钢结构住宅新型可拆卸钢筋桁架楼承板制研

1、钢结构住宅新型可拆卸钢筋桁架楼承板制研中建钢构有限公司GS-Building QC小组一、 工程概况效果图工程简介Ø 项目名称：中建钢构西部大区白领公寓 Ø 项目地址：成都天府新区 Ø 绿色设计：国家绿色设计三星级Ø 施工单位：中建钢构有限公司Ø 结构类型：钢框架结构，构件形式为箱型柱、H型钢梁，材质为Q235B或Q345BØ 建筑面积：15153；建筑层数： 11层Ø 外墙：ALC条板+保温装饰一体板Ø 内墙：ALC条板Ø 楼板：可拆卸钢筋桁架楼承板二、 QC小组概况2.1 QC小组简介小组名称中建钢构

2、有限公司GS-Building QC小组成立时间2016年7月课题类型创新型课题名称钢结构住宅新型可拆卸钢筋桁架楼承板制研小组人数10人小组组长赵楠小组注册号ZJGG-XB-XMB-007注册日期2016年6月课题注册号ZJGG-XB-XMB-QC-007活动频率每周2次，每次不少于2h小组活动次数24活动时间2016年7月2017年1月TQC教育时间人均60h以上审核人:赵楠 制表人:刘凡森 制图时间:2016年7月8日2.2 QC小组成员表序号姓名性别毕业学校学历职务组内职务组内分工接受TQC教育时间1赵楠男重庆大学博士部门经理组长制定方案60小时2邵校男中国地质大学（武汉）本科业务经理副

3、组长活动组织60小时3王荣男重庆大学硕士业务主办副组长活动组织60小时4刘凡森男中南大学本科业务主办组员技术指导60小时5李天宇男重庆大学硕士业务经理组员活动策划60小时6刘翠女重庆大学本科高级经理组员技术指导60小时7范彩霞女北京科技大学硕士业务经理组员技术指导60小时8王嘉男湖南大学本科业务主办组员活动实施60小时9李志聪男东北林业大学本科业务主办组员活动实施60小时10任磊磊男西南交通大学本科业务主办组员活动实施60小时 审核人:赵楠 制表人:刘凡森 制图时间:2016年7月8日2.3 QC小组活动进度计划阶段活动计划时间2016.7.82016.8.122016.9.202016.10

4、.102016.11.302016.12.102017.1.20计划进度实际进度P选择课题设定目标提出方案并确定最佳方案制定对策D对策实施C确认效果效果检查A标准化总结与打算 审核人:王荣 制表人:李天宇 制图时间:2016年7月6日三、 选题理由3.1选择课题理由（一）：解决质量通病为提高混凝土构件的表面平整度。节省构件面层抹灰工序，节省水泥、砂子等建筑材料。避免抹灰层易出现的“空、鼓、裂”的质量通病。3.2选择课题理由（二）：响应国家号召采用装配可拆式桁架板，模板循环利用，减少模板木材的使用量，保护有限的森林资源。符合国家节能、环保、装配化、产业化的政策要求。3.3选择课题理由（三）： 可

5、拆卸楼板体系优势明显2016年7月8日-8月12日期间，QC小组成员根据相关规范要求及楼承板体系分类，结合目前现有条件，通过“头脑风暴法”集思广益的对楼承板体系方案展开激烈讨论。将现浇楼承板体系、普通钢筋桁架楼承板体系与可拆卸钢筋桁架楼承板体系加以归类、汇总。并绘制如下亲和图： 审核人:邵校 制图人:刘凡森 制图时间:2016年8月12日图1 方案对比亲和图按使用功能分为普通钢筋桁架楼承板体系和可拆卸钢筋桁架楼承板体系。普通钢筋桁架楼承板体系的压型钢板底模不可拆除，可拆卸钢筋桁架楼承板实现了底模的可拆卸及循环利用，QC小组再次分析施工效率、经济性、环保等方面进行初步认证，通过汇总讨论结果得出以

6、下亲和图。 审核人:邵校 制图人:刘凡森 制图时间:2016年9月10日图2 方案对比亲和图四、 设定目标4.1确定目标QC小组根据上述分析，经与业主、设计院、监理及QC小组成员共同讨论研究，确定目标为：研制一种新型可拆卸钢筋桁架楼承板，板的表面平整度好。4.2确定目标值可拆卸钢筋桁架楼承板表面平整度控制在5mm以内，一次验收合格率达到98%；4.3目标可行性分析（1）本QC小组由1名博士，3名硕士，6名学士组成，在公司具有较强的研发能力、专业能力和丰富的科研经验及理论基础；（2）公司在绿色建筑研发领域投入大，本课题得到公司各级领导及相关部门的一致认可及积极配合，有充足的资金和资源保障；（3）

7、国内已有许多钢筋桁架楼承板的研究成果，可资借鉴；（4）只要本课题中可拆卸钢筋桁架楼承板研制完成，通过多次试验即可达到98%的合格率。五、 提出方案并确定最佳方案5.1提出方案2016年9月QC小组在项目部会议室召开方案研讨会，从技术特点、施工方案、操作要求等方面入手，共提出了三种可拆卸钢筋桁架楼承板的构造方案。5.1.1方案一：可拆卸钢筋桁架楼承板一钢筋桁架楼承板一由钢筋桁架、模板和支承扣件组成，如图所示，支撑扣件包括钩头、带孔支承垫片、连接螺杆、调节螺母、带孔传力钢轴和支承扳手。如图所示：图3可拆卸钢筋桁架楼承板一该楼承板是在模板上设置有若干通孔，支承扣件的连接螺杆和钩头穿过通孔后连接在钢筋

8、桁架上，支承扣件下方则依次设置带孔支承垫片、支承扳手、带孔传力钢轴和调节螺母。当浇筑了混凝土楼承板后，松开调节螺母将带孔传力钢轴、支承扳手、带孔支承垫片和所述模板依次拆卸后，再拆除吊挂于腹筋上的钩头和所述连接螺杆。5.1.2方案二：可拆卸钢筋桁架楼承板二钢筋桁架楼承板二是由钢筋桁架、模板、自攻螺钉和塑料卡槽组成。图4 可拆卸钢筋桁架楼承板二该楼承板是将钢筋桁架放置在塑料卡槽上，由自攻螺钉穿过模板与塑料卡槽连接，使得塑料卡槽、模板和钢筋桁架形成一个整体。当浇筑了混凝土楼承板后，松开自动螺钉，拆下模板即可。5.1.3方案三：可拆卸钢筋桁架楼承板三钢筋桁架楼承板三是包括钢筋桁架、底模、T型连接件和支

9、撑件（垫块）组成。构造时，钢筋桁架设置在底模上， T型连接件顶部的两端分别卡合在钢筋桁架的底部，其底部穿过底模并与底模可拆卸的连接，支撑件的底部设有支脚，钢筋桁架的底部支撑在支撑件的槽口内，支撑件的放置在所述底模上。该楼承板通过T型连接件同时固定钢筋桁架底部的两根钢筋，以此减少T型连接件的使用数量。图5 可拆卸钢筋桁架楼承板三图6 可拆卸钢筋桁架楼承板三5.2对比方案，选定方案2016年10月，QC小组根据以上提出的3个方案，在工厂和现场进行试验，试验过程中分析从每个方案的技术特点、工期、经济合理性进行分析，多角度、多方位的考虑。5.2.1技术特点分析序号方案技术特点评分优点缺点1方案一有传力

10、钢轴，能较好的控制楼承板的刚度；通过支承扳手的旋转，能轻松的实现模板的可拆卸。无法保证混凝土保护层厚度；部件容易受力变形，二次使用精度不高；部件种类较多，形式复杂，构造难；楼承板整体自重大，不利于挠度控制。2方案二部件种类较少，构造简单；制造简单方便，部件定位要求低。每个连接件对应一个螺栓，拆模时费时。连接件和护套共同使用，小零件太多；塑料卡槽的承载力较小，且与混凝土材质不同，存在异性填充；塑料卡槽是放置在底模上的，当底模与混凝土楼板分离后，塑料卡槽的底面便会外漏，需要后期进行补浆处理；刚度不足，不能运用在大跨度结构中；自攻螺钉数量多，生产效率低。3方案三采用X型混凝土垫块做支撑件，承载力高，

11、混凝土保护层厚度有保证； 采用T型连接件穿过模板连接在钢筋桁架下弦上，强度高；构造简单，楼板整体性好；螺母将全丝螺杆与混凝土隔离开来，可拆除性较好。T型件上端不可重复利用。表中：表示1分，表示2分，表示3分，分数高者性能优越 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年9月15日5.2.2方案经济性分析序号方案原材料（元/）制作单价（元/）安装单价（元/）综合单价（元/）工程量（元/）总价（万元）评分周转次数评分1方案一55110562211000022132方案二3095752001000020033方案三4710051198100001984表中：表示1分，表示2分，表示3分，分数高

12、者性能优越 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年9月16日5.2.3方案工期分析序号方案制作工期（d）安装工期（d）评分1方案一生产效率：10/（d·人）×20人/d=200/d工 期：10000/200=50d生产效率：50/（d·人）×10人/d=500/d工 期：10000/500=20d2方案二生产效率：14/（d·人）×20人/d=280/d工 期：10000/280=36d生产效率：55/（d·人）×10人/d=550/d工 期：10000/550=18d3方案三生产效率：13/（d

13、83;人）×20人/d=260/d工 期：10000/260=39d生产效率：60/（d·人）×10人/d=600/d工 期：10000/600=17d表中：表示1分，表示2分，表示3分，分数高者性能优越 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年9月23日5.2.4方案选定根据上述分析，QC小组得出以下结论，具体见对比分析表：序号方案技术特点经济性周转次数工期总分结论1方案一6不选用2方案二8不选用3方案三13选用表中：表示1分，表示2分，表示3分，分数高者性能优越审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年9月24日5.3方案实施中必须研究解决的

14、问题通过上述论证，新型可拆卸钢筋桁架楼承板的方案还需要解决好变形挠度控制、相邻模板表面高差控制以及降板、悬挑板处理三个问题。经过小组成员的分析讨论，提出控制方案见附图：审核人:邵校 制图人:刘凡森 制图时间:2016年10月5日图7 方案对比系统图5.3.1 变形挠度控制（1）设置型钢背杠在可拆卸钢筋桁架楼承板上设置若干C型钢背杠，背杠是由左右对称的两根C型槽钢，通过中间的连接钢板焊接构成。背杠设置在底模背面与钢筋桁架相对的一侧，通过T型连接件穿过钢筋桁架和底模固定。并且可以随着模板进行可拆卸的连接。图8 C型钢背杠设置 图9 C型钢背杠（2）设置矩管背杠在可拆卸钢筋桁架楼承板上设置若干矩管背

15、杠，矩管背杠的设置与C型钢背杠的设置基本相同，能随着模板进行可拆卸的连接。图10 矩管背杠设置 图11 型钢背杠（3）设置增设加强筋在可拆卸钢筋桁架楼承板上设置加强筋，加强筋与桁架钢筋方向一致，与桁架形成一体。混凝土浇筑后，成为结构的一部分。 5.3.2确定变形挠度控制方案综上所述，变形挠度控制有三种方案， 对比如下：序号对比项经济合理性加工周期对其他工序的影响装配率强度刚度综合得分选定情况1设置型钢背杠30元/35/人·d大高低9淘汰评分2设置矩管背杠25元/30/人·d小高低10选用评分3增设加强筋50元/20/人·d大低高6淘汰评分表中：表示1分，表示2分，

16、表示3分，分数高者性能优越 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年10月10日通过实验数据对比分析，设置型钢背杠工效低，增设加强筋经济性低，容易引起结构超筋破坏，设置矩管背杠有经济性高，加工周期短、装配率高等特点，本方案采用综合评分最高的设置矩管背杠。5.3.3相邻模板表面高差控制（1）选用优质的竹胶模板选用优质的竹胶模板代替普通木模板，其强度相当于木模板的4-10倍，抗弯曲强度相当于木材8-10倍。在板间拼缝处、表面平整光滑，易脱模，能很好的解决模板拼缝错边问题。（2）设置器加强连接杆在相邻楼承板拼缝处，矩管背杠之间设置横向的加强连接杆，连杠杆通过连接件与背杆螺栓连接，连接件与背

17、杠之间也是通过螺栓连接。图12 连接杆设置 图13 加强连接杆5.3.4确定相邻模板表面高差的控制方案综上所述，模板和梁柱的交接处漏浆有两种方案， 对比如下：序号对比项经济性止浆效果施工便捷性混凝土成型工期综合得分选定情况1选用优质的竹胶模板一般好一般一般短7淘汰评分2设置加强连接杆较好好好好较长8选用评分表中：表示1分，表示2分，表示3分，分数高者性能优越 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年10月12日通过实验数据对比分析，设置器加强连接杆效果好，混凝土成型美观，韧性好等特点，本方案采用综合评分最高的设置加强连接杆。5.3.5降板、悬挑板处理对于悬挑板以及卫生间降板等细部节点

18、，QC小组成员也提出两种解决方案：（1）架设临时支撑通过架设少量的临时支撑解决悬挑过大的板、临时洞口、以及卫生间降板，如下图所示：图14 架设临时支撑（2）设计细部构造在降板区域，采用100*7的角钢与钢梁腹板间断焊接，作为临时性支撑；行钢梁悬挑的楼板，悬挑长度大于300mm且不大于600mm时，采用120*2的角钢固定。5.3.6确定降板、悬挑板的处理方案综上所述，悬挑板以及卫生间降板等细部节点有两种方案， 对比如下：序号对比项经济性安全性标准化成本工期综合得分选定情况1架设临时支撑一般差一般高长6淘汰评分2设计细部构造较好好好低短10选用评分表中：表示1分，表示2分，表示3分，分数高者性能

19、优越 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年10月15日通过实验数据对比分析，重新设计细部节点，经济性好、标准化程度高、工期短等特点，本方案采用综合评分最高的设计细部构造。5.3.7确定最佳方案 审核人:邵校 制图人:刘凡森 制图时间:2016年10月16日图15 方案选定系统图六、 制定对策6.1 制定实施计划序号方案对策目标措施地点完成时间责任人1变形挠度控制设置矩管背杠桁架承载力、整体刚度满足施工要求1.采用静力加载试验；2、采用有限元模拟研究；实验室2016.11.15王荣2相邻模板表面高差控制设置加强连接杆95%模板拼缝表面高差控制在2mm以内。1.设置加强连接杆；2.严

20、格控制施工质量。施工现场2016.11.18邵校3悬挑板、降板处理悬挑板、降板处理1.卫生间降板处理合理；2.悬挑板处理合理；1.采用100*7的角钢与钢梁腹板间断焊接进行卫生间降板的处理；2.平行钢梁悬挑的楼板，增加收边板或增加角钢支撑的两种方式。实验室施工现场2016.11.19刘凡森 审核人:邵校 制表人:刘凡森 制表时间:2016年10月16日七、 对策实施7.1 对策实施一：设置矩管背杠7.1.1措施实施一：采用静力加载试验1. 试验的标准可拆卸钢筋桁架楼承板有四种型号：TDc290、TDC370、TDC4100、TDC4120，其模拟的混凝土板厚分别为120mm，100mm，130

21、mm和150mm。型号参数如表所示：构件编号及相关参数序号楼承板型号钢筋直径(mm)上弦/腹杆/下弦净跨ln (m)备 注aTDc29084.582.11）其中跨距ln为梁间净跨，考虑安装过程中两端支承点位置，构件实际跨度约为ln+100mm；2）钢筋直径：上弦筋/腹筋/下弦筋bTDC370104.582.6cTDC4100105.0103.3dTDC4120105.0103.6 审核人:赵楠 制表人:王荣 制表时间:2016年11月16日2. 试验加载方案采用堆砌实心砖砌块进行加载，在钢筋桁楼承板的中间榀钢筋桁架的上弦钢筋和下弦钢筋粘贴单项电阻式应变片。加载完成后，开始分级卸荷，卸载过程与加

22、载类似，如下图所示：图16 钢筋桁架楼承板变形测点布置图17 实心砖均布加载各楼承板静力加载目标荷载值如下表所示：各楼承板静力加载目标荷载值序号构件编号 混凝土板厚mm混凝土荷载kg目标荷载kg混凝土荷载kN/m2目标荷载kN/m2aTDc2901205778653.04.5bTDC3701005959522.54.0cTDC410013098214353.34.8dTDC4120150123517303.75.3 审核人:赵楠 制表人:王荣 制表时间:2016年11月16日7.1.2实施效果一1.四种跨度的可拆卸钢筋桁架楼承板没有发生屈服，不产生塑性变形，其1/4跨，1/3跨，1/2跨，2/

23、3跨，3/4跨的挠度值及中间榀钢筋桁架的上弦钢筋和下弦钢筋的应力值满足规范要求，以试件TDc2-90为例，如下表所示：试件TDc2-90试验结果荷载级均布荷载值kN/m2四分点变形/mm三分点变形/mm跨中变形/mm上弦筋应力/MPa下弦筋应力/MPa备注Step-10.50.100.080.1411.82.21)四分点及三分点变形取对称测点平均值；2)下弦钢筋应力取对称测点平均值；3)混凝土荷载3.0kN/m2，目标荷载4.5 kN/m2；Step-20.90.130.390.3023.65.3Step-31.40.150.480.4736.610.7Step-41.90.180.640.7

24、749.818.3Step-52.30.770.791.1663.626.8Step-62.80.961.481.547735.3Step-73.31.121.681.9987.843.4Step-83.71.391.942.3499.851.6Step-94.21.752.352.80108.659.8Step-104.72.042.703.18114.666.2Step-115.12.393.113.67119.472.5Step-125.62.593.333.9712078.1审核人:赵楠 制表人:王荣 制表时间:2016年11月16日2.新型可拆卸钢筋桁架楼承板体系，给出四种标准型号。

25、通过静力加载试验对上述四种可拆卸钢筋桁架楼承板体系的承载力及刚度进行探究，发现楼承板体系的挠度变形满足国家规范要求，刚度有一定富余量，钢筋桁架处于弹性工作状态。7.1.3措施实施二：采用有限元模拟研究采用通用有限元软件对本次试验中涉及的四种楼承板构件进行有限元数值仿真分析，钢筋采用双线性随动强化模型，假定为理想弹塑性，不考虑屈服后强化系数。钢筋桁架与木模板间采用自由度耦合方法模拟相互连接。钢筋桁架上下弦筋、连接副及矩管背杠均采用B31梁单元模拟，腹筋采用T3D2杆单元模拟，不考虑其弯矩效应，木模板采用S4R缩减积分壳单元模拟。7.1.4实施效果二有限元模拟的结果与试验结果差异量小，趋势相同，且

26、钢筋桁架均处于弹性工作状态。计算结果与试验数据基本一致。进一步确定四种标准型号的可拆卸钢筋桁架楼承板的变形及应力满足规范要求，并进一步确定新型可拆卸钢筋桁架楼承板的承载力及整体刚度满足国家规范要求。如下图所示：a）TDc2-90试件b）TDc3-70试件c）TDc4-100试件d）TDc4-120试件图18 试件跨中挠度曲线对比a）TDc2-90试件c）TDc4-100试件图19 试件上弦筋应力曲线对比7.2 对策实施二：相邻模板表面高差控制7.2.1措施实施一：设置加强连接杆在相邻楼承板拼缝处，矩管背杠之间设置若干横向的加强连接杆，连杠杆通过连接件与背杆螺栓连接，连接件与背杠之间也是通过螺栓

27、连接，以此增加模板平整度和整体性；图20 连接杆设置前图21 连接杆设置后7.2.2措施实施二：严格控制施工质量建立健全项目质量管理体系，明确岗位质量职责，通过三检制度、样板引路制度、培训教育制度等制度的实施，严控楼承板制作、安装的质量控制。加强技术交底，做好检验试验管理和检验批划分及验收，确保原材料合格，分项工程质量可控。图22 质量控制流程图23 工序验收记录7.2.3实施效果：QC小组对对钢筋桁架楼承板模板拼缝高差进行随机的抽点检查，结果如下：检查验收批次检查项目检查方法标准要求检验批次检查数量合格数量合格率结论相邻模板表面高差游标卡尺2mm二层1616100.00%合格三层151510

28、0.00%合格四层171694.12%合格五层1515100.00%合格六层161593.75%合格七层1717100.00%合格审核人：邵校 制表人：刘凡森 制表日期：2016年11月16日7.3 对策实施三：悬挑板、降板处理7.3.1措施实施一：卫生间降板处理用100*7的角钢与钢梁腹板间断焊接，作为临时性支撑，角钢外侧刷防锈漆，混凝土楼板完成后该部位角钢不拆除。如下图所示：图24 降板处理一图25 降板处理二7.3.2措施实施二：悬挑板处理1.垂直钢梁悬挑的桁架板，悬挑长度不大于7倍的桁架高度时，每50mm增加一道拉结条。2.平行钢梁悬挑的楼板，悬挑长度不大于300mm时，采用2mm厚收

29、边板作为悬挑底模板，每50mm增加一道拉结条。3.平行钢梁悬挑的楼板，悬挑长度大于300mm且不大于600mm时，采用120*2的角钢固定2mm厚的钢板包边，楼板混凝土浇筑完成后达到设计强度100%时，将支撑角钢拆除。如图所示：图26 悬挑板位置处边模及钢梁处理图27平行钢梁悬挑的楼板其支撑角钢的处理7.3.3实施效果：经现场检查，该构造合理，解决了降板区节点构造和悬挑板的承载力问题，保证了混凝土的浇筑质量。八、 效果检查8.1目标达成情况活动结束后，2016年12月份，我们对本工程二层六层的可拆卸钢筋桁架楼承板的施工质量进行检查，共查了100个点，其中相邻模板表面高差合格率为98%，表面平整

30、度合格率为98.5%，满足质量目标要求，新型可拆卸钢筋桁架楼承板试验成功。检查验收汇总表序号质量问题检查点（间）符合要求点（间）合格率（%）不符合要求点（间）不合格率（%）1相邻模板表面高差1009898%22%2表面平整度1009999%11%总和20019798.5%31.5%制表人：邵校 制表日期：2016年12月1日8.2经济效益QC小组从工期、成本等方面对比了本工程可拆卸钢筋桁架楼承板与以往工程不可拆卸钢筋桁架楼承板，对比项目现浇楼板可拆卸钢筋桁架楼承板成本对比直接成本定额编号单位面积金额直接成本单位面积金额其中楼承板产品施工现场费用3-1233-129192.72元/198元/m213761综合单价248.61元/综合单价225元/m2工期对比7天/层 （必须逐层施工）3天/层 （赶工时可3层同时铺设） 人工对比每层施工中需要：4工/100每层施工中需要：1工/100制表人：范彩霞 制表日期