姚 刚1，许程丞1，徐士杰1，冯 锋2，江 磊2，陈 治2
（1．重庆大学土木工程学院，重庆400045；2．中建钢构有限公司，重庆400045）
[摘要]钢筋桁架楼承板已在许多工程领域得以应用，以工程为例论述钢筋桁架楼承板受力特性，对其倾斜状态下的承载进行力学分析。研究表明：在混凝土硬化前的施工阶段，结构的强度、刚度全部来源于钢筋桁架，楼板质量不会使板底混凝土产生拉应力；桁架楼承板在楼面活荷载以及永久荷载作用下，比普通混凝土板变形、开裂的时间明显延迟；随着钢筋桁架板倾斜角度的增加，其施工阶段的适用跨度减小，必要时可增加上弦、下弦、腹杆筋的直径
以达到提高其适用跨度的目的。通过贵阳花果园倾斜钢筋桁架楼承板施工实例，验证了对其受力分析的可靠性。
[关键词]钢筋桁架；倾斜；受力；跨度；施工
[中图分类号]TU323.4 [文章编号]1002-8498(2016)10-0045-04
压型钢板是很早就在工程中运用的一种结构构件，混凝土楼板，压型钢板组合施工省去了施工过程中许多模板工程，能够降低钢结构建筑施工周期，但这种组合结构存在平面内的两个方向上刚度不等、只能单向受力、板材利用率不高、板底不平整等缺陷。在传统压型钢板的形式上，衍生了钢筋桁架混凝土楼板，钢筋桁架楼承板的运用完全解决了混凝土楼板，压型钢板组合楼板的缺陷。2006年杨强跃等做了一些钢筋桁架楼承板在钢结构施工中的运用研究，并对钢筋桁架替代压型钢板的经济合理性和技术可行性进行了分析论证。将加工好的钢筋桁架楼承板可以直接在支撑钢梁上安装，然后进行绑扎钢筋、焊接栓钉，之后进行混凝土浇筑，这样节省了模板的支撑工序，使施工更加便利。由于钢筋桁架楼承板的受力钢筋已经在工厂里焊接组合成了骨架结构，上下弦杆、腹杆的相对位置准确，使得工程质量更加有保障。由于其减少了大量现场模板支护工作，所以具有经济性好、楼板施工质量高等特点，发展非常迅速，已在国内外各种大型建筑工程中得到了广泛应用。华西村的空中花园、北京新中关村、湖北武汉的世纪嘉园、贵州贵阳的花果园等工程中都应用了钢筋桁架楼承板。
现在对这种楼承板的研究工作主要集中在钢梁结构与楼承板之间的连接以及楼承板受力方式两方面。结合其自身的优势，随着施工技术的进步，钢筋桁架楼承板用法也呈现多样化。例如在浇筑的墙体有一定的倾斜时，模板支撑难度大，施工措施多，钢筋绑扎困难，这种情况下，倾斜钢筋桁架板的运用优势更是显而易见。钢筋桁架楼承板如图1所示。
1 钢筋桁架楼承板受力特征
楼板对结构的整体性能起到非常关键的作用，楼板可以传递和聚集水平力到各个竖向抗侧力构件，然后协同这些抗侧力构件共同工作，特别是当各抗侧力构件水平变形特征不同或竖向抗侧力构件布置复杂时，楼板就可以协同整个结构的各抗侧力构件共同工作。楼板体系最重要的作用就是提供足够的平面内刚度和抗力，在使用阶段，楼板会经常受到动力、静力等各种荷载的作用，所以楼板常常作为重要结构构件在建筑设计中加以考虑。
在施工阶段，普通楼板在底部有模板支撑，所以基本上不会产生挠度变形，但是在混凝土硬化达到一定强度拆去底部模板后，受重力作用普通混凝土楼板容易在底部产生拉应力，由于拆模时混凝土未完全硬化，从而导致混凝土产生微小拉裂。
钢筋桁架楼承板的受力特性比普通的现浇钢筋混凝土楼板更加优越。在混凝土硬化前的施工阶段，结构的强度、刚度全部来源于钢筋桁架，楼板质量不会使板底混凝土产生拉应力。钢筋桁架楼承板楼板在楼面活荷载以及永久荷载作用下，比普通混凝土板变形、开裂的时间明显延迟。在混凝土完全硬化后，钢筋桁架上下弦钢筋与混凝土一起承载受力，此时楼板与普通钢筋混凝土楼板受力性能基本相同，虽然受拉钢筋应力是超前的，但是其承受荷载的能力与普通钢筋混凝土楼板基本一致。
当钢筋桁架楼承板的跨度超过了一定限值时，施工浇筑时在跨中加设临时支撑是非常必要的。
作为一种新兴的楼板形式，钢筋桁架混凝土楼板倾斜运用的工程实例还是比较少的，由于其在倾斜状态的受力情况和在平面运用时有些区别，所以结合其受力实际情况，对在倾斜状态下的使用跨度进行研究是非常有必要的，为倾斜钢筋桁架楼承板更广泛的普及和运用提供了理论支持。贵阳花果园项目中倾斜楼承板的具体应用情况如图2所示，由于各个楼层的楼板已经浇筑完毕，这样钢筋桁架与梁的下翼缘连接更为方便。
2钢筋桁架板承载计算
从混凝土开始浇筑到交付使用过程中，楼承板的承载荷载是不同的，所以应分施工阶段和使用阶段进行计算。
2.1使用阶段计算
使用阶段计算包括楼板正截面承载力的计算、混凝土中板底钢筋应力验算、挠度验算以及支座裂缝控制验算。计算公式可以参考。
2.2施工阶段计算
施工阶段计算主要包括受压弦杆和腹杆的稳定性计算、上下弦杆强度验算及楼承板挠度验算。
计算原则：当施工阶段在楼板的下方设有可靠临时支撑时，可以满足混凝土浇筑阶段的施工荷载，设计时则不需进行施工阶段验算；当混凝土浇筑施工阶段没有设可靠临时支撑时，钢筋桁架楼承板中桁架钢筋杆的应力和楼承板的挠度变形，采用一个单元的桁架计算。承载能力极限状态按基本荷载效应组合，重要性系数y0取0.9。楼板的挠度采用标准荷载组合计算。
施工阶段荷载包括未结硬混凝土质量、钢筋桁架楼承板自重以及施工荷载（包括振捣荷载），施工荷载按照混凝土设计规范取均布1.5 k N/m2。
3倾斜钢筋桁架楼承板的计算与运用
3.1 倾斜钢筋桁架楼承板
把钢筋桁架楼承板倾斜使用，国内的工程实例并不多见。贵阳花果园项目的一些墙体是倾斜的，因为倾斜墙体的钢筋绑扎、模板制作安装更为困难，而且如果需要预埋埋件的话，埋件在倾斜的墙体上定位困难，准确度难以控制，所以这种倾斜用法把钢筋桁架板的优势发挥的更加淋漓尽致，根据在工程实际建设过程中的成功应用到现在的使用情况来看，充分证明这种用法的可行性，也证明了计算的可靠性。
3.2倾斜钢筋桁架板的计算
以贵阳花果园的倾斜钢筋桁架楼承板的计算为例，采用有限元分析软件Midas直接建模加载计算，所加计算荷载依然为：为未结硬混凝土质量、钢筋桁架楼承板自重以及施工荷载。施工荷载同样采用均布荷载为1.5 k N/m2。
计算条件：本工程斜墙钢筋桁架楼承板型号为TD7 -120（根据本工程的使用跨度和斜墙厚度确定），楼承板斜墙厚度为150mm，其中上下弦杆距离h1为125mm；倾斜角度为600；跨度为（斜向距离）2 000mm。上弦、下弦和腹杆钢筋均采用带肋HRB400级热轧钢筋，上下弦筋直径为12mm，腹杆筋直径为5. 5mm。底模钢板采用厚度为0.5mm镀锌板，其屈服强度> 250N/mm2，在贵阳花果园这个项目中，单张钢筋桁架楼承板设计宽度为600mm，混凝土密度全部按2 400kg/m3计算。具体尺寸如图3，4所示。
分析计算选取单张钢筋桁架楼承板为1个计算单元，1个单元的钢筋桁架楼承板由3榀钢筋桁架和1层镀锌底模钢板组成，计算分析得到桁架板的强度、刚度、稳定性，结果如图5所示。
分析临界荷载系数24. 3同样大于规范规定的3—5，所以在此情况下不需要在中间增加支撑。结构构件的比率≤0.7，桁架中上下弦钢筋的比率基本处于0. 55~0.65，材料的利用率均匀合理。以上结果也说明公式计算和软件模拟的吻合。
从贵阳花果园倾斜钢筋桁架楼承板的成功施工，到现在的使用情况来看，这种计算方法合理可靠，钢筋桁架楼承板的倾斜用法可行。
经过计算和软件验证，得到各种不同型号的钢筋桁楼承板的施工时的适用跨度，如表1所示。
4结语
1)桁架能够为楼板的施工提供强度、刚度，大大减少施工中临时支撑、模板的用量，甚至在限值跨度范围内根本不需要临时支撑、模板；结构使用阶段钢筋桁架参与受力，钢筋用量按正常使用阶段混凝土板进行设计；桁架高度可以调节，钢筋的选择形式比较灵活。
2)在楼承板的使用阶段镀锌板不参与受力；在施工阶段替代了混凝土浇筑的模板。
3)混凝土钢筋桁架组合楼板的优势如下：耐火能比压型钢板组合楼板优良，大幅度减少了钢筋绑扎工程和模板工程；抗裂性能好，其力学性能基本等同于传统现浇混凝土楼板；钢筋在加工厂已经排列固定，有效保证混凝土保护层厚度和钢筋间距；底模为施工阶段提供了一定的刚度，其防腐、防火性能优良；楼板的两个方向的平面刚度基本相近，提高了建筑物的抗震性能；栓钉不需要在施工现场焊接，容易保证质量；预埋件直接固定在钢筋桁架板上，解决了定位不准确的问题，减少了预埋件安装过程中的安全措施。
4)倾斜的钢筋桁架，随着倾斜角度的增加，其施工阶段的适用跨度减小。必要时可以增加上弦、下弦、腹杆筋的直径以达到提高其适用跨度的目的，但要综合考虑经济效益。
5)倾斜角为a的钢筋桁架板，经计算其悬挑长度不宜大于7h1cosa（h1为上下弦轴心之间的距离），否则施工时必须加设临时支撑。
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