可拆底模钢筋桁架楼承板在钢结构装配式住宅中的应用

2024-05-21杨震徐晗陈万里段坤朋

中国建筑金属结构 2024年4期

杨震，徐晗，陈万里，段坤朋

（1.浙江中天恒筑钢构有限公司，浙江杭州 310008；2.中天建设集团有限公司，浙江杭州 310009）

0 引言

钢结构装配式住宅是装配式建筑的一种，是以钢结构体系为主、局部采用组合结构或混凝土结构作为主体结构体系，配套建筑围护系统、装饰装修系统和机电设备系统的住宅，是推进新型建筑工业化的重要路径之一[1-3]。

钢筋桁架楼承板是钢结构装配式住宅常用的楼板形式[4]，王振昊等[5]站在施工质量提升的角度探讨了钢框架结构与桁架楼承板施工技术，许浩波等[6]提出了解决钢筋桁架楼承板裂缝的工艺方法，张宇昕[7]通过有限元分析得到楼承板施工极限荷载和无支撑最大跨度以减小楼承板挠曲变形。

本文在此基础上，以杭州某钢结构装配式住宅项目为案例，总结了不同形式的钢筋桁架楼承板的优缺点，提出了竹胶木合板底模更适用于钢结构住宅，并总结了关键施工技术和质量通病治理措施。

1 工程概况

杭州某装配式建筑项目包含住宅和商业综合体、临街商业建筑（如图1 所示），其中5 幢住宅地上建筑面积约12 万m2，地下2 层。1 幢住宅建筑高度为48.8m，其余4 幢住宅建筑高度为98.9m。

图1 项目效果图

该项目装配率要求不低于60%，为了匹配高装配率的要求，5 幢住宅主体结构采用钢框架－钢板剪力墙结构体系。竖向构件主要为矩形钢管内灌注密实混凝土柱，钢梁主要为窄翼缘H 形钢梁，减少露梁露柱。楼板全部采用钢筋桁架楼承板，减少支撑架搭设。

2 不同形式钢筋桁架楼承板对比

2.1 传统钢筋桁架楼承板

钢筋桁架楼承板主要由钢筋桁架、底模组成，是将混凝土楼板中的受力钢筋在工厂中加工成稳定的三角钢筋桁架梁形式，然后再与镀锌钢板电阻点焊为一体的钢楼承板产品，如图2 所示。钢筋桁架楼承板可以在工厂采用机械高效率、高质量组拼，减少现场钢筋绑扎工作量，同时可减少现场支模，机械化程度高、施工速度简单便捷。

图2 传统钢筋桁架楼承板

该楼承板的缺点比较明显，即底模拆卸困难。镀锌钢板底模长时间使用局部容易生锈，如果勉强拆卸底模，则钢筋桁架腹杆钢筋裸露更易生锈，如图3 所示。楼板下方需做吊顶装饰层才能将底模遮挡，如果保持层高不变，则吊顶层会降低室内净高，影响住宅品质。如果增加层高以增加室内净高，则项目整体造价增加较多。

图3 钢筋桁架楼承板完成后底板缺点

2.2 可拆底模钢筋桁架楼承板

可拆底模钢筋桁架楼承板组合楼板是近年来对传统钢筋桁架楼承板的一种改进创新，楼承板的底模在施工完成后可以拆除，充分满足钢结构住宅高品质要求[8]。

可拆底模钢筋桁架楼承板采用直角桁架，桁架腹杆的下折角不侧向弯曲。同时，相比传统钢筋桁架楼承板增加了核心部件扣件，钢筋桁架与底模的连接方式由原来的电阻焊接改成高强度标准扣件机械组装。楼板混凝土浇筑后，扣件主体埋于楼板内部，扣件外侧通过卡扣或者安装螺栓与底模连接，楼板养护完成只需在楼板底部拆除卡扣或者安装螺栓，即可完成底模的拆卸。

由于底模可拆，且钢筋桁架与底模不需要焊接，因此底模具备承受浇筑混凝土的刚度即可，底模材料选择多样，目前常用的有镀锌钢板、木板、铝合金等。

2.2.1 镀锌钢板底模

在传统钢筋桁架楼承板主要两种部品不变的情况下，设计一种连接扣件，即可做到底模可拆，如图4 所示。镀锌钢板底模的造价低，但是刚度较小容易变形，楼承板与楼承板之间咬合不严密，会导致楼板底面不平整，需要找平抹灰。另外，镀锌底模的镀锌量不稳定，容易锈蚀，重复使用效果不好。

图4 镀锌钢板底模

2.2.2 铝合金底模

铝合金模板近年来越来越多地应用于建筑领域，是以铝合金型材为主要材料，经过机械加工和焊接等工艺制成，具有强度高、变形小的优点，如图5 所示。

图5 铝合金底模

对于施工速度快、户型个性化的住宅项目，铝合金底模高周转率的特点难以全部发挥，造成一次性投入成本较高。

2.2.3 竹木胶合板底模

竹木胶合板是竹篾、竹材单板或小竹条用胶粘贴在胶合板上的一种材料，如图6 所示。其材质坚韧、防潮耐腐、耐热耐寒，硬度及强度高于木材，介于镀锌钢板和铝合金底模之间，可克服镀锌钢板底模变形大的问题。由于竹木胶合板切割、拼接简单，可克服铝合金底模低周转率的问题，造价适中。因此，相比其他两种底模，竹胶木合板底模在钢结构住宅中具有广阔应用空间。

图6 竹木胶合板底模

3 可拆卸底模钢筋桁架楼承板关键施工技术

3.1 施工工艺流程

施工准备→楼承板排版深化→楼承板吊装→楼承板铺设→支座钢筋焊接→栓钉焊接→二次钢筋绑扎→封边→水电预埋、洞口处理→临时支撑搭设→混凝土浇筑、养护→底模拆除。

3.2 关键施工要点

3.2.1 施工准备

根据施工图，结合安装节点，进行深化设计，并做出排版图，一般是按开间进行分批加工。

3.2.2 楼承板吊装

将一个开间的楼承板打包为一捆或多捆相邻摆放，采用第一榀正放，第二榀倒插放在第一榀上的方法，逐层摆放，每层桁架钢筋处插入防滑钢筋，同时配备专用吊装胎具，减少吊装引起的变形。

使用起重设备将楼承板吊至所属开间位置，楼承板两端支承在钢梁上，如图7 所示。

图7 楼承板按开间摆放

3.2.3 楼承板铺设

为提高整体工期，在钢结构安装时进行穿插楼承板施工，楼承板遇钢结构焊缝位置不铺设，在钢结构焊接并检测合格后，进行第二次铺设，如图8 所示。

图8 楼承板铺设

3.2.4 支座钢筋焊接

将支座钢筋焊于钢梁上，钢柱、剪力墙等无钢梁支撑位置，预先焊接角钢，将楼承板焊接于角钢上表面，如图9 所示。

图9 支座钢筋焊接

3.2.5 栓钉焊接

根据定位放线，确定焊接位置，并对该点进行除锈、除漆、除油污处理，并确保使施焊点局部平整。焊接时，将保护瓷环摆放就位，按照规定施焊。焊后清除瓷环，以便于检查。

3.2.6 二次钢筋绑扎

楼承板铺设一定面积后，设置楼板支座连接筋、加强筋及负筋。

同向铺设的楼承板之间，顺向搭接筋按上部间距200mm、下部间距100mm 搭设，搭接筋应分别与钢筋桁架上下弦钢筋绑扎固定。

垂直方向铺设的楼承板平之间，分布筋兼做搭接筋，搭接筋应分别与钢筋桁架上下弦钢筋绑扎牢固，如图10 所示。

图10 二次钢筋绑扎

3.2.7 封边

边模板安装时应拉线校直，调节适当后利用钢筋一端与栓钉点焊，一端与边模板点焊，将边模固定，边模板底部与钢梁的上翼缘点焊间距300mm。

3.2.8 水电预埋、洞口处理

建筑施工预留洞口大于200mm 时，排版生产制作已预留，其余小洞口均现场处理。

楼承板中敷设管线，宜采用柔韧性较好的材料。由于钢筋桁架间距有限，应尽量避免多根管线集束预埋，尽量采用直径小一点的管线，分散穿孔预埋。电气接线盒的预留预埋，事先将其在底模上固定，钻孔应小心，避免钢筋桁架楼承板的变形，影响外观或导致漏浆。

3.2.9 临时支撑搭设

是否搭设临时支撑与钢筋桁架的型号和楼承板跨度有关，应按设计要求执行，如图11 所示。若考虑减少临时支撑，加快施工速度和降低措施费，可适当改变钢筋桁架型号，例如将TD3-90型改为TD4-90 型的钢筋桁架，提高不设支撑架的开间跨度。

图11 临时支撑搭设

3.2.10 混凝土浇筑、养护

严格按照规范及施工方案进行混凝土浇捣、养护，未达到设计抗压强度前，不得在楼面上附加任何其他荷载。

3.2.11 底模拆除

楼承板混凝土强度达到要求后，使用电动机械拆除法依次拆除底模，如图12 所示。底模可重复用于后续楼承板加工、使用。

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图12 底模拆除

4 质量通病治理措施研究

4.1 钢柱周边裂缝控制措施

钢柱四周斜向钢筋施工困难，容易造成该部位楼板裂缝。因此，对常用的构造措施进行优化，如图13 所示将2 根平行于钢柱柱边与3 根斜向钢筋优化为5 条平行于钢柱的钢筋，降低该部位裂缝风险。

图13 钢柱周边钢筋优化前后示意图

4.2 降板楼板底部平整度差

原楼板降板10mm 连接节点的弯折钢板尺寸小、易变形，楼承板支撑稳定性不足，造成楼板底部平整度差，甚至漏浆的质量问题。

因此，将降板开间的楼承板钢筋桁架水平筋替换成95mm×15mm×4mm 厚度铁片，竖筋长度根据铁片厚度调整，将钢筋桁架支撑于钢梁的同时，实现降板10mm 的效果，如图14 所示。

图14 降板措施优化前后示意图

4.3 楼板表面平整度差

楼板表面沿钢筋桁架方向出现线状凸起问题，表面平整度差，如图15 所示。凿开凸起部分发现钢筋保护层厚度满足要求，分析原因为钢筋桁架刚度明显大于另一方向分布筋，导致两个方向的钢筋挠度不一致，同时，由于混凝土塌落度较大导致混凝土收缩大，综合两种原因产生楼板表面线状凸起的质量问题。

图15 楼板表面现状凸起

因此在使用钢筋桁架楼承板时，需控制混凝土塌落度，如有必要可进行小样品试验确定合理的混凝土塌落度，如图16所示。尤其当选用钢筋直径较大、桁架高度较大的钢筋桁架型号时，需重点关注此问题。

图16 改善后楼板表面效果

4.4 水电预埋洞口处理

当水电PVC 管或金属管钢筋桁架碰撞时，在无法避开钢筋桁架的情况下，钢筋钢架需切割，在底部无支撑架时，该块楼承板在混凝土重量下容易掉落。针对此问题，在切割钢筋桁架时，每个钢筋桁架切割1 ～2 根钢筋，尽量避免切割整个桁架的3 根钢筋。钢筋桁架被切断的位置，在垂直钢筋桁架方向的PVC 管或金属管两侧，离切断位置最近的分布筋与钢筋桁架上弦和下弦点焊，且至少和5 个钢筋桁架点焊，如图17 所示。当预留洞口较大时，可采用挤塑板、钢丝网等方式，在楼板浇筑完以后再切割钢筋桁架，减少楼板浇筑前对钢筋桁架的破坏，影响楼板质量。