装配式钢结构建筑楼板体系形式

随着钢结构建筑的快速发展，而传统现浇板的发展相对落后，其施工速度影响了整个项目的工程进度。同时，由于现浇板的施工仍需要大量的模板和脚手架，这和钢结构的现场施工管理的要求产生巨大的偏差，从而使整个施工环节产生不匹配的现象。楼板已经成为制约钢结构建筑建设速度的重要因素。

 

最近一些年来，涌现出不同的楼板体系形式，目前已经在工程中被广泛应用。下面我们就来介绍一下这些楼板体系的优缺点及其发展演变过程，并对楼板体系的选用提出了建议。通过不断地完善和改进，可以研究开发出一种适合钢结构建筑的楼板体系。

 

一、楼板体系类型

 

1、压型钢板楼板

 

无需支模、拆模，能提供施工平台的压型钢板开口板在工程中进行了应用，其仅作为施工阶段模板使用，属于较久性模板，只验算施工阶段受力，在使用阶段不参与结构受力。可不考虑防火措施，但楼板整体厚度须满足规范要求(防火要求)，即压型钢板板肋上部混凝土厚度须达到80mm(图1)。

 

图1 压型钢板开口板

 

直接导致建筑整体成本增加。楼板下表面呈波浪形，板型板肋高，限制了板厚及建筑物净高，不宜在板底不平整、不美观，楼板双向刚度不一致，抗震性能差，对于酒店、住宅等项目必须做吊顶。钢筋绑扎繁琐，钢筋间距不易保证，下部受力钢筋需要现场手工焊接短钢筋，效率缓慢，保护层厚度不易控制。

 

单向板设计，只能通过增加整体钢板厚度才能满足较大跨度楼板施工阶段受力，造成材料浪费；双向板施工不便，必须牺牲肋高以下混凝土及板厚。管线敷设施工时，垂直与板肋敷设须放置在板肋上部，对于板厚较小的楼板会影响到上部钢筋施工空间。

 

虽然单板的价格低廉，但是由于其施工繁琐，所需人工量大，综合造价反而偏高，经济效率低。考虑以上存在因素，改进了普通开口板，在镀锌钢板上增加剪力槽，通过混凝土的握裹作用，形成两者的共同作用。

 

压型钢板闭口板由板肋提供竖向刚度，通过板肋形状与抗剪槽提供水平抗剪承载力，必须保证楼承板与混凝土紧密连接，通过调整厚度以调整楼承板刚度，使压型钢板在使用过程中参与楼板的受力，代替下部受力钢筋，从而节省了混凝土中钢筋的用量(图2)。

 

图2 压型钢板闭口板

 

肋较高，楼板结构层厚度大，使建筑物净高减小，高层及超高层建筑中应用，且板底呈波浪形，双向刚度不一致，抗震性能差，容易造成楼板开裂。压向钢板设计代替板底受力钢筋时，存在极大的火灾安全隐患，受力的钢板处于迎火面，直接接触火焰，极易形成高温。

 

一是使高温钢板强度减弱或消失；二是混凝土中的结晶水形成蒸汽并高压迫使钢板鼓包，钢板与混凝土将发生滑移和脱离，钢板与混凝土无法再共同工作，钢板代替受力钢筋的作用也随即消失，楼板在受力的情况下将被破坏。

 

现场钢筋绑扎繁琐，钢筋间距及混凝土保护层厚度不易控制，需现场焊接短钢筋以控制保护层，采用垫块时施工质量难以保证。单向板设计，只能通过增加整体钢板厚度才能满足较大跨度楼板施工阶段受力，造成材料浪费；双向板施工不便，必须牺牲肋高以下混凝土及板厚。

 

管线敷设施工时，垂直与板肋敷设须放置在板肋上部，对于板厚较小的楼板会影响到上部钢筋施工空间。施工繁琐，所需人工量较大，综合造价较高。

 

2、钢筋桁架楼承板

 

钢筋桁架楼承板与普通的非组合压型钢板及组合压型钢板的板型有较大区别，是将混凝土楼板中的受力钢筋在工厂中加工成钢筋桁架，然后再与压型钢板电阻点焊为一体的钢楼承板产品。钢筋桁架采用高频电阻点焊组合，形成结构稳定的三角桁架，不再单纯依靠钢板提供施工阶段强度及刚度。

 

其施工阶段强度和刚度由受力更为合理的钢筋桁架提供。在使用阶段，由钢筋桁架和混凝土一起共同工作。镀锌底板仅作施工阶段模板作用，不考虑结构受力，但在正常的使用情况下，钢板的存在增加了楼板的刚度，改善了楼板下部混凝土的受力性能。

 

受力模式合理、楼板整体性能优越，施工便捷、环保，工期有保证；钢筋桁架楼承板采用钢筋桁架与镀锌底板相结合的模式(图3)，使得楼板的整体受力性能等同甚至优于传统的现浇钢筋混凝土楼板。相对于传统的现浇混凝土楼板，免去支模、拆模、钢筋绑扎等繁琐的施工工序，极大提高了楼板的施工速度，特别是对于高层建筑，对项目整体进度提供了一定的保证。

 

图3 钢筋桁架楼承板

 

板底平整、净高有保证，楼板双向刚度一致、抗震性能好；钢筋间距及混凝土保护层厚度有保证；钢筋桁架是通过进口设备自动焊接而成，上下弦及腹杆钢筋之间的节点间距稳定，混凝土保护层厚度可得到有效保证，给施工带来便利，为楼板质量提供保证。传统受力构造、钢板不参与受力、无需防火及防腐涂料，既安全又经济；双向板设计及施工简便，适用于大跨度楼板；设计成双向板时，只需在现场进行配置垂直桁架方向的受力及构造钢筋，下部钢筋可穿过桁架，置于下弦钢筋上部即可。

 

对于跨度较大的楼板设计成双向板时，可增加楼板厚度和桁架钢筋直径；也可在跨中设置一道临时支撑，可节省钢筋用量，降低造价。产品类型多样、应用领域广泛。针对一些后期不装修要求拆除底部钢模板的住宅工程等项目，厂家对原有板型进行改进，形成了可拆卸的钢筋桁架楼承板(图4)。其是将钢筋桁架通过塑料扣件、自攻钉与复合塑料模板(S)/高强镀锌模板(G)/竹胶板(Z)连成一体的组合模板，在工厂机械装配，是一种应用到钢结构住宅中的楼承板。

 

图4 可拆卸钢筋桁架楼承板

 

装配可拆卸钢筋桁架楼承板将原来“焊接为一体”改变为“连接成一体”。换句话说，就是混凝土达到拆模强度后，拆除自攻钉与塑料扣件，进而拆除底部的模板，将钢筋桁架留在混凝土中，与混凝土在使用阶段共同受力，与现浇楼板无异，可直接进行抹灰工程。但楼板的钢筋不依靠工人绑扎，而是在工厂加工，这样能确保钢筋的分布间距，楼板结构性更好，也能将更多的现场作业转为工厂制作，大幅提高了施工的效率。

 

3、混凝土叠合楼板

 

混凝土叠合楼板是预制和现浇混凝土相结合的一种较好结构形式。预制预应力薄板(厚5~8cm)与上部现浇混凝土层结合成为一个整体，共同工作。薄板的预应力主筋即是叠合楼板的主筋，上部混凝土现浇层仅配置负弯矩钢筋和构造钢筋。预应力薄板用作现浇混凝土层的底模，不必为现浇层支撑模板(图5)。

 

图5 混凝土叠合楼板

 

薄板底面光滑平整，板缝经处理后，顶棚可以不再抹灰。这种叠合楼板具有现浇楼板的整体性、刚度大、抗裂性好、不增加钢筋消耗、节约模板等优点。由于现浇楼板不需支模，还有大块预制混凝土隔墙板可在结构施工阶段同时吊装，从而可提前插入装修工程，缩短整个工程的工期。

 

虽然混凝土叠合楼板有明显的优点，但还是存在着自重较大、运输易折断，跨中需要设置支撑等缺点。为了进一步提高叠合板的性能，优化形成了PK预应力叠合楼板。PK叠合板是一种新型装配整体式预应力混凝土楼板。其是以倒T形预应力混凝土预制带肋薄板为底板，肋上预留椭圆形孔，孔内穿置横向非预应力受力钢筋，然后再浇筑叠合层混凝土从而形成整体双向受力楼板(图6)。

 

图6 PK叠合楼板

 

PK叠合板采用带肋薄板构件，底板厚度为30mm，它采用高强材料，与传统平薄板预制构件比具有质量轻、刚度大、承载能力高、抗裂性能好等特点，使叠合预制构件放张后反拱小或无反拱，易于运输和安装，在叠合施工过程中可免去大部分的支撑和模板，简化了施工。

 

带肋预制构件突出的截面部分使新老混凝土的粘结面积增大，长形孔及穿孔筋又大幅增加了机械咬合力，从而有效的提高了叠合面的抗剪能力，采用自然粗糙面就能保证叠合结构的共同工作性能，从而克服了预制装配式楼盖整体性差、不利于抗震的缺点。

 

二、结论

 

(1)楼板是制约装配式钢结构建筑发展的重要瓶颈，对提高施工速度、降低造价起到了至关重要的作用，加强楼板体系的研究应引起足够的重视。

 

(2)不管是钢筋桁架楼承板还是混凝土叠合楼板都是对传统现浇楼板的重大改进，在实际工程应用中，对于公共建筑或需要后期装修的建筑，可以根据运距、建筑形式等采用普通钢筋桁架楼承板或混凝土叠合楼板，优先选用安装方便的钢筋桁架楼承板。对于毛坯交付的住宅等项目建议采用可拆卸钢筋桁架楼承板或混凝土叠合楼板。

 

(3)楼板体系的研究应从降低重量、提升施工速度着手，楼板体系的研究应与结构体系的研究相结合，从增加净高、楼板与结构一体化方面进行系统研究，开发出一种适合钢结构建筑的楼板体系。