桁架楼承板 钢筋桁架楼承板的构造及设计要点

通过一个大型工程实例，介绍了钢筋桁架混凝土现浇板在钢结构建筑中应用的设计要点和施工工艺，对类似工程具有一定的借鉴作用。某博物馆地下一层，地上五层，总建筑面积66927㎡，建筑高度44.75m，主体结构采用钢管钢筋混凝土剪力墙-钢桁架悬挑悬挂结构。

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楼板减振系统的研究结果表明，如果采用压型钢板和轻质混凝土组合楼板，需要设置大量阻尼器来降低行人荷载引起的楼板振动，技术难度较大。

此外，3层以上各层模板安装工作面高度均在5m以上，最大高度为23m，属于超高空作业。因此，3层以上楼板采用钢筋桁架式压型钢板与普通混凝土组合楼板，可承受双向力，刚度好。

1.钢桁架楼板的结构和特点

1.结构和构造

钢筋桁架楼板承重板是通过混凝土板中的钢筋与施工模板结合，在施工阶段能够承受湿混凝土重量和施工荷载的承重构件，作为钢梁的侧向支撑；在使用阶段，钢筋桁架和混凝土共同承担使用荷载。

2.使用的材料

(1)钢筋:上下弦杆应为热轧钢筋HPB235和HRB400或550级冷轧带肋钢筋；腹杆采用550或650级冷轧光滑圆钢，随板供货；桁架支撑钢筋采用热轧钢筋HPB235或HRB335。

⑵镀锌钢板:底模采用0.5mm厚的镀锌钢板，两侧镀锌量为120~180gm/㎡。

(3)栓钉:为了将混凝土与钢梁有效连接成一体，在钢梁上设置栓钉，施工时使用专用栓钉机。钢筋桁架楼板的截面如图所示。

钢筋桁架楼板截面示意图

3.施工特点

与以往的施工方法不同，钢桁架楼板可以在施工现场直接铺设在钢梁上，然后通过简单的加固工程浇筑混凝土。模板不需要架设木模板和脚手架，底部镀锌压型钢板仅作为模板，不代替受力钢筋，无需考虑防火喷涂和防腐维护，施工快捷，可减少现场钢筋绑扎工作量70%左右，缩短工期，节约成本。此外，钢筋排列均匀，上下钢筋间距和混凝土保护层厚度都能得到充分保证，为提高楼板施工质量创造了有利条件。

二、钢筋桁架楼板的受力特点

1、地板的挠度

普通现浇钢筋混凝土楼板在施工阶段由于模板支撑较低，不会产生挠度。混凝土达到一定强度后，拆除模板，楼板在自重作用下发生偏转，楼板底部混凝土产生拉力，甚至产生裂缝。根据临时支撑的设置，钢筋桁架混凝土楼板如下:

(1)设置临时支撑:与普通现浇钢筋混凝土楼板基本相同；

⑵不设临时支撑:混凝土凝固前，模板自重、混凝土重量、施工荷载均由钢桁架承担，混凝土凝固是在钢桁架楼板承重板变形的情况下进行的，因此楼板自重不会引起板底混凝土的拉力。

2.楼板承载力

在使用阶段，钢桁架的上下弦与混凝土共同工作。这种地板具有与钢筋混凝土复合地板相同的机械性能。虽然受拉钢筋的应力超前，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，楼板上的应力明显不同，应分使用和施工两个阶段进行计算。

1.使用阶段

包括楼板正截面承载力计算、楼板下部钢筋应力控制及验算、裂缝控制及支座挠度验算等。楼板正截面承载力应按GB50010-2002《混凝土结构设计规范》和JGJ95-2003《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规范》的有关规定计算。

2.施工阶段

采用桁架模型，包括检查上下弦杆的强度，检查受压弦杆和腹杆的稳定性，以及检查桁架的挠度。

(1)当施工阶段有可靠的临时支撑时，设计时无需检查施工阶段。

⑵施工阶段无临时支撑时，桁架构件的内力和钢桁架楼板承压板内模板的挠度采用桁架模型计算。该阶段荷载包括钢桁架楼板自重、湿混凝土重量和施工荷载。施工荷载为1.5kN/㎡均布荷载和沿板宽2.5kN/m集中荷载，不太有利，不考虑两者同时作用。

C.桁架挠度

钢桁架楼板施工时的最大挠度按标准荷载组合计算，挠度与跨度之比不大于1/180，最大挠度不大于20mm。

3.计算示例

以本工程三层夹芯板为例，钢桁架楼板承重板计算结果见表1。

钢筋桁架楼板的计算结果

四、钢桁架楼板施工技术

1.工艺流程

弹线→清板→吊装→布板→切割→压制→侧焊、端焊→留孔→封堵→验收→栓钉→砌块施工→钢筋→预埋件→混凝土浇筑及养护。

2.型材连接方法

(1)钢桁架楼板承重板铺设并与钢梁连接，板的端部通过熔透点焊与钢梁焊接，中部通过熔透焊接与钢梁焊接；钢桁架楼板承重板通过咬压孔用专用夹钳连接；端部用特殊镀锌侧模钢板与钢桁架楼板承重板或钢梁点焊；典型的连接方法如图所示。

支架连接图

⑵钢桁架楼板承重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所示。

楼板与混凝土墙(柱)相连

3.楼层标高的调整方法

(1)当楼层结构标高有不同变化时，采取焊接Z型支架和附加钢筋的措施，使水平结构逐步过渡，如图A所示；

板面高差处的节点图

⑵降低标高时，在工字钢腹板上焊接Z形支架和附加钢筋，如图B所示..

4.在地板上留洞

混凝土楼板预留孔洞。当开口的直径或宽度小于100毫米时，可以不设置加强肋。混凝土浇筑完成并达到设计强度后，应切割开口。当开口直径或宽度为100 ~ 1000 mm时，应增加加强筋。

5.钢桁架临时支撑施工

部分钢桁架模板中间应设置临时支撑，可根据楼层高度采用不同高度的各种门式刚架搭建。门式刚架间距18m，铺设100×100木梁，如图。

钢桁架临时支撑示意图

6.轻质充气砌块的放置

根据结构特点，为减少混凝土楼板自重，应放置厚度h≥140mm的轻质加气混凝土砌块，容重大于8kn/m，强度等级不低于MU5。如图所示，在施工过程中，应在每个砌块下增加支撑杆26。

加气砖砌筑平面图和立面图

7、施工注意事项

(1)浇筑混凝土时，布料不应过于集中，应使用平板振动器及时分担振动。

⑵混凝土浇筑时，在泵送开关处增加一个控制压力流量计进行控制，防止冲击力和混凝土过多影响钢楼板承重板结构；施工人员和设备应集中在主次梁上，避免钢板直接堆放和拖拉造成钢桁架楼板承重板变形。

⑶施工时，混凝土的坍落度应控制在12~15cm。由于钢桁架楼板承重板透水性差，混凝土凝结时水蒸气蒸发快，浇筑后混凝土板表面收缩变形大于混凝土板底部。因此，加强浇水养护可以防止和减少板面收缩裂缝，保证混凝土的实体强度。

(4)焊接采用熔透点焊连接。焊接前应做好废弧试验，并调整焊接电流。

⑸吊装钢桁架楼板承重板时，应使用专用软吊索，每次应检查有无撕裂和切割。钢桁架楼板承重板放在钢梁上时，应防止探头；操作人员在撒料时应系好安全带。

该钢筋桁架楼板具有受力方式合理、施工方便、安全可靠、耐火耐腐蚀性能好、综合成本优势明显等特点，具有很好的发展和应用前景。