钢筋桁架楼承板在钢结构工程中的应用(桁架钢筋楼板钢梁模板)

摘要：钢筋桁架楼承板施工省去模板工程、减少钢筋绑扎量，安装快速便捷，所形成的楼板整体性好，施工质量更容易得到保证。
本文通过工程实例，主要介绍钢筋桁架楼承板在钢结构工程中的设计要点和施工技术。

关键词：钢筋桁架，楼承板，设计要点，施工技术

1 工程概况

天坛生物疫苗产业基地项目201 号办公质保楼工程建设场地位于北京市亦庄经济技术开发区烧饼庄村，西侧为博兴三路，南侧为新凤河路。
地下两层，地下二层为核五级甲类防空地下室，地下为钢筋混凝土框架结构，地上为钢框架-支撑体系。
结构的设计使用年限50年。
建筑抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8 度，设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅲ类。
建筑结构的安全等级为二级。
混凝土框架抗震等级为二级，钢框架抗震等级三级；地基基础设计等级为二级。
上部主体结构采用钢框架支撑结构和钢筋桁架钢板组合楼盖，钢筋桁架楼板厚度为150mm，混凝土强度等级为C30。
本工程钢筋桁架楼承板由北京多维联合集团香河建材有限公司生产，由中建二局安装公司安装，主要钢筋桁架楼承板选用型号为TD3-120、TD6-100、TD6-120。

（图片来自网络侵删）

2 钢筋桁架楼承板概况

2.1 产生背景

随着多高层钢结构的迅猛发展，对工程工期提出了更高的要求，钢结构构件工厂产业化生产大大缩短了工程工期，楼板的施工方法已是影响工期的重要因素。
第一代、第二代压型钢板其板肋较高，使建筑物净高减小、楼板下表面不平整、双向板设计及施工困难、钢筋绑扎繁琐、钢筋间距及混凝土保护层厚度不好控制、存在严重的耐火及防腐缺陷等问题，必须解决。
第三代钢筋桁架楼承板除具有前两代钢楼承板及现浇板的各种优点外，还具有自身的特点，技能充分发挥钢结构施工周期短、又具有施工质量容易控制的优势，得到市场的高度认可和好评。

2.2 板体构造

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，并将钢筋桁架与镀锌压型钢板焊接成一体的组合模板。
在施工阶段，直接铺设到钢梁上，自身便是模板，进行简单的钢筋工程便可浇筑混凝土，减少马凳的制作安装，节省材料和工时，大大提高了楼板施工效率。

本工程选用的钢筋桁架楼承板的宽度为590mm，上、下弦钢筋采用冷轧带肋HRB400 级钢筋，腹杆钢筋采用冷轧光圆钢筋。
底模钢板采用镀锌板，板厚0.5mm，屈服强度不低于250N/mm2，镀锌层两面总计不小于120g/m2。
封边模板为2.0mm 厚钢板，楼承板组成示意如图2 所示。
下表为本工程结构设计根据计算结果选用的楼承板构造数据。

3 钢筋桁架楼承板的受力特性与设计方法

3.1 受力特性

3.1.1 楼板的挠度

在实际工程中，普通的现浇钢筋混凝土楼板，施工阶段因下部支模（跨度大于4m 时现场起拱）故基本上不产生挠度，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裂缝。
钢筋桁架混凝土楼板则根据临时支撑的设置情况分别如下：

（1）设置临时支撑：与普通现浇钢筋混凝土楼板基本相同；

（2）不设置临时支撑：混凝土凝固前，模板自重、混凝土重量及施工荷载全部由钢筋桁架承受，混凝土凝固在钢筋桁架楼板变形下进行，楼板自重不会使板底混凝土产生拉力。

3.1.2 楼板的承载力

在使用阶段，钢筋桁架上下弦钢筋与混凝土共同工作，在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]。

3.2 设计要点

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。

3.2.1 使用阶段计算

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[2,4]等。
计算公式可参照参考文献[1]及参考文献[4]。

3.2.2 施工阶段计算

（1）计算内容

施工阶段计算包括上下弦杆强度验算、受压弦杆和腹杆稳定性验算[3]以及桁架挠度验算。
混凝土达到设计强度后，当楼板上承受的施工荷载大于实用荷载、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。

（2）计算原则

当施工阶段设有可靠临时支撑时，设计时无需进行施工阶段验算；当施工阶段不设置临时支撑时，钢筋桁架楼承板中桁架杆件的内力以及模板的挠度，采用桁架模型计算。
承载力极限状态按荷载效应基本组合效应组合[1]，挠度采用荷载的标准组合[1]。

施工阶段荷载包括钢筋桁架楼承板自重、混凝土重量以及施工荷载。
施工荷载采用均布荷载为1.5KN/㎡和跨中集中荷载沿板宽为2.5KN/m 中较不利者，不考虑二者同时作用。

①上下弦杆强度计算

公式：

式中：σ为上下弦杆的应力；N 为杆件轴心拉力或压力。

②受压弦杆及腹杆稳定性计算

公式：

式中：φ为轴心受压构件的稳定系数，按参考文献[3]附录C 采用，其中受压弦杆的计算长度取0.9 倍的受压弦杆节点间距，腹杆的计算长度取0.7 倍的腹杆节点间距；为钢筋抗压强度设计值。

③桁架挠度验算

施工阶段钢筋桁架楼承板的最大挠度应按荷载的标准组合进行计算，挠度限值为lo/180及20mm 较小者[2]，lo 为楼板计算跨度。

4 钢筋桁架楼承板施工技术

4.1 施工特性

（1）现场钢筋绑扎工作量减少60%~70%，且无需支设模板，可进一步缩短工期。

（2）钢板厚度仅0.5mm，栓钉焊接质量更容易保证。

（3）底面平整，感观好。

（4）钢筋排列均匀，保护层厚度有可靠保证。

（5）与现浇楼板的防火性能相当。
钢板不参与使用阶段受力，不需要考虑防腐问题。

（6）桁架受力模式合理，镀锌钢板的厚度薄，利用率高，与普通压型钢板-混凝土组合

楼板相比，综合造价低。

4.2 工艺流程

钢筋桁架模板搬入现场及存放→钢筋桁架模板吊装→钢筋桁架模板安装→栓钉焊接→边模板安装→管线敷设及钢筋绑扎→隐蔽工程验收→混凝土浇筑

4.2 施工要点

4.2.1 安装前的准备

（1）检查每个部位钢筋桁架模板的型号是否与图纸相符合。

（2）检查钢筋桁架模板的出场合格证，并检查进场钢筋桁架模板的外观质量，几何尺寸及钢筋桁架的构造尺寸是否符合相关要求。

（3）检查桁架钢筋、镀锌底模的厂内复试报告，现场钢筋复试报告是否合格。

（4）检查完毕的钢筋桁架模板，根据其检查结果，分别做出明显标识，不合格的模板必须隔离保管，不得在工程上使用。
经检验的钢筋桁架模板，应按安装位置及安装顺序存放，并有明确的标记。

（5）铺设施工用的临时设施，保证施工方便及安全。

（6）在钢梁上放设钢筋桁架模板铺设时的基准线，准备好钢筋桁架模板在钢梁上临时设置的垫木。

（7）对操作工人进行技术及安全交底。

（8）根据施工现场实际情况，在决定安装部位先后的情况下，确定吊装顺序及数量。

4.2.2 弧形平面上的安装

由于本工程南北两侧皆为弧形状，东西向跨度为变化尺寸，现场安装存在一定的难度。
为保证现场安装施工满足相关规范要求及安装效果，在楼承板深化阶段进行预先处理。
如图3 排板示意，3-3~3-4 轴间尺寸均匀变化，排板设计时既保证板端在钢梁上的搭接要求，同时也考虑现场安装的方便，深化设计时采用每3~4 块板尺寸变化一次的方法进行排板。
采用此类处理方法，弧形平面上的安装难点基本上已经在深化设计与工厂加工阶段处理完成，现场安装时严格按深化图纸及进厂楼承板规格对号入座，避免某一部位用错楼承板规格，现场不合适的楼承板一般根据实际情况微调即可。

4.2.3 钢筋桁架模板与梁、柱节点交接处加固

将角钢两端同一面切割成45 度，角钢采用L100×6角钢制作，角钢焊于钢梁上翼缘处，焊缝高度为6mm，焊接时注意保持角钢与钢梁表面等高，图图4。
角钢焊接完毕后对其与柱、梁焊接节点处进行防腐涂刷处理。

4.2.4 楼承板与钢梁间的搭接

为了满足受力及确保在浇筑混凝土时不漏浆，钢筋桁架楼承板伸入钢梁上翼缘边缘的长度，必须满足设计要求。
在任何情况下，钢筋桁架板宽方向的搭接长度即在钢梁上的搁置长度不宜小于5d（d 为钢筋桁架下弦钢筋直径）及50mm 两者中的较大值；板长方向的搭接长度即镀锌钢板伸入钢梁上翼缘边缘的长度不宜小于30mm，如图5 所示。

4.2.5 楼面洞口设置

钢筋桁架楼承板上开洞应通过设计认可，现场进行放线定位。
当洞口边有较大集中荷载或洞口边长度大于1000mm，应设置洞边梁。
当洞边长小于1000mm 时，应按设计要求设洞口边加强筋[4]，设置在钢筋桁架面筋之下，如图6 所示。
当开洞直径或者宽度小于100mm 时可不设加强筋。
混凝土浇筑完毕且达到混凝土设计强度时，方可切断钢筋桁架楼承板的钢筋及钢板

4.2.6 临时支撑的设置

部分钢筋桁架模板在施工阶段需设置临时支撑，应按设计要求在相应位置设置临时支撑。
临时支撑不得采用孤立的点支撑，应设置木材和钢板等带状水平支撑，带状水平支撑与楼承板接触面宽度不应小于100mm。
本工程设置临时支撑架部位见施工图纸中标注部位。
现场临时支撑样式如图7 所示。
本工程使用的钢筋桁架楼承板近三万平米，仅有六处需设置临时支撑。

4.2.7 边模板安装

边模板是阻止混凝土渗漏的关键部件，边模板安装主要包括洞边边模板及四周边模板安装。
施工前必须仔细阅读图纸，选准边模板型号、确定边模板搭接长度。
安装时，将边模板紧贴钢梁面，边模板与钢梁表面每隔300mm 间距点焊25mm长、2mm 高焊缝。
悬挑边模板施工时，采用图纸相对应型号的边模板与钢筋桁架连接，图8为现场某一悬挑边模板节点示意：

4.2.8 栓钉焊接

（1）在钢筋桁架楼承板铺设完毕以后，根据设计图纸进行栓钉的焊接。
焊接前需对完成的钢筋桁架楼承板面灰尘、油污进行清理，以保证栓钉的焊接质量。

（2）抗剪连接栓钉部分直接焊在钢梁顶面上，为非穿透焊；部分钢梁与栓钉中间夹有钢筋桁架模板，为穿透焊。

（3）钢筋桁架模板底模与钢梁的间隙控制在1.0mm 以内才能保证良好的栓钉焊接质量，应尽可能的减小其间隙，保证施工质量。
（注意控制钢筋桁架模板底模不变形及钢梁顶部标高和钢梁的挠度）

（4）如遇钢筋桁架模板有翘起因而与钢梁间隙过大可用手持杠杆式卡具对钢筋桁架模

板临近施焊处局部加压，使之与钢梁贴合。
如下图9 所示：

（5）现场采用专用焊具，当部分钢梁截面宽度为200mm 且刚好楼承板上的一榀钢筋桁架平行于钢梁顶面时，现场栓钉按原设计双排并列形式布置时存在一定的施工难度，经与设计方协商采用之字形式布置施工，如图10 所示。

4.2.9 错层处及降板区域楼板标高转换

本工程南北两侧楼层存在错层现象，不同楼层标高过渡处采取在钢梁腹板上焊接角钢支撑的形式处理，如图11 所示。

降板区域的楼面层结构标高变化时，采取加焊钢板支架及附加钢筋措施，使水平结构呈台阶过渡，如图12 所示

4.2.10 其它注意事项

（1）安装过程中，平面形状变化处（遇钢柱、弧形钢梁等处），现场对钢筋桁架模板进行切割，切割前对要切割的钢筋桁架模板尺寸进行检查、复核后，在模板上放线切割。
切割后应现场补焊支座钢筋，可采用机械或氧割进行。
切割时注意钢筋桁架模板上搭接扣的方向。