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钢筋桁架楼承板在装配式住宅中的应用

发布时间:2019/07/25 点击量:
为了推动装配式建筑的发展应用,近期,我国出台了一系列的政策文件。2016年2月6日,《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》(中发[2016]6号)提出:“力争用十年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”;2016年9月14日,国务院常务会议提出“以京津冀、长三角、珠三角城市群和常住人口超过300万的其他城市为重点,加快提高装配式建筑占新建建筑面积比例”;2016年9月30日,国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71号),提出了具体的发展装配式建筑的要求;2016年12月20日,《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》(国发[2016]74号),提出“实施绿色建筑全产业链发展计划,推行绿色施工方式,推广节能绿色建材、装配式和钢结构建筑”。
 
在装配式建筑的推广应用中,钢结构装配式住宅的应用是当下的重点,不过也有一些技术应用上需要进一步研究突破的课题。钢结构住宅要实现装配化,楼盖体系占有重要地位。
 
合理的、完善的楼盖体系,将影响到整个工程的装配化程度、施工进度、造价等方面,因此,分析研究目前适合装配化的楼盖体系(钢筋桁架楼承板-混凝土组合楼板)的特点和应用技术,对于完善钢结构装配式住宅体系具有非常重要的意义。
 
一、钢结构住宅体系中几种常用楼板
 
目前,钢结构住宅体系中楼板的形式较多,但应用最多的三种楼板分别是传统的现浇钢筋混凝土楼板、压型钢板-混凝土组合楼板和装配式钢筋桁架楼承板。
 
1、现浇钢筋混凝土楼板
 
现浇钢筋混凝土楼板在钢结构住宅中前两年有较多的应用,其特点是楼板较薄,用钢量省,楼板表面平整美观,但现场作业过多,需要支模板,工期长,不能有效地实现楼板的装配化。所以,单一的现浇钢筋混凝土楼盖体系已经不适合装配化建筑的发展要求。
 
2、压型钢板-混凝土组合楼板
 
压型钢板-混凝土组合楼板采用压型钢板作为现浇混凝土的永久性模板,克服了现浇钢筋混凝土楼板的层层支模、施工繁琐的缺点。压型钢板根据其使用功能的不同可以分为两类,一类是压型钢板只在施工阶段作模板用,使用阶段不考虑其受力;另一类是压型钢板除了在施工阶段作模板之外,在使用阶段还兼作楼板受力钢筋。
 
压型钢板-混凝土组合楼板应用于钢结构住宅带来的问题是楼板较厚,在层高一定的情况下,减小了房间的净高;压型钢板下表面不平整,后期需要装修处理,影响进度和造价;压型钢板一般采用镀锌钢材,尤其是压型钢板作为试用阶段受力时带来防火防腐问题,表面需要刷防火涂料,增加了工程成本;而且钢筋绑扎繁琐,采用双向板时施工困难。
 
3、钢筋桁架楼承板-混凝土组合楼板
 
钢筋桁架楼承板是将楼板中的钢筋在工厂加工成钢筋桁架,底部与底模连成一体形成组合模板。施工阶段桁架提供刚度,与底模一起承受混凝土自重及施工荷载,使用阶段钢筋作为受力筋与混凝土一起承受使用荷载。
 
钢筋桁架楼承板受力简单、直观,钢筋桁架在施工阶段为模板提供刚度,并在使用阶段受力,因而得到了充分利用,而且大大减少了钢筋的现场绑扎,有利于机械化生产;浇筑混凝土后整体刚度大,抗震性好;施工完成后楼板下表面平整,也不需要进行防腐防火处理,大大节约了成本。
 
二、钢筋桁架楼承板-混凝土组合楼板的设计及选用
 
钢筋桁架楼承板立面图及剖面图如图1和图2所示。其设计包括使用阶段和施工阶段的计算两部分,使用阶段的计算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、裂缝控制验算及挠度验算;施工阶段的计算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。
 
钢筋桁架楼承板立面图
图1钢筋桁架楼承板立面图

钢筋桁架楼承板剖面图
图2钢筋桁架楼承板剖面图
 
在实际工程应用中,楼承板由生产厂家设计、生产,设计人员只需要结合楼板尺寸及配筋,根据国家标准选用相关规格即可。本文侧重于钢筋桁架楼承板的应用,结合工程案例,重点介绍如何根据计算配筋选用钢筋桁架楼承板。
 
某工程楼板设计条件如下:混凝土强度等级C30,钢筋强度等级为HRB400,钢筋保护层厚度为15mm,填充部分为厨房和卫生间,楼板下降100mm。该工程按照双向板考虑,提出了两种设计方案。
 
1、设计方案一
 
1)钢筋桁架楼承板型号的选用
 
遵循的原则:以实现装配化为主要目标,楼承板厚度要根据跨度满足施工阶段作为模板的刚度要求,同时下弦钢筋要满足受力筋数量;对于跨度较大的板,可以考虑在跨中设置一道支撑,以减小楼承板厚度,起到节约钢筋的效果;楼承板型号不宜太多,以减少加工制作和施工的成本。
 
结合以上原则,如图3所示,共采用两种楼板厚度,厨房⑤、卫生间⑧为120mm,其余为130mm。型号选用见表1(按照JG/T368—2012《钢筋桁架楼承板》中的表B.2选用)。
 
设计方案一结构平面布置图
图3设计方案一结构平面布置图

钢筋桁架楼承板的选用
表1方案一钢筋桁架楼承板的选用
 
2)楼承板铺设方向
 
钢筋桁架楼承板本身为单向受力,一般沿短跨方向铺设并兼顾连续的原则,如图3所示。“”为铺设方向。
 
3)楼板中钢筋的配置
 
钢筋桁架楼承板本身上弦和下弦的钢筋均可以作为受力钢筋,此外还需要配置以下几种钢筋:垂直于桁架方向的底部和上部受力筋(一般通长布置);平行于桁架方向的支座附加钢筋;钢筋桁架楼承板顺向断开搭接缝处;钢筋桁架楼承板垂直断开搭接缝处。
 
(1)垂直于桁架方向的底部和上部受力筋配置:由于钢筋桁架楼承板为单向钢筋,而楼板按照双向板设计,所以在垂直于桁架方向底部和上部要配置受力筋,配筋大小由计算确定。该工程垂直于桁架方向除图中另外标注外,上下均通长配置直径8@200mm(As=251mm2)钢筋,①号板和②号板在垂直于钢筋桁架方向直径8@200mm不能满足要求,故单独配置上部直径10@200mm(As=393mm2),下部直径8/10@200mm(As=322mm2),如图3所示。
 
(2)平行于桁架方向的附加钢筋:由于本设计方案选用的楼承板型号HB2-100上弦钢筋为直径10@188mm(As=415mm2),HB2-90上弦钢筋为直径8@188mm(As=265mm2),均满足上部钢筋面积要求,不需要附加钢筋。
 
(3)钢筋桁架楼承板顺向断开搭接缝处:为保证钢筋连续,上下均需配置钢筋,其直径和间距与钢筋桁架的上弦和下弦钢筋相同,尺寸如图4所示。
 
钢筋桁架楼承板顺向断开搭接缝处配筋
图4钢筋桁架楼承板顺向断开搭接缝处配筋
 
(4)钢筋桁架楼承板垂直断开搭接缝处:上部需配置钢筋,直径与间距与钢筋桁架上弦钢筋相同,尺寸如图5所示。
 
钢筋桁架楼承板垂直断开搭接缝处配筋
图5钢筋桁架楼承板垂直断开搭接缝处配筋
 
2、设计方案二
 
1)钢筋桁架楼承板型号的选用
 
遵循的原则:由于住宅板跨较小,钢筋面积多数为构造配筋,钢筋桁架楼承板为满足施工时不设置支撑的刚度要求,桁架钢筋较大,通过在楼板中间设置少量支撑从而减小楼承板厚度,以节约钢筋用量,达到降低造价的目的;同时兼顾一定的装配化。
 
结合以上原则,如图6所示,共采用两种楼板厚度,房间②为130mm,其余为120mm。型号选用根据板厚与方案一相同。
 
设计方案二结构平面布置图
图6设计方案二结构平面布置图
 
2)楼承板铺设方向
 
如图6所示,“↔”为铺设方向。
 
3)楼板中钢筋的配置
 
钢筋配置种类与方案一相同。
 
(1)垂直于桁架方向的底部和上部受力筋配置:本方案垂直于桁架方向除图6中另外标注外,上下均通长配置直径8@200mm(As=251mm2)钢筋,①号板和②号板在垂直于钢筋桁架方向直径8@200mm不能满足要求,故支座上部附加直径8@200mm(As=251mm2),如图6所示。
 
(2)平行于桁架方向的附加钢筋:由于本设计方案选用的楼承板型号上弦钢筋均满足上部钢筋面积要求,不需要附加钢筋。
 
(3)钢筋桁架楼承板顺向断开搭接缝处和垂直断开搭接缝处的配筋:与方案一相同。方案二与方案一最大的不同在于大部分板厚由130mm变为120mm,钢筋桁架楼承板的钢筋由直径10mm变为直径8mm,大大节省了钢筋用量,但由于需要设置一些支撑,也降低了装配化程度。
 
三、结语
 
钢筋桁架楼承板-混凝土组合楼板在钢结构装配式住宅中的应用越来越多。上面通过工程案例进行设计分析,对于设计人员进行相关设计具有一定的参考意义。
 
概括起来讲,钢筋桁架楼承板-混凝土组合楼板具有以下特点:
 
(1)不需要支模板,减少了现场钢筋绑扎量,在很大程度上提高了楼板装配化程度,适应了装配化建筑的发展需求。
 
(2)与普通钢筋混凝土楼板相比,钢筋桁架楼承板-混凝土组合楼板较厚,刚度大,抗震性好。
 
(3)为满足不加支撑的要求,对钢筋桁架的刚度要求高,相应地钢筋桁架的钢筋用量大,在经济性上稍差一些。
 
(4)通过减小板厚,可以在一定程度上减少钢筋用量,节约成本,但由于需要在板中加一道支撑,影响了装配化程度。
 
(5)施工完成后,楼板下表面平整,也不需要进行防腐防火处理,大大节约了成本。
 
在我国大力发展装配式建筑的形势下,随着钢筋桁架楼承板的不断发展和完善,它的应用也将会更加的普遍。

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