分析研究与探讨Doors&Windows
钢筋桁架叠合板的研究现状及发展前景王勃杨丹萍吉林建筑大学土木工程学院
吉林省结构与抗震科技创新中心吉林建筑大学土木工程学院摘要：钢筋桁架叠合板具有压型钢板和现浇楼板的双重优点，施工方便快捷，工期短，效率高，节省劳动力。本文讨论了近年国内外钢筋桁架叠合板的研究现状，论述了其特点及实际工程应用情况，对今后研究方向进行了展望。关键词：住宅产业化；钢筋桁架；叠合板1引言随着社会的不断进步，对建筑业也提出新的要求，绿色建筑将成为建筑业未来的发展趋势。美国，日本，欧洲等发展住宅产业化较早，已经形成各自的技术特点与规范[1]。我国住宅产业化提出的较晚，住宅产业化的发展还是处于缓慢状态，推进住宅产业化，实现住宅建设由粗放型向节约型的转变，是今[2]后我国建筑领域的重要任务。住宅产业化可以实现住宅生产和设计的标准化，因为其具有施工方便快捷，工期短、效率高的特点，属于绿色建筑的范畴，符合我国建筑行业的发展趋势。钢筋桁架叠合板作为一种先进的楼板形式，属于住宅产业化的范畴，在当今住宅建设中得到了广泛的应用，对其进行研究有着积极重要的意义。板的整体刚度大，抗震性能好的优点，具有十分广阔的使用与发展前景。3钢筋桁架叠合板的研究现状3.1国外研究现状2钢筋桁架叠合板的特点钢筋桁架叠合板是将楼板中的上下层钢筋在工厂加工成空间桁架形式，并通过斜腹杆连接成整体，再将镀锌钢板与桁[3]架焊接在一起，钢筋桁架叠合板基本组成如图1所示。钢筋桁架叠合板具有在施工阶段不用支模，施工方便快捷，工期短，效率高，节省劳动力等特点。其预制层在工厂制作，机械化程度高，能保证良好的养护效果。与全预制板相比，其运输与吊装方面也具有明显的优势，经济性和适用性都可以得以保证。在施工阶段，将板下的镀锌钢板相互扣接，作为浇筑的混凝土的模板，模板的强度和刚度由与镀锌钢板焊接在一起的钢筋桁架来提供。在使用阶段，钢筋桁架就是混凝土楼板的配筋，用来承受使用荷载。因此，钢筋桁架叠合板不仅具有压型钢板以及非组合楼板的施工速度快的优势，又具有现浇楼Nakashima等[4]进行了在水平荷载作用下混凝土板的变形试验，研究钢梁和混凝土板的组合效应。试验表明：混凝土板使钢梁的承载力有所提高，即使在混凝土底板开裂，连接件破坏的情况下，钢梁仍具有残余侧向抵抗力，组合结构具有各自强度25％~35％的残余强度。Chen等[5]对钢筋桁架叠合板的短期刚度进行了研究，提出未开裂时和产生裂缝时，中性轴位于板叠合面的不同位置时的刚度计算公式，通过有限元分析验证了公式的可行性，得到了适用于钢筋桁架叠合板的计算方法。Wang等[6]对用再生骨料混凝土做底板的钢筋桁架叠合板进行试验研究，对试件进行268天的持续加载，观测混凝土的蠕变，试验结果被用于分析混凝土不均匀收缩对钢筋桁架楼承板的影响。Perkowski等[7]对钢筋桁架叠合板进行静力和往复荷载试验，一直加载到结构承载力的极限值，对结构进行自由振动分析和超声断层测试，通过有限元分析以及无损检测，得出钢筋桁架楼承板无损检测的综合评价。3.2国内研究现状我国对钢筋桁架叠合板的研究起步较晚，随着住宅产业化的不断推进，我国在叠合板的研究也取得了一定的研究成果。华和贵等[8]通过对现浇混凝土板和拼接叠合板的静力加图1钢筋桁架叠合板基本构造示意图2018.02
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载试验与线性数值模拟来研究其受弯性能和受力机理。研究表明：加强拼接处的配筋，锚固以及提高截面的有效高度可以使叠合板承载力提高，基本可以达到基准现浇板的抗力。[9]徐天爽等通过对叠合板拼接缝的试验来研究叠合板的构造及传力性能。研究表明：预制底板与上部的现浇混凝土所构成的叠合板结构，可在界面处做高度大于等于20mm的凹凸槽从而提高板的整体性，在构件跨度方向采用多拼缝可使应力应变集中、裂缝以及承载力有所改善。[10]吴方伯等通过对四边简支单向预应力双向配筋混凝土叠合板的试验对其变形、裂缝分布以及极限承载力进行研究。研究表明：楼板开裂后，预应力方向的截面刚度迅速降低，由单向变为双向共同受力。叠合板的破坏形式和裂缝有明显的塑性铰线特征。李庆勇等[11]通过对钢筋桁架叠合板进行地震作用下的动力仿真模拟，得出叠合板对整体结构的刚度退化的影响以及整体结构的破坏形式。研究表明：钢筋桁架叠合板可以增大结构整体刚度，并且能起到增强结构抵抗水平力的作用。[12]何守民等通过对八块足尺的钢筋桁架叠合板进行静力加载试验。得出在施工阶段的钢筋桁架模板的变形特征以及在使用阶段不同设计参数的单向板的破坏形式以及在不同荷载下的变形情况。研究表明：需要考虑底板钢板对钢筋桁架的受力性能以及刚度的影响，钢筋桁架的高度与剪跨比为主要影响因素。4钢架桁架叠合板的应用与发展前景因为钢筋桁架叠合板具有施工快捷，工期短、效率高，节省劳动力等优势，在国内得到了广泛应用，已经建成的湖南文化大厦，杭州节能大厦，成都世纪城新国际会展中心，乌鲁木齐中天广场，大连世纪商园，北京宜家，温州发电厂三期，北京[13]，居然之家上海世博会主题馆，宁夏国际会议中心，山西大剧院，柳州地王财富中心天桥广场等都运用了此项楼板技术。上海世博会主题馆使用此项楼板技术，经总承包方测算，钢筋桁架叠合板与传统现浇楼板相比，其土建工期提前了75d，综[14]合费用方面每平方米节省了4.2元，优势十分明显。宁夏国际会议中心采用此项技术，节省了工期，在施工过程中减少了70％的楼层钢筋绑扎量，取得了良好的经济效益[15]。山西大剧院在满堂支架无法实施，传统施工方法无法解决的情况下，采[16]用该项技术，解决了大跨度楼板的支模难题。柳州地王财富中心天桥广场在工期紧的情况下采用了此项技术，得到了业[17]主对质量和工期的肯定，起到了示范作用。钢筋桁架叠合板具有压型钢板和现浇混凝土板的双重优点，随着研究的不断深入，在未来工程建设中会得到更多的应用推广，具有良好的发展前景。[4]MasayoshiNakashima,TomohiroMatsumiya,KeiichiroSuita.Full-ScaleTestofCompositeFrameunderLargeCyclicLoading[J].Journalofstructuralengineering,2007(2):297~304.[5]JieyunCheng,LeiZhao,JianjunYang.Studyonshort-termri⁃gidityofprecastcompositeslabwithsteeltrussandconcrete[J].Ad⁃vancedMaterialsResearch,2013(639-0):198~205.[6]QingheWang,GianlucaRanzi,YuyinWang,YueGeng.Long-termbehaviourofsimply-supportedsteel-barstrussslabswithrecy⁃cledcoarseaggregate[J].ConstructionandBuildingMaterials,2016(116):335~346.[7]ZbigniewPerkowski，MariuszCzabak，KarolinaGozarska.Ex⁃perimentalandNumericalStudyofCompositeSteel-concreteTrussElementUnderCyclicandStaticLoad[J].ProcediaEngineering,2016(156):340~347.[8]华和贵.钢筋混凝土拼接叠合板试验研究与非线性数值模拟[D].合肥工业大学,2009.[9]徐天爽,徐有邻.双向叠合板拼接缝传力性能的试验研究[J].建筑科学,2003(6):11~14.[10]吴方伯,邓利斌,刘彪.四边简支单向预应力双向配筋混凝土叠合楼板试验研究[J].建筑结构,2014(5):6~11.[11]李庆勇.钢筋桁架混凝土楼板刚度退化对结构整体刚度影响研究[D].天津大学,2011.[12]何守民.钢筋桁架组合楼板刚度试验研究[D].合肥工业大学,2013.[13]韩强,刘峰.钢筋桁架楼层板在工程实践中的运用[J].施工技术,2013.[14]许晓梁.钢筋桁架模板在世博会主题馆中的设计和应用[J].工业建筑,2014(S1):563~566.[15]杨文伟,宁传丽,马品军,陈善飞.宁夏国际会议中心钢筋桁架楼承板关键施工技术[J].城市住宅,2016(2):104~106.[16]李学军.山西大剧院钢筋桁架楼承板的选择和经济技术分析[J].施工技术.2015(S2):755~756.[17]张媛媛,何显文,罗适,白洁俊,赖泳.柳州地王财富中心天桥广场钢筋桁架楼承板施工技术[J].施工技术,2014(S1):335~337.[18]CECS273—2010.组合楼板设计与施工规范[S].作者简介：王勃（1972-）,男,博士研究生，籍贯：吉林春市，研究方向：主要从事复合材料在土木基础设施中的应用研究。基金项目：国家重点研究计划项目[2017YFC0806100]；吉林省高校“十三五”科研规划项目(JJKH20170253KJ);国家自然科学基金项目[51178206];生产监督管理总局重点项目。分析研究与探讨5结语钢筋桁架叠合板在我国研究还刚刚起步，应该在以下方面进一步进行研究：（1）在现有规范已经涉及了钢架桁架叠合[18]板的相关内容，但尚未考虑在使用过程中，底部钢板与钢筋桁架、混凝土共同作用的影响，还需要对其进行进一步研究。（2）考虑到钢板的共同作用，要加强对钢板的防火与防腐性能的研究。（3）与整体板相比，钢筋桁架叠合板在拼缝处的抗弯承载力有所降低，利用拼缝处的传力性能，变单向板为双向板的受力状态，从而使其承载力得到提高。（4）对钢筋桁架叠合板刚度的影响因素很多，对腹杆钢筋，栓钉等因素对刚度的影响进行研究。参考文献：[1]刘康.预制装配式混凝土建筑在住宅产业化中的发展及前景[J].建筑技术开发.2015(1):7~15.[2]开彦.中国住宅产业化60年历程与展望[J].住宅科技,2009(10):1~5.[3]沈威,张殿杰,苑伟松.钢筋桁架楼承板施工技术[J].天津建设科技,2011(4):8~9+17.190
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