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[多高层钢结构] 钢筋桁架组合楼板的设计

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发表于 2017-5-23 11:36:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
钢结构楼板常见的有三种楼板:混凝土楼板、 压型钢板和混凝土组合楼板(分为组合板和分组合板) 钢筋桁架楼承板。
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钢结构施工周期短,为了与之配套,多高层钢结构楼板一般采用肋高51和76mm,板厚0.8~1.2mm的压型钢板的组合和非组合板。在目前我国的经济水平下,采用这种楼板造价偏高;而且楼板厚度比现浇混凝土楼板厚20~30mm,使得建筑楼层净高降低;楼板下表面不平整。
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钢筋桁架楼承板兼有传统现浇混凝土楼板整体性好,钢性能好,防火性能强,及压型钢板组合楼盖无模板,施工快的优势,钢筋桁架楼承板桁架受力模式合理,可调整桁架高度与钢筋直径,实现更大跨度和承重。采用钢筋桁架楼承板的钢-混凝土组合楼盖,可减少次梁,抗剪栓钉焊接速度快,施工质量稳定。
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与传统的带肋的压型钢板非组合楼板相比:

(1)两者都可以使得楼板不支模板或大幅度减少支模工作量;

(2)采用自承式模板后每层增加净高层高30~50mm,这对层高控制严的建筑非常有利;

(3)自承式模板的钢板是压型钢板板厚的40%~50%,由于基本上没有肋高,因此钢板的用钢量减少60%以上。但是根据大量的计算发现,为保证挠度满足规范要求,钢筋桁架的钢筋用钢量增加,正负相抵,用钢量大体持平。

(4)虽然用钢量持平,但是增加的钢筋的单价比镀锌钢板的单价低,且增加的钢筋能够有效地增加楼板的极限承载力,使得楼板的承载力有极大的富裕。

(5)采用自承式模板后,楼板上下皮钢筋间距得到可靠保证,钢筋保护层厚度也得到保证。从这方面讲,楼板的质量更加容易保证;

(6)自承式楼板的现场钢筋绑扎工作量减小60%,施工速度更加快。

(7)栓钉的承载力不再需要折减,改善了楼板和钢梁的共同工作性能;

(8)自承式楼板的桁架在工厂采用自动生产线加工制造,工厂加工量比压型钢板多。运输量也有所增加。

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综合下来,采用自承式模板的楼板,比压型钢板组合楼板的经济指标能够降低10%左右。
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钢筋桁架楼承板是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋桁架,并将钢筋桁架与底模连接成一体的组合楼承板。钢筋形成桁架,承受施工期间荷载,底模托住湿混凝土,免去支模、拆模的工作及费用。
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钢筋桁架楼承板形式如下:
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在施工现场,将钢筋桁架楼承板支座在钢梁上,然后绑扎桁架连接钢筋、支座附加钢筋及分布钢筋,最后浇筑混凝土,便形成钢筋桁架混凝土楼板。
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施工阶段:设临时支撑时,与普通现浇混凝土楼板基本相同。不设临时支撑时,在混凝土结硬前,楼板强度和刚度即钢筋桁架的强度和刚度,钢筋桁架楼承板自重、混凝土重量及施工荷载全由钢筋桁架承受。混凝土结硬是在钢筋桁架楼承板变形下进行的,所以楼承板自重不会使板底混凝土产生拉力,在除楼承板自重以外的永久荷载及楼面活荷载作用下,板底混凝土才产生拉力。这样,楼板开裂延迟,楼板的刚度比普通现浇混凝土楼板大。

施工阶段钢筋骨架的计算模型可采用斜腹杆铰接,上下纵向钢筋连续的模型,不考虑底部薄钢板的作用。不考虑钢模板作用,是因为钢模板并未与纵向钢筋连接,钢模板仅仅是通过横向钢筋与钢模板点焊连接,且离下弦有25mm的距离。


A.施工阶段不设临时支撑时,钢筋桁架楼承板中桁架杆件的内力以及钢筋桁架楼承板的挠度,采用桁架模型计算。承载能力极限状态按荷载效应基本组合,重要性系数Υ0取0.9。挠度采用荷载的标准效应组合计算。                                                
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可取为1.5KN/㎡和跨中集中荷载沿板宽慰2.5KN/m中叫不利者,不考虑二者同时作用。
桁架挠度与跨度之比值不大于1/180,也不大于20mm。
B.设有临时支撑时,无需进行施工阶段验算。
为了节约钢材,双向板在施工阶段应沿垂直于桁架方向设临时支撑。施工阶段无需验算;使用阶段按普通现浇钢筋混凝土双向板计算。

使用阶段:钢筋桁架上下弦钢筋和混凝土一起共同工作,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。

(1)由于楼板自重不在混凝土内产生拉应力,正常使用状态下楼板的刚度和抗开裂性能都比普通楼板好。另外底部钢板的实际存在有效地改善了楼板下部混凝土的受力条件,延缓了楼板的开裂。

(2)附加挠度很小,楼板的变形主要由施工阶段控制。

(3)为减少施工阶段的挠度,建议采用两跨或多跨连续桁架的模型进行计算和施工。对于单跨楼板,采取预拱措施减小表观挠度或采用浇注时加少量支撑。

底模:做为底模的压型钢板厚度较薄(0.5mm,当楼板浇注完成后需要将底模撕除时,底模宜采用0.4mm厚冷轧钢板),而且考虑经济性,钢板下部不做防火处理,所以设计楼承板承载力时不考虑钢板的作用。但在正常使用情况下,钢板的存在增加了楼板的刚度,改善了楼板下部混凝土的受力性能。

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设计步骤:

1、确定设计基本参数
设计基本参数包括楼板的跨度、厚度,两个阶段板支座情况,钢筋种类,混凝土强度等级,使用荷载等。
2、确定钢筋桁架楼承板的长度

根据工程情况,楼承板长度可以为一跨或几跨之和,确定时应注意:

  (1)钢筋桁架楼板其长度宜为200mm的倍数,特殊情况下长度可为100mm的倍数。
  (2)楼承板长度最好定为几跨之和的连续板。
  (3)楼承板长度不宜大于20m。
3、通过使用阶段计算,初步选择钢筋桁架楼承板的型号

钢筋桁架楼承板设计包括桁架杆件设计、底模设计、桁架杆件连接节点设计和桁架与底模连接节点设计四个方。其中连接节点的强度通过构造保证,不需要验算,底模已设计成型,满足受力要求,所以设计人员只需进行桁架杆件设计便可选择钢筋桁架楼承板的型号。

4当不设临时支撑时,可查表或进行施工阶段验算,调整楼承板的型号,以至满足受力要求。
5、确定支座附加钢筋用量

当钢筋桁架连续时,使用阶段计算的支座负筋截面面积减去钢筋桁架上弦钢筋截面面积,即为支座附加钢筋量;当钢筋桁架在支座处不连续时,使用阶段计算的支座负筋截面面积即为支座附加钢筋量。不同种类钢筋应进行等强带换。

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6、绘制楼板结构图

楼板结构图包括平面布置图及节点大样。平面布置图包含:钢筋桁架楼承板排板,支座负筋、洞边和柱边附加钢筋、分布钢筋,柱边、混凝土墙边支撑件,等等。同时图中必须明确施工期间临时支撑布置情况。

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7、其他注意事项

楼板可设计为单向板,也可设计为双向板。钢筋桁架楼承板在施工阶段均为单向板。不设临时支撑时,一般情况下,施工阶段要求的配筋量已大于使用阶段按单向板计算的配筋量,故楼板宜设计为单向板。当因具体工程情况需设计为双向板时,为了节约钢材,施工阶段应沿垂直于桁架方向设置临时支撑。

设计时,尽可能使钢筋桁架楼承板连续,这是因为连续板较简支板的挠度小,这样施工阶段楼承板变形小,有利建筑美观。但单块楼承板的长度不宜大于12m,以方面运输及施工。

当板跨较大时,为降低楼板钢筋用量,建议施工阶段设临时支撑。根据大量计算,当通过使用阶段计算后,对于施工阶段,只需在跨中设一道临时支撑,便可满足施工阶段受力要求。

对一个项目来说,为了方便制作,桁架型号不宜过多。


微信公众号原文地址:钢筋桁架组合楼板的设计


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发表于 2017-12-22 15:12:10 | 显示全部楼层
最近正要学习这个,太及时了,谢谢。

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用钢筋桁架组合楼板代替常用的组合楼板吗,看楼主说的这种楼板的用材要比组合楼板节省,具体没用过这种形式  详情 回复 发表于 2017-12-26 04:18
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文辉 发表于 2017-12-22 15:12
最近正要学习这个,太及时了,谢谢。

用钢筋桁架组合楼板代替常用的组合楼板吗,看楼主说的这种楼板的用材要比组合楼板节省,具体没用过这种形式
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好文章,学习了
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啥也不说了,楼主就是给力!
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发表于 2018-1-2 08:56:47 | 显示全部楼层
一直没找到计算方法,不错的东西
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