钢筋桁架楼承板的构造及设计要点

通过大型工程实例，介绍钢桁架混凝土现浇板在钢结构建筑中的设计要点和施工技术，对类似工程具有一定的参考作用。博物馆地下1层，地上5层，总建筑面积66927层㎡，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。

由于本项目采用大跨度悬挂结构系统，清华大学土木工程系地板减振系统的研究结果表明，如果采用压钢板和轻混凝土组合地板，为了减少行人负荷引起的地板振动，需要布置大量的阻尼器，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较多23m，属于超高空作业，3层以上楼板采用自带钢桁架压型钢板和普通混凝土组合楼板，可双向应力，刚度好。

1.钢桁架楼板的结构和特点

1、结构构造

钢桁架地板承重板是将混凝土板中的钢筋与施工模板相结合，形成施工阶段能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；钢桁架和混凝土在使用阶段 同时工作，承受使用负荷。

2、使用材料

⑴钢筋：上下弦采用成盘供应的热轧钢筋HPB235、HRB400或冷轧带肋钢筋550级；腹杆采用冷轧光圆钢筋550级或650级；桁架支撑钢筋采用热轧钢筋HPB235或HRB335。

⑵镀锌钢板：底模为0.5mm厚镀锌钢板，双面镀锌量为120~180gm/㎡。

⑶螺栓钉：为使混凝土与钢梁有效连接成一个整体，在钢梁上设置螺栓钉，并采用专用螺栓钉机进行施工。钢桁架楼板的横截面如图所示。

钢筋桁架楼板横截面图

3、施工特性

与以往的施工方法不同，钢筋桁架楼板承重板可以直接铺设在施工现场的钢梁上，然后进行简单的钢筋工程，然后浇筑混凝土。使用该模板时，不需要安装木模和脚手架。底部镀锌压型钢板仅用作模板，不替代应力钢筋。因此，无需考虑防火喷涂和防腐维护。因此，施工速度快，现场钢筋绑扎工作量可降低70%左右，缩短工期，节约成本。此外，钢筋排列均匀，可充分保证上下钢筋间距和混凝土保护层厚度，为提高地板施工质量创造有利条件。

二、钢筋桁架楼承板的受力特点

1.地板的挠度

普通现浇钢筋混凝土地板，施工阶段由于下支撑模具基本不产生挠度，混凝土达到一定强度后拆除模具，在地板下自重作用，板底混凝土产生拉力甚至裂缝。钢桁架混凝土地板根据临时支撑的设置如下：

⑴临时支撑：与普通现浇钢筋混凝土地板基本相同；

⑵无临时支撑：混凝土凝固前，模板重量、混凝土重量、施工荷载均由钢桁架承受，钢桁架地板承重板变形下混凝土凝固，地板重量不会使板底混凝土产生拉力。

2.地板的承载力

在使用阶段，钢筋桁架上下弦钢筋与混凝 在同一工作中，该地板与钢筋混凝土叠合地板具有相同的应力性能。虽然拉伸钢筋的应力较高，但其承载力与普通钢筋混凝土地板相同。

三、钢桁架楼板设计要点

混凝土从浇筑到设计强度的过程中，地板受力明显不同，因此应在使用和施工两个阶段进行计算。

1、使用阶段

包括地板正截面承载力计算、地板下钢筋应力控制计算、支撑裂缝控制计算、挠度计算等。地板正截面的承载力按GB《混凝土结构设计规范》50010-2002JGJ计算95-2003《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规定》的相关规定。

2、施工阶段

桁架模型包括上下弦杆强度、压弦杆和腹杆稳定性、桁架挠度等。

⑴施工阶段有可靠的临时支撑时，设计时不需要进行施工阶段验算。

⑵当施工阶段没有临时支撑时，桁架模型计算了钢桁架楼板承重板中桁架杆的内力和模板挠度。本阶段的荷载包括钢桁架楼板承重板的自重、湿混凝土的重量和施工荷载。施工荷载均布荷载1.5kN/㎡跨中集中荷载沿板宽2.5kN/m不考虑两者同时作用的不利者。

c.桁架挠度

钢筋桁架楼板承重板施工阶段的较大挠度应按荷载标准组合计算，挠度与跨度的比值不大于1/180，较大挠度不大于20mm。

3、计算实例

以本工程三层夹层板为例，钢筋桁架楼承板计算结果见表1。

钢筋桁架楼承板计算结果

四、钢筋桁架楼板施工技术

1、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→浇筑养护混凝土。

2、型材连接方法

⑴钢桁架地板承重板铺设与钢梁连接，板端与钢梁焊接，中间采用螺栓钉和钢梁焊接，钢桁架地板承重板采用特殊夹紧钳咬压孔连接，端采用特殊镀锌边模钢板与钢桁架地板承重板或钢梁焊接，典型连接方法如图所示。

支座连接图

⑵钢筋桁架楼板与混凝土墙连接时，应加角钢，并用膨胀螺栓固定在混凝土墙上，如图4所示。

地板和混凝土墙( 柱) 连接

3.调整楼层标高的方法

⑴当地面结构标高发生变化时，采用焊接Z型支架及附加钢筋措施，使水平结构呈台阶过渡，如图a；

板面高差节点图

⑵降低标高时，焊接工字梁腹板Z如图所示b。

4.地板留洞处理

混凝土地板预留孔洞，直径或宽度小于100mm混凝土浇筑达到设计强度后，不得设置加固筋，切割孔口；开口直径或宽度为100~1000mm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，可根据楼层高度设置各种不同高度的门框。门框间距为18m，上铺100×100木梁，如图所示。

钢桁架临时支撑示意图

6.放置轻质加气砌块

根据结构特点，为了减轻混凝土地板的自重，板厚h≥140mm轻质加气混凝土砌块应放置在板中，其容量大于8kN/m三、强度等级不低于MU5.施工过程中，每块砌块下应设置支撑钢筋26，如图所示。

加气砖铺平，立面图

7.施工注意事项

⑴浇筑混凝土时，布料不宜过于集中，平板振捣器应及时分摊振捣。

⑵混凝土浇筑时，在泵送开关处增加控制压力流量表，防止冲击力大、混凝土过大影响钢板结构；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动，导致钢桁架地板变形。

⑶施工时应控制混凝土坍落度12~15cm，此外，由于钢桁架楼板渗水性和透气性差，混凝土凝结过程中水蒸发快，浇筑后混凝土板表面收缩变形大于板底，加强浇水养护可防止和减少板表面收缩裂缝，保证混凝土实体强度。

⑷焊接采用熔透点焊接，焊接前应准备边角料引弧试焊，调整焊接电流。

⑸钢桁架地板承重板吊装时采用专用软吊索，每次吊装时检查是否撕裂、切割；钢桁架地板承重板放置在钢梁上时，应防止探头；铺装时，操作人员应系好安全带。

钢桁架地板承重板具有应力模式合理、施工方便、安全可靠、耐火、耐腐蚀性好、综合成本优势明显等特点，具有很好的发展应用前景。