一、概述
鋼筋桁架樓承板是將樓板中的受力鋼筋在工廠內(nèi)焊接成鋼筋桁架，并將鋼筋桁架與鍍鋅鋼板焊接成整體，形成模板和受力鋼筋一體化建筑制品。鋼筋桁架樓承板是在施工階段能夠承受濕混凝土及施工荷載，在使用階段鋼筋桁架成為混凝土配筋，承受使用荷載的新技術(shù)。
采用鋼筋桁架樓承板的混凝土樓板兼有傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土樓板整體性好、剛度大、防火性能好，及壓型鋼板組合樓蓋無(wú)模板、施工快的優(yōu)勢(shì)，鋼筋桁架樓承板桁架受力模式合理，可調(diào)整桁架高度與鋼筋直徑,實(shí)現(xiàn)更大跨度。采用鋼筋桁架樓承板的鋼-混凝土組合樓蓋，可減少次梁，抗剪栓釘焊接速度快，施工質(zhì)量穩(wěn)定。作為一種成熟的新技術(shù)，鋼筋桁架樓承板已在國(guó)內(nèi)外建筑工程中大量應(yīng)用，在多高層建筑中具有廣闊的應(yīng)用前景。
鋼筋桁架樓承板將混凝土樓板中的鋼筋與施工模板組合為一體，所以在施工階段能夠承受濕混凝土自重及施工荷載的承重構(gòu)件，并且該構(gòu)件在施工階段可作為鋼梁的側(cè)向支撐使用。在使用階段，鋼筋桁架與混凝土共同工作，共同承受使用荷載。與傳統(tǒng)的施工方法不同，在施工現(xiàn)場(chǎng)，可以將鋼筋桁架樓承板直接鋪設(shè)在梁上，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的鋼筋工程，便可澆筑混凝土，樓板施工不需要架設(shè)木模板及腳手架，底部鍍鋅鋼板僅做模板用，不替代受力鋼筋，故不需考慮防火噴涂及防腐維護(hù)的問(wèn)題，可采用最薄的鋼板。并且，樓板的主要受力鋼筋在自動(dòng)控制生產(chǎn)線上進(jìn)行定位和焊接成型，鋼筋排列均勻，位置準(zhǔn)確，施工快速，可減少現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎工作量70%左右，大大縮短工期，并節(jié)省成本。上下兩層鋼筋間距及混凝土保護(hù)層厚度能充分得到保證，為提高樓板施工質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。鋼筋桁架樓承板將鋼筋骨焊成整體，整體剛度大，樓板澆筑混凝土?xí)r變形小，一般無(wú)需加臨時(shí)支撐，而且可承受更大的施工階段荷載。
二、鋼筋桁架樓承板的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)
(1)施工速度快
鋼筋桁架樓承板直接支承在鋼梁或混凝土梁上，本身既是混凝土樓板的受力鋼筋，也是施工腳手架更是混凝土樓板的模板，節(jié)省了搭設(shè)腳手架和支模板的時(shí)間。
鋼筋桁架樓承板實(shí)現(xiàn)了在工廠鋼筋下料、定位成型和定尺，鋼筋廢料少，有利于環(huán)保，樓板的施工現(xiàn)場(chǎng)只需布置橫向分布筋和連接筋，鋼筋綁扎工作量可減60～70%，提高整體施工速度。
鋼筋桁架樓承板直接支承在樓層梁上，其桁架合理的受力模式,為多工種作業(yè)提供了寬敞的安全工作平臺(tái)，澆筑混凝土及其它工種均可多層立體施工，樓板可多層同時(shí)澆筑，可充分發(fā)揮商品混凝土的優(yōu)勢(shì)，大大縮短了工期，尤其對(duì)規(guī)模較大的高層、超高層建筑具有明顯的工期優(yōu)勢(shì)。
(2)受力性能好
混凝土樓板的自重完全由鋼筋承受，不在混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，使用階段負(fù)彎矩區(qū)和正彎矩區(qū)混凝土拉應(yīng)力顯著降低，裂縫寬度減小，鍍鋅鋼板的存在避免了樓板下面的暴露裂縫，改善了樓板的使用性能和耐久性。
采用鋼筋桁架樓承板后可根據(jù)需要將樓板設(shè)計(jì)成雙向板，等同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙向配筋樓板，而壓型鋼板組合樓板是難以實(shí)現(xiàn)雙向板的，采用雙向板不僅減小樓板結(jié)構(gòu)層厚度、降低結(jié)構(gòu)自重，增大跨度和開(kāi)間，而且更加經(jīng)濟(jì)合理。
鋼筋完全被混凝土包裹，具有可靠的耐火性能，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓板等同。試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，樓板厚度為100mm厚(對(duì)應(yīng)的鋼筋桁架高度為70mm)時(shí)，耐火時(shí)限為1.68小時(shí)，鍍鋅鋼板無(wú)須防火保護(hù)。
鋼筋桁架樓承板采用鍍鋅鋼板，具有防腐蝕功能，但在使用階段不考慮鍍鋅鋼板的作用，無(wú)需防腐處理。相對(duì)于壓型鋼板組合樓板，鋼筋桁架樓層板具有更優(yōu)越防腐蝕性能。
樓板整體剛度大，振動(dòng)小，隔聲性能好，樓板下表面平整，易于建筑裝修。鋼筋桁架樓承板樓板的施工撓度小于傳統(tǒng)壓型鋼板樓板的撓度。
(3)經(jīng)濟(jì)性好
鋼筋桁架樓承板下表面平整美觀，無(wú)需型壓板肋和波紋，鍍鋅板展開(kāi)面積利用率達(dá)到96%，厚度僅需0.5mm。與厚度為0.8～1.2mm的普通壓型鋼板相比，改變了壓型鋼板的用途,僅作為樓板施工階段的摸板,減少了鋼板厚度和鍍鋅層厚度，單位面積樓板鋼板用量少，降低了成本，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。
鋼筋桁架樓承板的樓板比使用普通壓型鋼板的混凝土樓板總厚度可減少30mm～50mm，在相同凈空要求的情況下，建筑層高可降低30mm～50mm。對(duì)高層建筑與抗震設(shè)防區(qū)的建筑更有明顯的節(jié)省投資優(yōu)勢(shì)。
鍍鋅鋼板僅0.5mm厚，現(xiàn)場(chǎng)栓釘穿透焊接耗電量大量減少，減小現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電的需求，節(jié)省能源。樓板混凝土施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，鍍鋅鋼板可拆除回收利用，不僅可滿足結(jié)構(gòu)樓板底面觀感的需要，又有利于環(huán)保。
(4)樓板施工質(zhì)量高
樓板受力鋼筋是在工廠下料加工，材料質(zhì)量容易保證，受力鋼筋自動(dòng)機(jī)械化加工和焊接定位，間距排列均勻，上下層鋼筋位置固定準(zhǔn)確，鋼筋不會(huì)在澆筑混凝土過(guò)程中移位，上下層鋼筋混凝土保護(hù)層厚度能保證符合設(shè)計(jì)要求。有效地解決了混凝土漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。
鋼筋桁架樓承板重量輕，搬運(yùn)、堆放及安裝都非常方便，不僅節(jié)省了大量勞動(dòng)力，改善了工人施工條件，提高了工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)文明施工。
先進(jìn)的產(chǎn)品制造方法,明顯的綜合了造價(jià)優(yōu)勢(shì),將會(huì)使鋼筋桁架樓承板技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。
三、鋼筋桁架樓承板與壓型鋼板的技術(shù)性能比較
(1)抗火性能比較
在樓板耐火1.5小時(shí)及免防火涂料的要求下的最小樓板厚度，采用閉口壓型鋼板時(shí)≥110mm，采用開(kāi)口壓型鋼板1時(shí)≥130mm，采用開(kāi)口壓型鋼板2時(shí)≥150mm，采用縮口壓型鋼板≥110mm，采用鋼筋桁架樓承板時(shí)≥100mm(100mm厚時(shí)耐火1.68小時(shí))。
對(duì)于施工階段作模板、使用階段作受力鋼筋的壓型鋼板組合樓板，例如閉口壓型鋼板、開(kāi)口壓型鋼板、縮口壓型鋼板，當(dāng)鋼-砼組合樓板過(guò)火后，由于過(guò)火時(shí)間、組合樓板抗火性能的不同，組合樓板會(huì)發(fā)生不同程度的變形及損壞，因此需要對(duì)此鋼-砼組合樓板進(jìn)行過(guò)火后修復(fù)。需要考慮以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：?過(guò)火后組合樓板有效承載面積是否有變化，組合樓板的強(qiáng)度及延性是否有變化，承載力能否滿足樓板使用要求;‚抗腐蝕作用的鍍層受到破壞后，鋼樓承板的防腐蝕年限問(wèn)題如何解決。
而對(duì)于樓板中使用鋼筋桁架樓承板，樓板過(guò)火后的修復(fù)等同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，而傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板在抗火修復(fù)的問(wèn)題上處理起來(lái)比較有經(jīng)驗(yàn)而且不存在防腐鍍層破壞的問(wèn)題。
(2)防腐性能比較
采用開(kāi)口壓型鋼板、縮口壓型鋼板，按照英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一般熱浸鍍鋅板在雙面度量275g/m2、室內(nèi)、干燥的條件下，首度需要防護(hù)的時(shí)間為22.5年。采用鋼筋桁架樓承板時(shí)，鍍鋅板僅作施工階段模板用，使用階段不受力，可不考慮防腐問(wèn)題
(3)按雙向受力樓板設(shè)計(jì)比較
鋼筋桁架樓承板由于下表面平整，在不增加樓板結(jié)構(gòu)層厚度的情況下，樓板可以比較方便地施工下層分布鋼筋，而其它壓型鋼板樓承板，如開(kāi)口壓型鋼板、縮口壓型鋼板，要作雙向樓板，則必須犧牲壓型鋼板的肋高，從而增加了樓板結(jié)構(gòu)層的總厚度，導(dǎo)致建筑凈高、結(jié)構(gòu)自重、造價(jià)等方面受到不利影響。
鋼筋桁架混凝土樓板按雙向板計(jì)算時(shí)與普通現(xiàn)澆混凝土設(shè)計(jì)理論等同，而其鋼筋桁架受力模式更為合理，能提供更大的剛度，且雙向剛度一致。
目前，多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑樓板一般采用帶一定肋高的壓型鋼板—混凝土組合樓板，這種樓板有樓板總厚度大、使建筑物室內(nèi)凈高減小、樓板下表面不平整、鋼筋綁扎繁瑣，鋼筋間距及混凝土保護(hù)層厚度不好控制、防腐耐火及不能做成雙向板等方面的不足。
四、鋼筋桁架樓承板的應(yīng)用前景
為充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)施工周期短的優(yōu)點(diǎn)，多高層鋼結(jié)構(gòu)樓板一般采用肋高51mm和76mm，板厚0.8～1.2mm的閉口式或開(kāi)口式壓型鋼板的組合和非組合樓板。壓型鋼板組合樓板省去了支模腳手架，加快了樓板施工的速度。但由于壓型鋼板本身的材料和截面特性，做為鋼結(jié)構(gòu)配套產(chǎn)品也存在以下不足之處：綜合造價(jià)偏高;樓板厚度比現(xiàn)澆混凝土樓板厚20～50mm，使得建筑樓層凈高降低;其下表面不平整;抗火與防腐性能有待研究探討;樓板的雙向剛度不同，對(duì)傳遞水平力有一定的影響;現(xiàn)場(chǎng)有較大的鋼筋綁扎工作量，且支座處上部負(fù)筋位置不易保證準(zhǔn)確;壓型鋼板的肋高對(duì)管線布置和冬季施工中添加劑的影響。
鋼筋桁架樓承板是將現(xiàn)澆混凝土樓板中的上、下層縱向鋼筋，與彎折成形的小直徑腹筋焊接，組成具有一定剛度且能夠承受荷載的小桁架，再將該小桁架的彎腳與肋高僅2mm，板厚為0.4～0.6mm的壓型鋼板焊接。所有這些加工操作均是在工廠內(nèi)利用自動(dòng)化生產(chǎn)線完成的。
鋼筋桁架樓承板在施工階段，將底下的壓型鋼板相互扣接，以托住混凝土，由鋼筋桁架提供強(qiáng)度和剛度;在使用階段，鋼筋桁架就是混凝土樓板的配筋，以承受使用荷載。因此，它具有壓型鋼板組合或非組合樓板的施工速度快的優(yōu)勢(shì)，又具有現(xiàn)澆整體剛度大，抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)。采用鋼筋桁架樓承板時(shí)樓板厚度100～200mm，施工階段無(wú)支撐跨度3～5m，傳統(tǒng)壓型鋼板樓板厚度110mm以上，施工階段無(wú)支撐跨度2.5~3.5m。采用鋼筋桁架樓承板明顯優(yōu)于現(xiàn)澆板和壓型鋼板，最大無(wú)支撐樓板跨度可做到5.4m。
五、鋼筋桁架樓承板的設(shè)計(jì)
1、鋼筋桁架樓承板選材
鋼筋：鋼筋桁架模板上下弦鋼筋采用成盤(pán)供應(yīng)的熱軋鋼筋HPB235、HRB400或冷軋帶肋鋼筋550級(jí);腹桿采用成盤(pán)供應(yīng)的冷軋光圓鋼筋550級(jí)或650級(jí);桁架支座鋼筋用熱軋鋼筋HPB235或HRB335。鍍鋅鋼板：采用0.5mm厚，雙面鍍鋅量為120~180g/mm2的鍍鋅鋼板。對(duì)于壓型鋼板的鍍鋅量，太低了起不到防腐作用，太高了又容易和混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)美國(guó)ASCE標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)組合樓板用壓型鋼板鍍鋅量要求為275--300g/m2。對(duì)于非組合樓板，因鋼板不參與結(jié)構(gòu)受力，鋼板防腐要求可比組合樓板有所降低。
2、鋼筋桁架樓承板計(jì)算
鋼筋桁架樓承板從澆筑混凝土到達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度過(guò)程中，樓板受力明顯不同，所以應(yīng)進(jìn)行施工及使用兩階段計(jì)算。
(1)施工階段計(jì)算
在施工階段鋼筋桁架承擔(dān)該階段全部施工活荷載和混凝土自重，當(dāng)施工階段設(shè)有可靠臨時(shí)支撐時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需進(jìn)行施工階段驗(yàn)算;當(dāng)施工階段不設(shè)臨時(shí)支撐時(shí)，采用桁架模型計(jì)算，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017)》有關(guān)規(guī)定計(jì)算。承載能力極限狀態(tài)按荷載效應(yīng)基本組合，重要性系數(shù)取0.9。撓度采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合計(jì)算。
施工階段荷載包括鋼筋桁架模板自重、濕混凝土重量以及施工荷載。施工荷載采用均布荷載為1.5kN/m2和跨中集中荷載沿板寬為2.5kN/m中較不利者，不考慮二者同時(shí)作用。
施工階段應(yīng)計(jì)算上下弦鋼筋強(qiáng)度和受壓弦鋼筋及腹筋穩(wěn)定性。內(nèi)容包括上下弦桿強(qiáng)度驗(yàn)算、受壓弦桿和腹桿穩(wěn)定性驗(yàn)算以及桁架撓度驗(yàn)算?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，樓板上承受的施工荷載大于使用荷載、樓板無(wú)臨時(shí)支撐時(shí)，應(yīng)參照使用階段計(jì)算方法驗(yàn)算樓板的強(qiáng)度和變形。
施工階段鋼筋桁架模板的最大撓度應(yīng)按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計(jì)算，撓度與跨度之比值不大于1/180，也不大于20mm。
(2)使用階段計(jì)算
使用階段計(jì)算包括樓板的正截面承載力計(jì)算、樓板下部鋼筋應(yīng)力控制驗(yàn)算、支座裂縫控制驗(yàn)算以及撓度驗(yàn)算。
樓板正截面承載力應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010及《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 95有關(guān)規(guī)定計(jì)算。
樓板支座的最大裂縫寬度限值按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。其裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010中相關(guān)公式執(zhí)行，其中應(yīng)為除樓板自重以外的永久荷載以及樓面活荷載作用下按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的彎矩值。
樓面活荷載作用下樓板的撓度不應(yīng)超過(guò)計(jì)算跨度的1/350，樓板自重、除樓板自重以外的永久荷載以及樓面活荷載作用下樓板的撓度不應(yīng)超過(guò)計(jì)算跨度的1/250。在樓板撓度計(jì)算中，剛度按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010中相關(guān)公式計(jì)算。
