產生背景:20世紀90年代初期和末期,是多高層鋼結構建設的高峰期,同時也是材料工藝與建筑技術進入高科技階段的體現,普通開口板的出現解決了與鋼結構配套施工。但由于其材料價格高,而在使用階段又不考慮鍍鋅鋼板代替受力鋼筋的作用。樓板中混凝土和鋼筋材料用量基本與現澆板持平或略高。所以造成普通開口板樓板整體價格基本是現澆樓板的1.6倍以上。
考慮以上存在因素,工程師改進了普通開口板,在鍍鋅鋼板上增加剪力槽,通過混凝土的握裹作用,形成兩者的共同作用。由板肋提供豎向剛度,通過板肋形狀與抗剪槽提供水平抗剪承載力,必須保證樓承板與混凝土緊密連接,通過調整厚度以調整樓承板剛度,使壓型鋼板在使用過程中參與樓板的受力,代替下部受力鋼筋,從而節省了混凝土中鋼筋的用量。
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1.材料、板型、有效寬度、展開寬度、鋼板利用率、最小厚度、防腐年限
1.1.材料:鍍鋅冷軋鋼板,雙面鍍鋅量不低于275g/m2,厚度不低于0.75mm,屈服強度不低于300Pa。
1.2.板型:開口型、閉口型、縮口型
1.2.1.目前國內生產的壓型鋼板主要用作非組合樓板,用作組合樓板的壓型鋼板需要有特殊的齒槽或壓痕,代表板型只有澳大利亞來實2W、3W開口板、縮口板,臺灣行家BD-40、BD-65閉口板等幾種。
1.3.有效寬度、展開寬度、鋼板利用率
第二代組合壓型鋼板
板型
肋
(mm)
有效寬度
(mm)
展開寬度
(mm)
利用率
(%)
閉口板BD-40
40
555
~980
56.6%
閉口板BD-65
65
555
~1160
47.8%
2W開口板
51
915
~1230
74%
3W開口板
76
915
~1280
71%
縮口板
51
590
~1025
57%
1.4.最小樓板厚度
1.4.1.在樓板耐火1.5小時及免防火涂料的要求下的最小樓板厚度
第二代板型
在樓板耐火1.5小時及免防火涂料的要求下的最小樓板厚度
閉口板
≥110mm
2W開口板
≥130mm
3W開口板
≥150mm
縮口板
≥110mm
1.5.防腐年限
按照英國標準,一般熱浸鍍鋅板在雙面度量275g/m2、室內、干燥的條件下,首度需要防護的時間為22.5年。
2.受力特點及選型計算
2.1.受力特點 作為組合壓型鋼板,在施工階段作為模板,承擔施工階段荷載,在使用階段,鋼板代替部分底部受力鋼筋,和現場配置的鋼筋一起承擔樓板自重及使用荷載。
2.2.選型計算 組合壓型鋼板設計選型時,須進行相關的彎曲、變形及承載力計算,可參考專業廠家提供的選型表,需根據樓板跨度、厚度和除樓板自重外的允許使用荷載進行查詢;現場還需附加的鋼筋有負彎矩鋼筋、鋼板本身提供的承載力不足的情況下須配置的板底受力鋼筋、為防火考慮的抗火鋼筋、為板面防止開裂考慮的分布鋼筋網等。如負彎矩鋼筋、附加板底受力鋼筋需根據混凝土設計規范來設計配筋,抗火鋼筋和分布鋼筋網則需根據構造及經驗來配置。
3.優缺點
3.1.優點:
3.1.1. 壓向鋼板有特殊齒槽或壓痕,提高了與混凝土的粘結力,可代替部分板底受力鋼筋,一定程度上節省了工期及勞動力成本。
3.1.2.對于閉口板,板底較開口板平整,美觀,雙向剛度得到提高。
3.1.3.國內應用相對第三代鋼筋桁架模板要早,國家規范收錄。
3.2.缺點:
3.2.1.2W、3W板型板肋高,限制了板厚及建筑物凈高,不宜在高層及超高層建筑中應用,且板底呈波浪形,雙向剛度不一致,抗震性能差,容易造成樓板開裂。
3.2.2.壓向鋼板設計代替板底受力鋼筋時,存在極大的火災安全隱患,受力的鋼板處于迎火面,直接接觸火焰,極易形成高溫。一是使高溫鋼板強度減弱或消失;二是混凝土中的結晶水形成蒸汽并高壓迫使鋼板鼓包,鋼板與混凝土將發生滑移和脫離,鋼板與混凝土無法再共同工作,鋼板代替受力鋼筋的作用也隨即消失,樓板在受力的情況下將被破壞。
3.2.3.第二代組合壓型鋼板火災后將無法修復:一是鋼板受高溫后,本身材質發生變化,強度及延性發生改變;二是鋼板與混凝土脫離后,粘結接觸面被破壞,鋼板無法和凝固的混凝土在此粘結嵌固;三是鋼板的防腐蝕鍍層受高溫氧化破壞,需重新刷涂防腐涂料,施工困難。特別是閉口板板肋為幾乎閉合構造,無法修復。
3.2.4.現場鋼筋綁扎繁瑣,鋼筋間距及混凝土保護層厚度不易控制,需現場焊接短鋼筋以控制保護層,采用墊塊時施工質量難以保證。
3.2.5. 單向板設計,只能通過增加整體鋼板厚度才能滿足較大跨度樓板施工階段受力,造成材料浪費;雙向板施工不便,必須犧牲肋高以下混凝土及板厚。
3.2.6. 管線敷設施工時,垂直與板肋敷設須放置在板肋上部,對于板厚較小的樓板會影響到上部鋼筋施工空間。
3.2.7.鋼板有防腐年限要求,鍍鋅層厚度要求高,但會增加材料成本。在施工時需對端部做除鋅處理,否則將影響栓釘焊接質量。
3.2.8.栓釘穿透鋼板與梁焊接后,焊點周邊至少8mm內鋼板及鍍鋅層將被高溫破壞,并以點帶面使端部鋼板被逐漸腐蝕,栓釘失去了固定壓向鋼板的作用,將會影響使用階段壓型鋼板的錨固及與混凝土接觸面發生滑移,從而影響到樓板的實際承載能力。
3.2.9.由于考慮到其抗火及防腐方面的缺陷,設計師在設計時一般都會考慮在板底加配抗火鋼筋(或稱溫度鋼筋,作為火災發生或的儲備受力鋼筋),加上分布鋼筋、支座負筋等,在施工現場還需綁扎50~70%左右的現場鋼筋,施工繁瑣,所需人工量較大,綜合造價較高。
3.2.10.目前已經應用第三代鋼樓承板產品,第二代組合壓型鋼板市場逐漸縮小,對于防火及防腐要求較高的項目,加上設計師及業主的認可,將會選擇有實質性改進的第三代鋼樓承板產品——鋼筋桁架樓承板。
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