钢筋桁架模板混凝土结构的开发与设计方法.ppt

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1、钢筋桁架模板混凝土结构的开发与设计方法浙江杭萧钢构股份有限公司杨强跃2006年6月内容纲要一、开发背景二、产品概述三、受力特点四、设计方法五、试验研究六、工程应用一、开发背景为充分发挥钢结构施工周期短的优点，多高层钢结构楼板一般采用肋高51mm和76mm，板厚0.8～1.2mm的闭口式或开口式压型钢板的组合和非组合楼板。这种楼板虽然省去了支模，但有以下不足之处：造价偏高；楼板厚度比现浇混凝土楼板厚20～50mm，使得建筑楼层净高降低或需增加层高；其下表面不平整；抗火与防腐性能有待研究探讨；楼板的双向刚度不同，对传递水平力有一定的影响；现场有较大的钢筋绑扎工作量，且支座处

2、上部负筋位置不易保证准确。如何将免支模的压型钢板组合或非组合楼板与现浇混凝土楼板的优势能综合发挥呢？钢筋桁架模板（也称自承式模板）混凝土楼板就是在这种背景下进行开发，并成功地将二者优势结合在一起，还具备其自身的一些特点。二、产品概述钢筋桁架模板是将现浇混凝土楼板中的上、下层纵向钢筋（上、下弦杆），与弯折成形的小直径钢筋（腹杆）焊接，组成具有一定刚度且能够承受荷载的小桁架，再将该小桁架的弯脚与肋高仅2mm，板厚为0.4～0.6mm的压型钢板焊接。所有这些加工操作均是在工厂内利用自动化生产线完成的。钢筋桁架混凝土楼板纵剖面图钢筋桁架混凝土楼板横剖面图钢筋桁架模板在施工阶段，

3、将底下的压型钢板相互扣接，以托住混凝土，由钢筋桁架提供强度和刚度；在使用阶段，钢筋桁架就是混凝土楼板的配筋，以承受使用荷载。因此，它具有压型钢板组合或非组合楼板的施工速度快的优势，又具有现浇整体刚度大，抗震性能好的优点，具有广阔的使用前景。桁架高度范围70mm≤ht≤270mm桁架长度范围1m～12m钢筋保护层厚度c=15mm，30mm上下弦直径6mm～12mm腹杆直径4mm～7.5mm底模厚度0.5mm综合起来，钢筋桁架模板混凝土楼板有以下特点：（1）现场绑扎工作量减少60％～70％，可进一步缩短工期。（2）比普通压型钢板—混凝土组合楼板的厚度减少约20～50mm,混

4、凝土用量减少，室内净高增加。（3）栓钉焊接质量更容易保证。（4）底面平整，感观好，钢板损耗少。（5）力学性能与现浇楼板基本相同，使用阶段板底基本不开裂。（6）与现浇楼板的防火性能相当。钢板不参与使用阶段受力，不需考虑防腐问题。（7）钢筋排列均匀，保护层厚度有可靠保证。（8）通过改变桁架高度拟适用跨度较大的楼板。（9）楼板的双向刚度相近，有利于建筑物抗震，也可做成双向板。（10）桁架受力模式合理，综合造价低。三、受力特点3.1楼板的刚度普通现浇钢筋混凝土楼板，施工阶段因下部支模故基本没有挠度，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

5、裂缝。而钢筋桁架混凝土楼板根据是否设临时支撑分为两种情况：（1）设临时支撑时，与普通现浇钢筋混凝土楼板基本相同。（2）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，模板自重、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模板变形下进行的，所以楼板自重不会使板底混凝土产生拉力，在除楼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钢筋混凝土楼板大。3.2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

6、前，但其承载力与普通钢筋混凝土楼板相同。3.3压型钢板的作用做为底模的压型钢板厚度较薄，而且考虑经济性，钢板下部不做防火处理，所以计算楼板承载力时不应考虑钢板的作用；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。以上观点已被试验结果证实。四、设计方法混凝土从浇筑到达到设计强度过程中，楼板受力明显不同，所以应进行使用及施工两阶段计算。使用阶段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、支座裂缝控制验算以及挠度验算。施工阶段计算采用桁架模型，内容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。混凝土达到设计强度

7、后，楼板上承受的施工荷载大于使用荷载、楼板下又无可靠的临时支撑时，应参照使用阶段计算方法验算此阶段楼板的强度和变形。钢筋桁架混凝土楼板根据具体工程情况可设计为单向板，也可设计为双向板4.1单向板设计1.使用阶段（1）楼板的正截面承载力计算楼板正截面承载力应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)及《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ95—2003)有关规定。（2）楼板下部钢筋应力控制验算楼板下部钢筋的拉应力应符合下列规定：（1）式中为楼板下部钢筋的拉应力；为钢筋抗拉强度设计值。（2）式中为楼板自重标准值作用