桁架式钢筋混凝土组合板是目前建筑工业化技术的重要组成部分,具有节省模板、提高施工速度、改善作业环境、外观质量好等优点,在越来越多的工程中得到应用。其对模具制作要求不高,制作比较简单,对工人的技术要求不高。在设计中也应注意一些问题。
01、复合板的使用范围
从技术角度看,装配式结构,除结构转换层、平面复杂或洞口较大的楼面、作为上部结构预埋件的地下室楼面外,楼板均应采用叠合板(包括桁架叠合板)。
对于主体现浇结构,也可采用桁架组合板。从经济性上讲,桁架组合板采用定制模板,比普通现浇楼板增加了工厂模板费用,但减少了现场模板和模板费用。当面板种类较少,模板组合后模板数量减少,而面板数量较大时,桁架组合板模板的摊销可大大减少,可降低单块板的造价。否则,经济上不合理。
02.预制底板的划分及编号规则
预制底板应进行分割,尽量减少板材规格,可通过调整现浇缝宽度来调整板宽以减少模板规格,或通过组合模板来减少模板数量。
预制底板编号应具有一定的规律性,对称构件或尺寸差别较小的构件可用加符号的方式标识,如加F表示对称构件,加a至e等字母表示使用相同模板的构件。
03.复合板结构及厚度要求
桁架组合板竖向结构包括组合层和预制底板:组合层由保护层、顶层钢筋层、预埋管道层组成;预制底板由桁架钢筋锚固层、底层钢筋层、保护层组成。
桁架复合板结构及厚度图
复合层中保护层15mm,顶层钢筋层不小于16mm(2层钢筋),预埋管道层20mm(不考虑管道穿越时)、30mm(穿管进电缆时)、40mm(考虑管道穿越时),理论总厚度不宜小于51mm,考虑施工误差等其他因素,不宜小于60mm。预制底板桁架钢筋锚固层不小于30mm,底层钢筋层不小于16mm(2层钢筋),保护层15mm。因此,总厚度不宜小于60mm。由上可知,桁架复合板厚度不宜小于120mm,考虑管道穿越时不宜小于130mm。 当复合板厚度大于180mm时,应采用空心复合板。
04.组合板的合理跨度
桁架组合板厚度不宜小于120mm,其合理跨度,单向板(跨厚比35~40)不宜小于4.2~4.8m;双向板(跨厚比45~50)不宜小于5.4~6.0m。同时跨度还受预制底板厚度、脱模、吊装、运输、生产蒸养设备等限制,合理跨度为3~6m。跨度小于3m的组合板,可省去桁架配筋或只在跨度端附近设置一道钢桁架,该桁架兼作挂点。
从技术角度来说,桁架组合板适用于跨度较大的房间,当普通现浇板与桁架组合板厚度接近时,最能发挥组合板的技术优势。
05.组合板混凝土强度等级及表面粗糙度要求
预制底板在工厂模板上制作,质量容易控制。同时,高强混凝土有利于脱模、吊装和运输,因此应采用高强混凝土,强度等级不宜低于C30。叠合层强度等级一般应高于预制底板强度等级,为施工方便,应与支撑叠合板的现浇梁或叠合梁的叠合层强度相同。当设计叠合层、支撑梁强度较低时,不应降低预制板强度。接缝混凝土与叠合层混凝土等级相同,同时浇筑。预制底板与现浇层之间的接缝面必须设糙面,面积不小于接缝面的80%,凹凸深度不小于4mm。
06.钢桁架平面布置要求
钢桁架的主要作用是增强叠合层与预制底板交界处(或施工缝)的抗剪承载力,因此钢桁架宜沿主要受力方向布置;距板边距离不宜大于300mm,间距不宜大于600mm。
当桁架复合板为单向板且短跨较小时,钢桁架宜沿次受力方向布置,且钢桁架宜设置在跨度端部1/4跨度范围内,由于端部剪力较大钢结构桁架施工图,间距宜小于600mm。当桁架复合板为悬臂板时,钢桁架宜沿悬臂方向竖向布置,靠近锚固端的钢桁架宜较密集。
钢桁架布置应避免预留开口,难以避免时,应在预制底板安装完毕后或设备安装时将开口处的钢桁架拆除,并兼顾其在施工过程中的有利作用。
07.钢桁架与底部钢筋位置及高度关系
钢桁架与底板钢筋的位置关系主要有3种情况。(a)钢筋共计2层,下弦钢筋和主要受力钢筋布置在最底层,可最大程度减小桁架复合板厚度,但施工时次要受力钢筋①需穿过钢桁架,施工不便。(b)钢筋共计3层,施工方便,适用于较厚的桁架复合板。(c)钢筋共计2层,可减小桁架复合板厚度,施工方便,但主要受力钢筋②在次要受力钢筋①上方,布置方式与内力情况不一致,可能增加受力钢筋②用量。
钢桁架与底部钢筋关系
08.钢桁架设计要求
钢桁架上、下弦钢筋直径不宜小于8mm,腹杆钢筋直径不宜小于4mm。当下弦钢筋不采用代替底部受力钢筋或桁架复合板厚度较小时,下弦钢筋直径可取6mm;钢桁架较高时,腹杆钢筋直径可取5~6mm。腹杆直径不宜过大,过大直径腹杆设备弯曲困难,精度得不到保证,影响焊接质量。
腹杆钢筋与上、下弦杆钢筋均采用电阻焊焊接,焊缝必须符合JG/T368-2012《钢筋桁架楼承板》的要求。
09、桁架复合板的适用范围
下弦钢筋间距一般为定值,受制造设备影响,一般为75mm或80mm,由制造单位提供。
钢桁架的高度与底部钢筋位置、桁架复合板厚度、制造设备性能等有关。由于操作和制造空间的限制,制造设备一般将钢桁架的高度限制在75~270mm。钢桁架顶部至复合板顶部由保护层和1~2层钢筋层组成,可兼作马凳;底部至复合板底部由保护层和0~2层钢筋层组成;钢桁架的高度为桁架复合板高度减去上述两部分。当桁架复合板高度较高,并设置马凳时,钢桁架高度可降低,其进入复合层的深度为管道穿入空间与上弦钢筋直径之和,且不得小于30mm。
10. 钢筋桁架中下弦钢筋代替纵向钢筋的问题
钢筋桁架下弦钢筋可替代同方向受力的纵向钢筋,同时减少桁架组合板的配筋量,取得较好的经济效益。
钢桁架由设备自动焊接,长度为节间的倍数(一般为200mm),断点为上弦钢筋的焊接点,若端部伸出模板外,将造成模板开孔复杂,影响模板重复利用率,因此钢桁架不宜伸出模板外。更换纵向钢筋时,深支撑钢筋减少。通常端部为负弯矩,不需要增设钢筋;当桁架复合板周边有较大开孔,楼板某一方向宽度缩小钢结构桁架施工图,或其他原因造成桁架复合板水平应力较大时,应增设端部钢筋,代替纵向钢筋位置传递水平力。
11.预制底板钢筋设计要求
预制底板钢筋间距规格不宜过多,常用间距有100、150、180、200(mm)。同一工程中等厚桁架复合板底板钢筋间距应尽量一致。配筋量可通过调整钢筋直径来调整,不同直径钢筋一一配套,提高模板利用率。采用自动焊钢筋网时,同一方向钢筋直径应相同,钢筋间距应为50mm的倍数,配筋量不同通过调整钢筋间距来处理,同一方向钢筋间距规格不宜超过2。
12.预留洞口、预埋件及洞口、非承重墙的构造要求
预留开孔、预埋件应在生产时预留、预埋,不得事后再开设、预埋,以免影响构件外观质量或留下质量隐患。
当预留洞口尺寸不超过300mm时,底部钢筋绕过洞口;当洞口尺寸大于300mm且不超过1000mm时,洞口每边附加钢筋不得少于切割钢筋的50%,且不得少于2根直径为12mm的钢筋。当洞口位于组合板中部时,洞口补强钢筋应伸出洞口边缘满足锚固长度。当洞口位于组合板转角处时,洞口边缘补强钢筋不应伸出预制板边缘。现浇层洞口附加钢筋见图集16G101中板洞口及洞口边缘补强加固结构部分。
参照现浇楼面结构,非承重墙位置的预制底板增设钢筋,端部不宜伸出板边。组合板设计时应考虑非承重墙的荷载效应。
13、桁架复合板支架连接构造要点
桁架组合板边缘支撑连接中,组合梁的复合层厚度及预制墙体的后浇带厚度hd应满足组合板顶筋弯曲长度(15d,d为弯曲钢筋直径)的空间要求,且应大于组合板的厚度h。当支撑为现浇梁、现浇墙时,无需考虑上述问题。
桁架复合板边支撑连接
桁架组合楼板支撑连接中,预埋电气管线一般从梁顶纵筋下方穿过;当组合层厚度h2不能满足管道穿越要求时,应穿过梁纵筋顶面及板顶筋,管道周边应用水泥砂浆覆盖,满足电气保护要求,占用部分楼板垫层空间。
桁架复合板支撑连接
支撑处预制底板应穿入梁或墙内,穿入宽度b1不宜大于15mm,一般为10~15mm,且距梁或墙最外层钢筋外表面不宜小于5mm。竖向调整间隙a1不宜大于20mm。当支撑为预制梁或预制墙,且顶面钢筋弯曲长度不能满足要求时,应调整a1以满足弯曲长度要求。当为现浇梁或墙时,a1可取0。
14.双向桁架复合板整体节点连接结构要点
双向桁架组合板整体节点宜设置在次受力方向,并避开最大弯矩截面。(a)结构相对容易满足,钢筋搭接长度不宜小于La。(b)当搭接钢筋弯钩直段h3≥12d(d为搭接钢筋直径)时,钢筋搭接长度不宜小于La。这种情况只有组合板较厚时才能满足;直段h3
双向桁架组合板整体节点连接
15.生产单位专业条件提交及设备参数
装配式楼板构件图设计需验收各专业条件:电气专业提供管道图、电气预埋件图;设备专业提供预留孔位图。以上条件均需注明调整原则及调整范围,以方便结构设计过程中进行微调。
制造单位的设备参数与预制底板构件图的设计同样重要,关系到预制底板分块的尺寸、钢筋网的生产方法等。
运输条件也是一个很重要的因素:目前如果总高超过4m、总长超过18m、总宽超过2.5m,都视为超限运输,需要提前申请运输。同时,车道最大宽度为3.75m,桥隧净空高度最大为5m。以上条件限制了构件的最大尺寸,正常运输时构件最大尺寸为2.5m×2.9m×13m(拖车台高为1.1m),超限运输时构件最大尺寸为3.75m×3.9m,长度不受限制。当构件斜放时,构件尺寸可以增大。考虑到生产设备的因素,构件最大可能尺寸为2.5m×3.9m×8.4m。
16、桁架组合板施工图组成
桁架组合板施工图主要包括专项设计说明(含节点构造详图)、预制底板布置图、现浇层配筋图(可与前面的图纸合并)、预制底板构件图等。其中,预制底板构件图是生产单位生产构件的主要依据,主要包括模板图、钢筋图、预留孔及预埋件表、钢筋表及构件使用说明等。
17、预制底板吊点设置要求
预制底板较小时可设置4个挂点,较大时应增加挂点数量。垂直于钢桁架方向的挂点间距应小于平行于钢桁架方向的挂点间距,使平行于钢桁架方向为主要受力方向,以充分利用钢桁架的有益作用。
预制底板吊点布置
吊点按方式分为单独设计的吊点和钢桁架作为吊点;按受力特点可分为等位移和等力。预制底板在堆放、运输、安装过程中处于等位移受力状态,根据脱模吊装、安装吊装时吊具的不同,分为等位移或等力受力状态。在等位移受力状态下,钢桁架可起到加强作用;在等力受力状态下,钢桁架和底板钢筋均可起到加强作用,因此吊装时应尽量尝试等力受力状态。
18.预应力桁架组合板设计
预应力桁架组合板是指在预制底板上施加预应力的桁架组合板。预制底板的强度等级不宜低于C30,且不宜低于C40。预应力筋的保护层厚度不宜小于20mm。
预应力桁架组合板宜仅在跨度方向承受单向力,跨度宜为3~6m,宽度宜为1.2~2.4m。