基本相同;
(2)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行,楼板自重不会使板底混凝土产生拉力。
2、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相同的受力性能,虽然受拉钢筋应力超前,但其承载力与普通钢筋混凝土楼板相同。

三、钢筋桁架楼承板的设计要点
混凝土从浇筑到达到设计强度的过程中,楼板受力明显不同,故应进行使用及施工两阶段的计算。
1、使用阶段
包括楼板的正截面承载力计算、楼板下部钢筋应力控制验算、支座裂缝控制验算以及挠度验算等。楼板正截面承载力按GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》及JGJ 95-2003《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》的有关规定进行计算。
2、施工阶段
采用桁架模型,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。
(1)当施工阶段设有可靠的临时支撑时,设计时不需进行施工阶段验算。
(2)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采用桁架模型计算。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1.5kN/m和跨中集中荷载沿板宽为2.5kN/m中较不利者,不考虑二者同时作用。
3、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

 四、钢筋桁架楼承板施工技术
1、工艺流程
弹线一清板一吊运→布板→切割→压合一侧焊、端焊→留洞一封堵一验收一栓钉→砌块施工→布筋一埋件一混凝土浇筑及养护。
2、型材连接方法
(1)钢筋桁架楼承板铺设与钢梁连接,板端头与钢梁熔透点焊,中间采用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。
 
(2)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


3、楼层标高的调整方法
(1)当楼面层结构标高变化不一时,采取加焊Z型支架及附加钢筋措施,使水平结构呈台阶过渡,如图a

 
 
(2)降低标高时,在工字梁腹板加焊Z型支架和附加钢筋,如图b。
4、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,混凝土浇注完毕并达到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。
5、钢桁架临时支撑施工
部分钢桁架模板中间需设置临时支撑,可根据楼层高度采用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、轻质加气砌块的放置
根据结构特点,为减少混凝土楼板的自重,板厚h≥140mm的板中需要放置轻质加气砌块,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26,
如图所示。

7、施工注意事项
(1)浇筑混凝土时布料不宜太集中,采用平板振捣器及时分摊振捣。
(2)混凝土浇筑时,在泵送开关处增设控制压力流量表进行控制,防止较大的冲击力和过量的混凝土对钢楼承板结构造成影响;施工人员及设备应集中布置在主次梁部位,避免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。
(3)施工时应控制混凝土坍落度为12~15cm,且因钢筋桁架楼承板渗水性和透气性较差,混凝土凝结过程中板面水气蒸发较快,浇筑后混凝土板表面的收缩变形大于板底,故加强浇水养护能防止和减少板面收缩裂缝和保证混凝土实体强度。
(4)焊接采用熔透点焊连接,施焊前应准备边角料引弧试焊,调整施焊电流。
(5)钢筋桁架楼承板吊运时采用专用软吊索,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。
钢筋桁架楼承板具有受力模式合理、施工便捷、安全可靠、耐火、防腐性能良好、综合造价优势明显等特点,具有非常良好的发展应用前景。


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