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鋼筋桁架樓承板在裝配式住宅中的應用

所屬分類:常見問題    發布時間: 2022-01-23    作者:admin
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鋼筋桁架樓承板在裝配式住宅中的應用;

為了推動裝配式建筑的發展應用,近期,我國出臺了一系列的政策文件。2016年2月6日,《中共中央國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》(中發[2016]6號)提出:“力爭用十年左右時間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%”;2016年9月14日,國務院常務會議提出“以京津冀、長三角、珠三角城市群和常住人口超過300萬的其他城市為重點,加快提高裝配式建筑占新建建筑面積比例”;2016年9月30日,國務院辦公廳印發《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》(國辦發[2016]71號),提出了具體的發展裝配式建筑的要求;2016年12月20日,《國務院關于印發“十三五”節能減排綜合工作方案的通知》(國發[2016]74號),提出“實施綠色建筑全產業鏈發展計劃,推行綠色施工方式,推廣節能綠色建材、裝配式和鋼結構建筑”。

在裝配式建筑的推廣應用中,鋼結構裝配式住宅的應用是當下的重點,不過也有一些技術應用上需要進一步研究突破的課題。鋼結構住宅要實現裝配化,樓蓋體系占有重要地位。

合理的、完善的樓蓋體系,將影響到整個工程的裝配化程度、施工進度、造價等方面,因此,分析研究目前適合裝配化的樓蓋體系(鋼筋桁架樓承板-混凝土組合樓板)的特點和應用技術,對于完善鋼結構裝配式住宅體系具有非常重要的意義。

一、鋼結構住宅體系中幾種常用樓板

目前,鋼結構住宅體系中樓板的形式較多,但應用多的三種樓板分別是傳統的現澆鋼筋混凝土樓板、壓型鋼板-混凝土組合樓板和裝配式鋼筋桁架樓承板。


1、現澆鋼筋混凝土樓板

現澆鋼筋混凝土樓板在鋼結構住宅中前兩年有較多的應用,其特點是樓板較薄,用鋼量省,樓板表面平整美觀,但現場作業過多,需要支模板,工期長,不能有效地實現樓板的裝配化。所以,單一的現澆鋼筋混凝土樓蓋體系已經不適合裝配化建筑的發展要求。



2、壓型鋼板-混凝土組合樓板


壓型鋼板-混凝土組合樓板采用壓型鋼板作為現澆混凝土的永性模板,克服了現澆鋼筋混凝土樓板的層層支模、施工繁瑣的缺點。壓型鋼板根據其使用功能的不同可以分為兩類,一類是壓型鋼板只在施工階段作模板用,使用階段不考慮其受力;另一類是壓型鋼板除了在施工階段作模板之外,在使用階段還兼作樓板受力鋼筋。


壓型鋼板-混凝土組合樓板應用于鋼結構住宅帶來的問題是樓板較厚,在層高一定的情況下,減小了房間的凈高;壓型鋼板下表面不平整,后期需要裝修處理,影響進度和造價;壓型鋼板一般采用鍍鋅鋼材,尤其是壓型鋼板作為試用階段受力時帶來防火防腐問題,表面需要刷防火涂料,增加了工程成本;而且鋼筋綁扎繁瑣,采用雙向板時施工困難。



3、鋼筋桁架樓承板-混凝土組合樓板

鋼筋桁架樓承板是將樓板中的鋼筋在工廠加工成鋼筋桁架,底部與底模連成一體形成組合模板。施工階段桁架提供剛度,與底模一起承受混凝土自重及施工荷載,使用階段鋼筋作為受力筋與混凝土一起承受使用荷載。

鋼筋桁架樓承板受力簡單、直觀,鋼筋桁架在施工階段為模板提供剛度,并在使用階段受力,因而得到了充分利用,而且大大減少了鋼筋的現場綁扎,有利于機械化生產;澆筑混凝土后整體剛度大,抗震性好;施工完成后樓板下表面平整,也不需要進行防腐防火處理,大大節約了成本。



二、鋼筋桁架樓承板-混凝土組合樓板的設計及選用


鋼筋桁架樓承板立面圖及剖面圖如圖1和圖2所示。其設計包括使用階段和施工階段的計算兩部分,使用階段的計算包括樓板的正截面承載力計算、樓板下部鋼筋應力控制驗算、裂縫控制驗算及撓度驗算;施工階段的計算包括上下弦桿強度驗算、受壓弦桿和腹桿穩定性驗算以及桁架撓度驗算。



圖1鋼筋桁架樓承板立面圖


圖2鋼筋桁架樓承板剖面圖


在實際工程應用中,樓承板由生產廠家設計、生產,設計人員只需要結合樓板尺寸及配筋,根據國家標準選用相關規格即可。本文側重于鋼筋桁架樓承板的應用,結合工程案例,重點介紹如何根據計算配筋選用鋼筋桁架樓承板。


某工程樓板設計條件如下:混凝土強度等級C30,鋼筋強度等級為HRB400,鋼筋保護層厚度為15mm,填充部分為廚房和衛生間,樓板下降100mm。該工程按照雙向板考慮,提出了兩種設計方案。



1、設計方案一



1)鋼筋桁架樓承板型號的選用


遵循的原則:以實現裝配化為主要目標,樓承板厚度要根據跨度滿足施工階段作為模板的剛度要求,同時下弦鋼筋要滿足受力筋數量;對于跨度較大的板,可以考慮在跨中設置一道支撐,以減小樓承板厚度,起到節約鋼筋的效果;樓承板型號不宜太多,以減少加工制作和施工的成本。


結合以上原則,如圖3所示,共采用兩種樓板厚度,廚房⑤、衛生間⑧為120mm,其余為130mm。型號選用見表1(按照JG/T368—2012《鋼筋桁架樓承板》中的表B.2選用)。


圖3設計方案一結構平面布置圖


表1方案一鋼筋桁架樓承板的選用


2)樓承板鋪設方向


鋼筋桁架樓承板本身為單向受力,一般沿短跨方向鋪設并兼顧連續的原則,如圖3所示?!艾住睘殇佋O方向。


3)樓板中鋼筋的配置


鋼筋桁架樓承板本身上弦和下弦的鋼筋均可以作為受力鋼筋,此外還需要配置以下幾種鋼筋:垂直于桁架方向的底部和上部受力筋(一般通長布置);平行于桁架方向的支座附加鋼筋;鋼筋桁架樓承板順向斷開搭接縫處;鋼筋桁架樓承板垂直斷開搭接縫處。


(1)垂直于桁架方向的底部和上部受力筋配置:由于鋼筋桁架樓承板為單向鋼筋,而樓板按照雙向板設計,所以在垂直于桁架方向底部和上部要配置受力筋,配筋大小由計算確定。該工程垂直于桁架方向除圖中另外標注外,上下均通長配置直徑8@200mm(As=251mm2)鋼筋,①號板和②號板在垂直于鋼筋桁架方向直徑8@200mm不能滿足要求,故單獨配置上部直徑10@200mm(As=393mm2),下部直徑8/10@200mm(As=322mm2),如圖3所示。


(2)平行于桁架方向的附加鋼筋:由于本設計方案選用的樓承板型號HB2-100上弦鋼筋為直徑10@188mm(As=415mm2),HB2-90上弦鋼筋為直徑8@188mm(As=265mm2),均滿足上部鋼筋面積要求,不需要附加鋼筋。




(3)鋼筋桁架樓承板順向斷開搭接縫處:為**鋼筋連續,上下均需配置鋼筋,其直徑和間距與鋼筋桁架的上弦和下弦鋼筋相同,尺寸如圖4所示。



圖4鋼筋桁架樓承板順向斷開搭接縫處配筋


(4)鋼筋桁架樓承板垂直斷開搭接縫處:上部需配置鋼筋,直徑與間距與鋼筋桁架上弦鋼筋相同,尺寸如圖5所示。


圖5鋼筋桁架樓承板垂直斷開搭接縫處配筋


2、設計方案二


1)鋼筋桁架樓承板型號的選用


遵循的原則:由于住宅板跨較小,鋼筋面積多數為構造配筋,鋼筋桁架樓承板為滿足施工時不設置支撐的剛度要求,桁架鋼筋較大,通過在樓板中間設置少量支撐從而減小樓承板厚度,以節約鋼筋用量,達到降低造價的目的;同時兼顧一定的裝配化。

結合以上原則,如圖6所示,共采用兩種樓板厚度,房間②為130mm,其余為120mm。型號選用根據板厚與方案一相同。


圖6設計方案二結構平面布置圖


2)樓承板鋪設方向


如圖6所示,“?”為鋪設方向。


3)樓板中鋼筋的配置


鋼筋配置種類與方案一相同。


(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圖6中另外標注外,上下均通長配置直徑8@200mm(As=251mm2)鋼筋,①號板和②號板在垂直于鋼筋桁架方向直徑8@200mm不能滿足要求,故支座上部附加直徑8@200mm(As=251mm2),如圖6所示。


(2)平行于桁架方向的附加鋼筋:由于本設計方案選用的樓承板型號上弦鋼筋均滿足上部鋼筋面積要求,不需要附加鋼筋。


(3)鋼筋桁架樓承板順向斷開搭接縫處和垂直斷開搭接縫處的配筋:與方案一相同。方案二與方案一大的不同在于大部分板厚由130mm變為120mm,鋼筋桁架樓承板的鋼筋由直徑10mm變為直徑8mm,大大節省了鋼筋用量,但由于需要設置一些支撐,也降低了裝配化程度。


三、結語


鋼筋桁架樓承板-混凝土組合樓板在鋼結構裝配式住宅中的應用越來越多。上面通過工程案例進行設計分析,對于設計人員進行相關設計具有一定的參考意義。


概括起來講,鋼筋桁架樓承板-混凝土組合樓板具有以下特點:

(1)不需要支模板,減少了現場鋼筋綁扎量,在很大程度上提高了樓板裝配化程度,適應了裝配化建筑的發展需求。


(2)與普通鋼筋混凝土樓板相比,鋼筋桁架樓承板-混凝土組合樓板較厚,剛度大,抗震性好。


(3)為滿足不加支撐的要求,對鋼筋桁架的剛度要求高,相應地鋼筋桁架的鋼筋用量大,在經濟性上稍差一些。


(4)通過減小板厚,可以在一定程度上減少鋼筋用量,節約成本,但由于需要在板中加一道支撐,影響了裝配化程度。


(5)施工完成后,樓板下表面平整,也不需要進行防腐防火處理,大大節約了成本。



在我國大力發展裝配式建筑的形勢下,隨著鋼筋桁架樓承板的不斷發展和完善,它的應用也將會更加的普遍。

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