钢筋桁架混凝土楼板设计手册

钢筋桁架混凝土楼板设计手册Q/HX—总工—708—A二零零四年六月前言钢结构构件工厂产业化生产大大缩短了工程工期。多高层钢结构的迅猛发展对工程工期提出了更高的要求，而楼板的施工方法是影响工期的重要因素。目前，多高层钢结构建筑楼板一般采用带一定肋高的压型钢板组合楼板，这种楼板有使建筑物净高减小、楼板下表面不平整、钢筋绑扎繁琐、钢筋间距及混凝土保护层厚度不好控制等缺点。本公司研发的钢筋桁架模板环保新产品可以充分发挥钢结构施工周期短、且施工质量容易控制的优势。钢筋桁架模板是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋桁架，并将钢筋桁架与底模连接成一体的组合模板。施工阶段，能够承受混凝土自重及施工荷载；使用阶段，钢筋桁架与混凝土协同工作，承受使用荷载。该产品力学模型简单、直观，生产机械化程度高。钢筋桁架模板减少现场钢筋绑扎工作量70%左右，上下两层钢筋间距及混凝土保护层厚度能得到保证，钢筋排列均匀，为提高楼板施工质量创造了条件。当浇筑混凝土形成楼板后，具有现浇板整体刚度大、抗震性能好的优点。这种楼板与压型钢板组合楼板相比，综合经济效益好，为我国钢结构楼板施工提供了一条新路子。本公司拥有该产品的设计软件、技术规定等资料。设计工程师可依据这些资料进行楼板设计，也可仅提供相关设计条件，由我公司设计楼板。主编：李文斌编制组成员：叶再利潘传霖刘德政钱磊审核：魏潮文陈国津黄令嘉钱忠发周连法朱子系程凯审定：童根树批准：杨强跃施行日期：2004年7月1日1目录1钢筋桁架模板简介…………………………………………………………（1）1.1产品概况………………………………………………………………（1）1.2产品形状………………………………………………………………（1）1.3构件规格………………………………………………………………（2）2材料…………………………………………………………………………（3）2.1钢筋……………………………………………………………………（3）2.2混凝土…………………………………………………………………（4）2.3底模……………………………………………………………………（5）2.4焊条……………………………………………………………………（5）3钢筋桁架混凝土楼板………………………………………………………（6）3.1钢筋桁架混凝土楼板的形成…………………………………………（6）3.2适用范围………………………………………………………………（6）3.3设计需遵守的相关标准………………………………………………（6）4钢筋桁架混凝土楼板受力特点……………………………………………（7）5钢筋桁架混凝土楼板设计…………………………………………………（8）5.1设计内容………………………………………………………………（8）5.2计算方法………………………………………………………………（8）5.3设计步骤………………………………………………………………（11）5.4构造要求………………………………………………………………（12）6设计相关事宜………………………………………………………………（15）7设计实例……………………………………………………………………（16）7.1工程概况………………………………………………………………（16）7.2钢筋桁架模板长度确定………………………………………………（16）7.3钢筋桁架模板选用及附加钢筋计算…………………………………（16）7.4施工示意图……………………………………………………………（41）附录A钢筋桁架模板选用表…………………………………………………（44）附录B等跨连续板在均布荷载作用下的弯矩系数…………………………（48）附录C钢筋桁架模板节点详图………………………………………………（51）11钢筋桁架模板简介1.1产品概况1.1.1钢筋桁架模板是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋桁架，并将钢筋桁架与底模连接成一体的组合模板。根据底部模板的不同，钢筋桁架模板可分为A、B两种类型。A型钢筋桁架模板是将钢筋桁架与镀锌钢板在工厂焊接成一体，然后运输到施工现场安装；B型钢筋桁架模板则是将钢筋桁架与竹胶板等模板在施工现场组装后起吊安装。1.2产品形状1.2.1A型钢筋桁架模板形状见图1.2.1-1、图1.2.1-2；图1.2.1-1A型钢筋桁架模板横剖面图图1.2.1-2A型钢筋桁架模板纵剖面图1.2.2B型钢筋桁架模板形状见图1.2.2-1、图1.2.2-2。图1.2.2-1B型钢筋桁架模板横剖面图2图1.2.2-2B型钢筋桁架模板纵剖面图1.3构件规格1.3.1钢筋桁架模板是由钢筋桁架、支座钢筋、底模等构件构成，为了实现产业化生产，产品必须标准化，构件标准规格见表1.3.1。钢筋桁架模板构件规格表1.3.1名称规格钢筋桁架模板宽度(mm)A型：576mm，有效宽度566mm；B型：同竹胶板宽度(1000mm、1220mm)钢筋桁架模板长度(m)1.0~12.0楼板厚度h(mm)100~300钢筋桁架高度ht(mm)70~270混凝土保护层厚度c(mm)15~30钢筋桁架间距(mm)A型：188mm；B型：200mm上下弦钢筋直径(mm)6~12腹杆钢筋直径(mm)4~7.5支座水平筋(mm)10（用于h≤100），12（用于h＞100）支座竖筋(mm)12（用于h≤100），14（用于h＞100）底模厚度(mm)A型：镀锌钢板为0.5mm；B型：竹胶板为10~18mm32材料2.1钢筋2.1.1上下弦采用成盘供应的热轧钢筋HPB235或冷轧带肋钢筋550级；腹杆采用成盘供应的冷轧光圆钢筋550级或650级；桁架支座钢筋用热轧钢筋HPB235。楼板中附加钢筋采用热轧钢筋HPB235、HRB335或冷轧带肋钢筋550级。注：HPB235级钢筋系指现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013中的Q235钢筋；HRB335级钢筋系指现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499中的HRB335钢筋；550级冷轧带肋钢筋系指现行国家标准《冷轧带肋钢筋》GB13788中的CRB550钢筋；550级或650级冷轧光圆钢筋参照现行国家标准《冷轧带肋钢筋》GB13788中的CRB550或CRB650钢筋。2.1.2钢筋强度标准值ykf应按表2.1.2采用。钢筋强度标准值（N/mm²）表2.1.2种类符号ykfHPB235（Q235）φ235热轧钢筋HRB335（20MnSi）φ335550级φr480冷轧钢筋650级φr5002.1.3钢筋抗拉强度设计值yf和抗压强度设计值'yf应按表2.1.3采用。钢筋强度设计值（N/mm²）表2.1.3种类符号yf'yfHPB235（Q235）φ210210热轧钢筋HRB335（20MnSi）φ300300550级φr340340冷轧钢筋650级φr41038042.1.4钢筋弹性模量sE应按表2.1.4采用。钢筋弹性模量（×510N/mm²）表2.1.4种类sEHPB235（Q235）2.1热轧钢筋HRB335（20MnSi）2.0550级1.9冷轧钢筋650级1.92.2混凝土2.2.1混凝土强度等级不应低于C20。处于室内高湿度或露天环境的结构构件，其混凝土强度等级不应低于C30。2.2.2混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值ckf、tkf应按表2.2.2采用。混凝土强度标准值（N/mm²）表2.2.2混凝土强度等级强度种类C20C25C30C35C40C45C50ckf13.416.720.123.426.829.632.4tkf1.541.782.012.202.392.512.642.2.3混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值cf、tf应按表2.2.3采用。混凝土强度设计值（N/mm²）表2.2.3混凝土强度等级强度种类C20C25C30C35C40C45C50cf9.611.914.316.719.121.123.1tf1.101.271.431.571.711.801.8952.2.4混凝土受压或受拉的弹性模量cE应按表2.2.4采用。混凝土弹性模量（×410N/mm²）表2.2.4混凝土强度等级C20C25C30C35C40C45C50cE2.552.803.003.153.253.353.452.3底模2.3.1底模为压型钢板时，钢板采用镀锌卷板等不同类别的薄钢板，基板厚度为0.5mm，屈服强度应不低于330N/mm²，镀锌板的镀锌层两面总计不小于180g/m2，质量应符合相应标准的规定。2.3.2底模为竹胶板等其它大型模板时，其厚度为10~18mm，质量应符合相应国家标准的规定。2.4焊条2.4.1手工焊采用的焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117或《低合金钢焊条》GB/T5118的规定。选择的焊条型号应与钢筋力学性能相适应。2.4.2钢筋桁架与压型钢板之间的连接，采用电阻点焊，焊点的抗剪承载力标准值按表2.4.2采用。钢筋桁架与底模焊点抗剪承载力标准值（N）表2.4.2钢板厚度（mm）0.40.50.60.8焊点抗剪承载力7501000135021002.4.3钢筋桁架与压型钢板之间焊点的抗剪承载力设计值按表2.4.3采用。钢筋桁架与底模焊点抗剪承载力设计值（N）表2.4.3钢板厚度（mm）0.40.50.60.8焊点抗剪承载力375500675105063钢筋桁架混凝土楼板3.1钢筋桁架混凝土楼板的形成在施工现场，将钢筋桁架模板支承在钢梁上，然后绑扎桁架连接钢筋、支座附加钢筋及分布钢筋，最后浇筑混凝土，便形成钢筋桁架混凝土楼板。其纵横向剖面见图3.1.1和图3.1.2。图3.1.1钢筋桁架混凝土楼板纵剖面图图3.1.2钢筋桁架混凝土楼板横剖面图3.2适用范围钢筋桁架混凝土楼板可适用于工业与民用建筑楼面和屋面，一般构筑物操作平台，市政高架桥桥面等。3.3设计需遵守的相关标准·建筑结构荷载规范（GB50009）·钢结构设计规范（GB50017）·冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018）·混凝土结构设计规范（GB50010）·钢——混凝土组合楼盖结构设计与施工规程（YB9238）·高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99）·冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程（JGJ95）·钢筋桁架混凝土楼板技术规定（Q/HX-总工-707-A）74钢筋桁架混凝土楼板受力特点4.1.1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、甚至出现裂缝。而钢筋桁架模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，钢筋桁架模板自重、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混凝土楼板大。4.1.2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前，但其承载力与普通钢筋混凝土楼板相同。4.1.3采用压型钢板做底模时，钢板仅0.5mm厚，计算楼板承载力及挠度时不考虑其作用，故底部无需做防火处理。但在正常使用情况下，钢板的存在改善了楼板下部混凝土的受力性能，增加了楼板的刚度。85钢筋桁架混凝土楼板设计5.1设计内容5.1.1在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。5.1.2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。5.1.3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以及桁架挠度验算。5.2计算方法5.2.1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。在确定设计为单向板还是双向板时，不必遵守楼板长边与短边长度