| 收藏本站|网站地图|联系我们

欢迎来到佛山市昊顺商贸有限公司!

咨询昊顺商贸
0757-28823077
18028117927

佛山市昊顺商贸有限公司
钢结构全方位解决方案

热门搜索:彩钢板 夹芯板 工程彩钢板

公司动态

可拆卸钢筋桁架楼承板最大免支撑跨度?试验及理论依据来了

2020-07-28 10:12:16 佛山市昊顺商贸有限公司 阅读

引言

       将受压钢筋与受拉钢筋合理组合,在工厂采用机械化加工形成受力性能良好的钢筋桁架,在钢筋桁架与模板之间设置连接件,组成底模可拆卸的楼板,这种楼板称作可拆卸钢筋桁架楼承板(简称可拆卸楼承板)。可拆卸楼承板由三部分组成,分别为:钢筋桁架、可拆模板和连接件,如图1所示。钢筋桁架部分为施工阶段提供无支撑+刚度,使用阶段成为楼板中需配置的钢筋;可拆模板作为楼板施工阶段的模板,可选用竹胶板和铝模板。


       可拆卸楼承板受力过程分为施工阶段与使用阶段,施工阶段为可拆卸楼承板开始拼装到混凝土强度达到设计要求这一过程中,该过程楼承板自重、湿混凝土重量以及施工活荷载全部由钢筋桁架承担;当混凝土强度达到设计要求后,楼承板即进入使用阶段,该阶段钢筋桁架上下弦钢筋与混凝土共同工作,其受力性能及承载力与普通现浇混凝土楼板相同。该楼承板在施工阶段减小了满堂脚手架搭设、现场模板支撑、楼板钢筋绑扎等工作;同时,该楼承板受力更加合理,能提供更大的刚度,具有良好的抗震性能。


image.png


可拆卸楼承板与其它类型的楼板相比具有明显的优势:
(1)与一般现浇混凝土楼板相比:可拆卸楼承板免除了模架支设作业,消除模架垮塌的风险;减少了大部分楼板钢筋绑扎的工作,加快了施工速度,人工费用明显降低;工厂化生产,保证了楼板质量,结构可靠性显著提高。
(2)与同样可免除模板支撑系统的预制叠合板相比:可拆卸楼承板自重轻,无需使用大型运输设备;对道路通行条件、垂直运输机具、现场存放条件无特殊要求。
(3)与钢筋桁架楼承板相比:可拆卸楼承板底模板完成楼板成型任务后可拆除,低模可重复利用降低造价;避免了镀锌钢板底模焊点处发生锈蚀的风险。
可拆卸楼承板与梁搭接时主要有2种搭接方式,在钢结构中与钢梁搭接时可采用两端焊接的方式,两端可看作固接,在混凝土框架结构中与梁一起浇筑时,可拆卸楼承板两端与梁内钢筋绑扎,并在端部下侧用木楞或者用斜杆进行支撑,两端可看作铰接。为了使可拆卸楼承板理论体系更加的完善,本文分别对单跨单向可拆卸楼承板两端支座在铰接和固接情况下进行了试验研究,结合试验的案例提出施工阶段钢筋桁架板强度、稳定性及挠度验算的公式,并阐述了可拆卸楼承板的连接构造要求。




试验概况

1.1 试验设计

  本次试验共制作了两个可拆卸楼承板试件,两块板平面尺寸均为4600mm×600mm,钢筋桁架高180mm,钢筋保护层厚度为15mm,模拟可拆卸楼承板在板厚210mm情况下施工过程中钢筋桁架的受力情况。

 试件上下弦采用的是冷轧带肋钢筋550级,直径都为12mm,fy = 360N/mm2;腹杆钢筋采用成盘供应的冷轧光圆钢筋550级,直径为6mm,fy = 360N/mm2,钢筋的弹性模量均为1.9×105N/mm2。可拆卸底模采用竹胶板。







1.2 试验方案

       本试验在国家建筑工程质量监督中心所做,采用堆铅块加载方法,分别对试件两端铰接和两端固接情况下进行了试验研究,探究可拆卸楼承板在施工阶段荷载作用下钢筋桁架板的挠度变化情况。试件1为两端铰接,可拆卸楼承板直接放在两端的梁上,端部下端用木楞进行支撑,试验装置及试件加载示意图如图2所示;试件2为两端固接,下部钢筋与两端梁牢牢焊住,试验装置及试件加载示意图如图3所示。


image.png
图2 两端铰接


image.png

图3 两端固接


       为了避免铅块对可拆卸楼承板造成应力集中,先在每两榀钢筋桁架之间均布铅块加载,待第一层铅块满布于两榀桁架之间后,再在上部均匀添加铅块。试验采用分级加载的方法,加载到8.15kN/m2为止,分5级加载,逐级加载1.63kN/m2。分别在板的跨中底部及两端支座处布置百分表,以测试在荷载逐级加载作用下其挠度变化情况。



试验现象与结果分析


(1)试件1
不同荷载作用下,试件1的挠度如表1所示。
表1 不同荷载作用下,试件1的挠度如表1所示。


1591430116178840.png


       试验荷载最大加载到8.15kN/m2,其中考虑24.5kN/m3的混凝土自重以及使用阶段3.0kN/m2的活荷载。根据CECS273:2010《组合楼板设计与施工规范》中4.2.2与6.2.5规定:钢筋桁架板在施工阶段可按桁架计算,最大挠度值取1/180的板跨与 20mm的较小值,本试验中试件跨度为4600mm,因L0/180=25.56mm>20mm,故最大挠度限值为20mm。试验开始时挠度为0mm,当荷载达到4.89kN/m2时,跨中挠度为15.93mm;当跨中挠度达到限值20mm时,此时能承受6.16kN/m2的荷载,混凝土的自重荷载为5.15kN/m2。由此可见,当施工活荷载控制在1kN/m2时,可拆卸楼承板在两端铰接的情况下能满足组合楼板设计规范要求。试验荷载一直加载到8.15kN/m2,测得可拆卸楼承板跨中的最终挠度为26.08mm。


(2)试件2
不同荷载作用下,试件2的挠度如表2所示。
表2 不同荷载作用下,试件2的挠度如表2所示。


1591430249108711.png


       试件2加载过程与试件1一致,试验开始时挠度为0mm,当荷载加载到4.89kN/m2时,跨中挠度为13.97mm;当荷载加载到6.52kN/m2时,一端支座出现了0.1mm水平方向的水平位移,此时算得跨中挠度为19.54mm;当继续增加荷载时,一端支座继续发生细微的水平移动,当跨中挠度达到限值20mm时,此时能承受6.67kN/m2的荷载,若施工活荷载控制在1.5kN/m2之内,可拆卸楼承板在两端固接的情况下(一段支座出现了细微的水平位移)能满足组合楼板设计规范要求。试验荷载一直加载到8.15kN/m2,测得可拆卸楼承板跨中的最终挠度为24.48mm。

       试验结果可得,在施加相同荷载的情况下,可拆卸楼承板在两端固接的挠度值要比两端铰接的挠度值小。两端铰接时必须得控制施工活荷载为1kN/m2,才能满足规范的要求,两端固接时施工活荷载能控制在1.5kN/m2。两种连接方式的荷载-挠度曲线如图4所示,由图可知,曲线基本呈线性,说明可拆卸楼承板处于弹性状态。


1591430328101253.png

图4 荷载—挠度曲线



理论分析

3.1 受力分析

       普通现浇钢筋混凝土楼板施工时由于需搭设模板进行施工,所以施工过程中基本没有挠度,待混凝土养护达到一定强度之后拆模,钢筋混凝土楼板会在自重及活荷载作用下出现挠度,甚至出现裂缝。而可拆卸楼承板在施工过程中可以不设临时支撑,所以在施工阶段,可拆卸楼承板的自重、混凝土自重以及施工荷载都由钢筋桁架承担,可拆卸楼承板中桁架杆件的内力及楼板的挠度都可采用桁架模型计算。在混凝土初凝到达到设计要求的强度过程中,可拆卸楼承板也会变形回缩,此时板底的混凝土不会受可拆卸楼承板自重产生拉力。所以与普通现浇钢筋混凝土楼板相比,可拆卸楼承板混凝土板底所受的拉力会减小,楼板开裂会延迟,其刚度较大。


3.2 理论计算

       由于混凝土终凝前与混凝土终凝后楼板受力明显不同,所以在进行可拆卸楼承板受力计算时应将施工阶段与使用阶段分别进行计算,本文结合可拆卸楼承板试验,对可拆卸楼承板的施工阶段和使用阶段进行理论计算分析。可拆卸楼承板施工阶段应验算上下弦钢筋强度、上弦钢筋及腹杆钢筋稳定性以及钢筋桁架挠度。

       以本文试验中试件的一榀桁架为例(4600mm × 200mm),计算长度ln= 4600mm,C30混凝土,楼板厚度h=210mm,桁架高度ht=180mm,保护层厚度c=15mm,上下弦钢筋直径都为12mm,腹杆钢筋为6mm,施工荷载取1.5kN/m2,重要性系数γ01=0.9。由于可拆卸楼承板长边远大于短边长度,所以应按单向板进行计算。楼板自重g1=1.05kN/m,施工荷载P1=0.3kN/m,可以求出:楼板自重产生的弯矩M1Gk= 2.777kN·m,施工荷载产生的弯矩M1Qk=0.794kN·m,最大弯矩设计值M1=γ01(γGM1Gk+γQM1Qk)= 4kN·m,剪力V1=0.5γ01γGgQP1=3.478kN。可求得受压区钢筋截面面积As’=113.093mm2,受拉区钢筋截面面积As=226.195mm2,腹杆钢筋截面面积Asc=28.274mm2

(1)上下弦钢筋强度验算:

image.png

经计算:

上弦钢筋受压应力为210.53N/mm2<0.9fy,满足要求。

下弦钢筋受拉应力为105.27N/mm2<0.9fy,满足要求。



(2)上弦钢筋及腹杆稳定性:

image.png

经计算:

上弦钢筋稳定验算为252.43N/mm2<fy,满足要求。

腹杆钢筋稳定验算为105.27N/mm2<fy,满足要求。


(3)挠度验算:

image.png


本算例中,求得δ1=19.146mm,挠度小于限值,满足要求。


     根据挠度验算公式计算本文试验中5个等级加载各阶段跨中挠度,试验结果与计算结果挠度对比如表3所示,试验挠度与理论挠度的误差基本控制在10%以内。由于在试验过程中支座处有微小的移动,所以对试验结果造成了一定的误差。


表3 试验挠度与理论挠度对比表


1591430531512938.png





结论


(1)由试验结果可得,两端固接的情况下挠度变化比两端铰接的情况下降低了7%左右,所以可拆卸楼承板与钢梁或预制混凝土梁搭接更加安全可靠,当楼承板跟混凝土梁一起浇筑时,在施工过程中应该在两端与梁接触的地方钢筋要搭接牢固,必要时采用焊接进行连接,同时两端下方进行可靠支撑。

(2)本文给出了可拆卸楼承板施工阶段的设计方法,并将两端铰接试验的挠度结果与理论计算的挠度结果进行对比,误差基本控制在10%以内,分析由于支座处出现了微小的水平位移,对实验结果造成了一定的误差。

(3)通过试验和理论分析,可得可拆卸楼承板在一定跨度内可以做到免支撑,当跨度较大时只需中间加设一道临时支撑即可。

(4)可拆卸楼承板是一种改进的技术和产品,与普通现浇混凝土楼板相比,具有结构受力更加合理、生产效率提高、安装方便、安全可靠等优点,适合我国现阶段建筑工业化的政策,在工程应用也必将发挥越来越大的市场价值。



image.png      

  image.png


关注昊顺 每天实时更新报价!

若想了解昊顺更多的信息,可点击下方网站查看哦

昊顺官网1:http://www.hssmsteel.com/

昊顺官网2:http://www.hsjzsteel.com/

昊顺何健森经理联系方式:13302560638