装配式结构设计 课件 第五章 装配式钢结构楼屋盖和墙板体系

第5章

装配式钢结构楼屋盖和墙板体系目录1.钢筋桁架楼承板的构造与计算2.叠合板的构造3.外墙围护墙板的构造及连接4.内隔墙的构造及连接(1)钢筋桁架位于钢筋桁架下边，作为模板用的微肋压型钢板。(2)底板以钢筋为桁架上弦、下弦及腹杆，通过电阻点焊连接而成的桁架，提供楼板施工阶段的刚度，代替楼板使用阶段的受力钢筋。钢筋桁架楼承板构造示意图腹筋上弦钢筋下弦钢筋底板钢筋桁架间距桁架高度ht保护层厚度c钢筋桁架底板钢筋桁架楼承板浇筑完成的钢筋桁架楼承板5.1.1

钢筋桁架楼承板的构造5.1.1

钢筋桁架楼承板的构造楼板的结构层厚度h一般楼板厚度h=100mm-300mm不等。楼板的保护层厚度c一般框架结构，板保护层厚度为15mm。钢筋桁架楼承板的高度选择

楼板厚度h桁架高度ht保护层厚度c保护层厚度c钢筋桁架楼承板的选用应进行施工和使用两阶段设计。根据楼板厚度、跨度、使用荷载情况等查表选取相对应的楼承板型号。单向连续板的支座负筋、双向板垂直于钢筋桁架方向的板底钢筋及支座负筋均应按计算确定。钢筋桁架楼承板的选用与设计说明

5.1.2

钢筋桁架楼承板的选型常用的钢筋桁架楼承板型号5.1.2

钢筋桁架楼承板的选型常用的钢筋桁架楼承板型号表格对应的钢筋桁架楼承板横剖面图表格对应的钢筋桁架楼承板纵剖面图5.1.2

钢筋桁架楼承板的选型常用的钢筋桁架楼承板型号5.1.2

钢筋桁架楼承板的选型材料混凝土强度等级不应低于C20。处于室内高湿度或露天环境的结构构件，其混凝土强度等级不应低于C30。强度种类混凝土强度等级C20C25C30C35C40C45C509.611.914.316.719.121.123.11.101.271.431.571.711.81.89

牌号HPB300270270HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HRBF500435435

5.1.2

钢筋桁架楼承板的选型设计基本流程施工阶段验算施工阶段荷载计算施工阶段内力计算楼板挠度验算简支板挠度验算连续版挠度验算使用阶段验算使用阶段荷载计算使用阶段内力计算楼板配筋验算同混凝土结构设计原理5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算1

荷载计算

5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算2

内力计算楼板跨数小于5跨时，取实际跨数计算。楼板跨数大于5跨时，取5跨：两边各取两跨，第3跨代表所有中间跨。等跨连续板跨数超过五跨时，中间各跨的内力与第三跨非常接近，为了减少计算工作量，所有中间跨的内力和配筋都可以按第三跨来处理。使用阶段，模板计算宽度b取1000mm施工阶段，模板计算宽度取钢筋桁架一个单元的宽度b，值等于钢筋桁架间距注：施工阶段计算宽度取钢筋桁架一个单元的宽度b，值等于钢筋桁架间距。b

5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算

恒荷载均布情况下，活荷载不均匀布置时的支座和跨中最大弯矩值如右图所示内力计算-荷载的不利布置5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算3施工阶段挠度验算

5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算楼板支座条件简支板连续板

5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算

形心轴上弦钢筋下弦钢筋

形心轴下弦钢筋上弦钢筋5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算3施工阶段挠度验算

若验算不通过，可在跨中设置临时支撑，再次验算。临时支撑临时支撑：常规的临时支撑做法为在楼承板下增加一道临时型钢次梁或搭设钢管架作为支撑。5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算单跨梁多跨梁弯矩与挠度计算系数5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算5.1.3

钢筋桁架楼承板的计算1CECS273-2010组合楼板设计与施工规范两块钢筋桁架板纵向连接处，上、下弦部位应布置连接钢筋，连接钢筋应跨过支承梁并向板内延伸，且应满足下列要求。钢筋桁架楼承板的构造应符合下列要求：

支座处钢筋构造上弦连接钢筋下弦连接钢筋分布钢筋

负弯矩区长度上弦连接钢筋5.1.4

钢筋桁架楼承板的构造要求钢筋桁架楼承板的构造应符合下列要求：CECS273-2010组合楼板设计与施工规范

≥50(75)≥50(75)1支座处钢筋构造上弦连接钢筋下弦连接钢筋分布钢筋

负弯矩区长度下弦连接钢筋钢筋桁架组合楼板板底垂直于下弦杆方向应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010规定配置构造分布钢筋。分布钢筋5.1.4

钢筋桁架楼承板的构造要求钢筋桁架楼承板的构造应符合下列要求：CECS273-2010组合楼板设计与施工规范楼承板在钢梁上的支承长度不应小于50mm，在设有预埋件的混凝土梁上的支承长度不应小于75mm。钢筋桁架楼承板与钢梁连接，板端头与钢梁熔透点焊，中间采用栓钉与钢梁穿透熔焊。2≥50(75)≥50(75)板端头与钢梁熔透点焊栓钉栓钉5.1.4

钢筋桁架楼承板的构造要求算例次梁间距为3.6m；楼板厚度120mm；混凝土强度为C30；结构平面布置见下图。恒载中，楼板自重通过计算确定，附加恒载取0.75kN/m2，活载取2kN/m2。5.1.5

钢筋桁架楼承板算例（1）使用阶段验算

设计条件选用5跨单向连续板进行计算

5.1.5

钢筋桁架楼承板算例由题可知，板的厚度为120mm，次梁间距为3.6m，根据钢筋桁架楼承板型号表可选择TD6-90板，其连续板施工阶段最大适用跨度为4200mm，满足要求。

采用TD6-90板，经查表可知：90mm单位桁架用钢量14.560kg/m2上弦钢筋直径12mm底部镀锌钢板用钢量4.22kg/m2下弦钢筋直径10mm钢筋桁架楼承板的计算4由题可知，板的厚度为120mm，次梁间距为3.6m，根据钢筋桁架楼承板型号表可选择TD6-90板，其连续板施工阶段最大适用跨度为4200mm，满足要求。根据《建筑结构荷载规范》，永久荷载分项系数取1.3，可变荷载分项系数取1.5。

采用C30混凝土，经查表可知：

采用HRB400钢筋，经查表可知：采用TD6-90板，经查表可知：90mm单位桁架用钢量14.560kg/m2上弦钢筋直径12mm底部镀锌钢板用钢量4.22kg/m2下弦钢筋直径10mm钢筋桁架楼承板的计算41）荷载计算

钢筋桁架楼承板的计算42）内力计算设计方法：采用线弹性分析法，取五等跨连续板

M1M2M3M4M5计算第一跨和第三跨的跨中最大弯矩M1和M3，活荷载应按图1布置；恒载满跨布置；图1M1、M3最不利活荷载布置计算第二跨的跨中最大弯矩M2，活荷载应按图2布置；图2M2最不利活荷载布置通过查表可知：

A、跨中最大弯矩计算：M1M2M30.0780.0330.0460.10.0790.085弯矩值钢筋桁架楼承板的计算42）内力计算

MAMBMCMDMEMF计算第二支座的最大弯矩MB，活荷载应按图1布置；恒载满跨布置；计算第三支座的最大弯矩MC，活荷载应按图2布置；

图1MB最不利活荷载布置图2MC最不利活荷载布置通过查表可知：MBMC0.1050.0790.1190.111弯矩值钢筋桁架楼承板的计算43）配筋计算配筋计算简图如右所示：bh

18875钢筋桁架楼承板的计算43）配筋计算

钢筋桁架楼承板的计算43）配筋计算

钢筋桁架楼承板的计算44）配筋率验算

钢筋桁架楼承板的计算4（2）施工阶段验算如图所示，根据结构布置，选用跨度为7.2m和3.6m两种楼板，施工阶段7.2m楼板按照两跨连续板验算，3.6m楼板按照单跨简支板验算。钢筋桁架楼承板的计算4单跨简支板施工阶段验算

设计条件

188钢筋桁架楼承板的计算4根据《建筑结构荷载规范》，永久荷载分项系数取1.3，可变荷载分项系数取1.5。

采用C30混凝土，经查表可知：

采用HRB400钢筋，经查表可知：采用TD6-90板，经查表可知：90mm单位桁架用钢量14.560kg/m2上弦钢筋直径12mm底部镀锌钢板用钢量4.22kg/m2下弦钢筋直径10mm单跨简支板施工阶段验算根据《建筑结构可靠度设计统一标准》，结构重要性系数取0.9。钢筋桁架楼承板的计算41）荷载计算

钢筋桁架楼承板的计算4恒载计算：施工阶段活载计算

工况一计算简图

工况二计算简图施工活荷载，采用均布荷载为1.5kN/m2和跨中集中荷载沿板宽为2.5kN/m中较不利者，不考虑二者同时作用。钢筋桁架楼承板的计算4

2）挠度验算

钢筋桁架楼承板的计算4钢筋桁架楼承板的计算4单跨梁两跨连续板活荷载计算

跨中最大正弯矩计算简图

支座最大负弯矩计算简图

跨中最大正弯矩计算简图支座最大负弯矩计算简图钢筋桁架楼承板的计算4

2）挠度验算

工况一最大挠度计算简图钢筋桁架楼承板的计算4

2）挠度验算

工况二最大挠度计算简图钢筋桁架楼承板的计算4

两跨连续板施工阶段验算

设计条件

188钢筋桁架楼承板的计算4根据《建筑结构荷载规范》，永久荷载分项系数取1.3，可变荷载分项系数取1.5。

采用C30混凝土，经查表可知：

采用HRB400钢筋，经查表可知：采用TD6-90板，经查表可知：90mm单位桁架用钢量14.560kg/m2上弦钢筋直径12mm底部镀锌钢板用钢量4.22kg/m2下弦钢筋直径10mm两跨连续板施工阶段验算根据《建筑结构可靠度设计统一标准》，结构重要性系数取0.9。钢筋桁架楼承板的计算42）挠度验算

钢筋桁架楼承板的计算41）荷载计算

工况一最大挠度计算简图

（2）挠度验算

钢筋桁架楼承板的计算4工况二最大挠度计算简图

钢筋混凝土叠合板是一种由预制底板加上后浇混凝土层叠合而成的楼板结构。目前常用的叠合板类型主要包括有钢筋桁架叠合板，带肋预应力叠合板，预应力空心叠合板等等。叠合板的施工过程：先将在工厂中标准化生产而成的预制底板在工地现场吊装到位，而后绑扎好现浇层的板面钢筋并布置好必要的水电管线，最后在预制底板板面现浇一层混凝土，预制底板同现浇混凝土层叠合在一起，共同作用，共同受力。钢筋桁架叠合板带肋预应力叠合板预应力空心叠合板叠合板的类型钢筋桁架叠合板下部采用钢筋桁架预制板、上部采用现场后浇混凝土形成的叠合板，用于楼板、屋面板。当板厚较大时，叠合楼盖也可做成“空心”叠合板，比较简单的办法在桁架筋之间铺聚苯乙烯板，既作为顶面叠合层的模板，也提高了楼板的保温和隔声性能。5.2.1

钢筋桁架叠合板带肋预应力叠合板由预制带肋预应力底板与非预应力现浇混凝土叠合而成。根据肋的形式可分为：矩形肋叠合板T形肋叠合板相比于钢筋桁架预制底板，带肋预应力底板施工阶段抗弯刚度较大，大跨度时可以自承重，性能有所改善。矩形肋肋上预留孔预应力钢筋横向穿孔钢筋折线钢筋叠合层混凝土预应力钢筋5.2.2

带肋预应力叠合板预应力空心叠合板预应力空心楼板与现浇混凝土叠合层的结合。预应力空心叠合板在板内留有孔洞，不会显著减小板的强度但可以明显的减轻恒载。预应力空心叠合板隔音较好，造价也较低，但跨度不能太大，否则板的厚度太厚而降低楼层净高。由于预制底板较厚，叠合层厚度在整体厚度中所占比重较小，叠合层的叠合效应不明显，一般按单向板受力设计。5.2.3

预应力空心叠合板蒸压加气混凝土板（AAC板）具有轻质高强、耐火、隔热、隔音、装配化程度高、产品精度高、施工安装便捷、能适应大的层间变形、抗震性能好等诸多优点。目前已广泛应用于装配式结构外围护体系中。蒸压加气轻质混凝土板钢筋网片轻质混凝土某装配式钢结构住宅5.3.1

外围护墙板的构造钢筋自动焊接生产过程产业化钢筋网片成型钢筋入模注浆、预养、发气板材切割切割完成，入窑蒸养5.3.1

外围护墙板的构造结构外围护系统除结构墙板外，还需在墙板外做外墙饰面，主要包括防水层、找平层、保温装饰一体化板等，具体做法可根据图集选取。AAC板一体化外墙外侧做法外墙板外侧专用嵌缝剂专用防水界面剂防水找平层粘结层保温装饰一体化板5.3.1

外围护墙板的构造（1）钩头螺栓节点钩头螺栓节点设有通长角钢与梁焊接钩头螺栓一端用螺帽固定钩头部分与角钢焊接连接钩头螺栓ALC板材开孔通长角钢钩头螺栓垫片螺母5.3.2

外围护墙板与主体结构连接钩头螺栓节点安装过程主体梁和楼板处分别焊上通长角钢连接件预先在墙板连接处打孔，将钩头螺栓穿过孔洞，一边用螺帽拧紧。将墙板预装如通长角钢附近，最后将钩头螺栓的弯钩处焊在角钢连接件上完成安装。焊接通长角钢墙板打孔钩头螺栓螺栓插入墙板拧紧螺栓焊接完成安装5.3.2

外围护墙板与主体结构连接（2）钢管锚节点钢管锚螺栓角钢或连接件固结在主体结构上，墙板内预置钢管。钢管与直型螺栓连接，并通过直型螺栓将墙板与专用板的一端连接将专用压板的另一端搭接在角钢上，拧紧螺栓。以上两种连接节点均属于刚性连接节点，该类型节点将外墙板与主体结构连接成为整体，外墙板与主体结构一同受力变形。开孔钢管锚螺栓连接件钢管锚角钢5.3.2

外围护墙板与主体结构连接将上下连接件分别固定在主体梁和楼板处；在墙板连接处和墙板的侧面打孔，将专用连接杆穿入侧面直至墙板中心处；将墙板预装到连接件处，将螺栓穿过钢压板，对准之前穿入长杆的螺孔之后拧紧螺栓，最后将压板和连接件焊在一起。焊接上下连接件墙板打孔钢管锚螺栓对位安装拧紧螺栓焊接完成安装钢管锚节点安装过程5.3.2

外围护墙板与主体结构连接NDR滑移节点属于柔性连接节点，外墙板与主体结构之间允许有一定的相对位移。墙板与钢梁新型连接节点上下均节点采用分段角钢；上部节点长肢开大圆孔，下节点长肢开水平向的长圆孔；墙板内预留洞口，利用专用钢管、专用螺杆与专用连接杆紧固连接。构造（3）NDR滑移节点5.3.2

外围护墙板与主体结构连接将上连接件与下连接件分别固定在主体梁和楼板处；在墙板连接处和墙板的侧面打孔，将专用连接杆中带有螺纹的螺栓穿入正面孔位，较长铁杆穿入侧面，两者对位令长杆穿过螺栓上的孔洞完成现场预埋；将墙板与连接件相连，带有螺纹的杆伸出连接件孔洞，拧上螺栓固定，上下连接方式相同。焊接上连接件焊接下连接件墙板打孔专用连接螺栓对孔完成安装NDR滑移节点安装过程5.3.2

外围护墙板与主体结构连接上部的连接件与梁相连的一侧留有长孔与墙板相连一侧预留了竖向长孔，下部连接件同理预留了竖向长孔连接节点处的墙板两侧夹有钢板，均通过直螺栓连接构造通过预留长孔适应结构变形，也属于柔性连接节点两侧的夹板能更好地保证墙板平面外的稳定性墙板生产时无需预埋件，更利于标准化生产优势（4）自主创新：夹板式滑移节点5.3.2

外围护墙板与主体结构连接将上连接件与主体梁用螺栓固定在一起，下连接件固定在楼板处；安装墙板时，确定好连接件孔的位置，在相应墙板处打孔；夹板放在墙板两侧，与连接件一起固定，由里至外的顺序为连接件、里侧夹板、墙板和外侧夹板，均通过螺栓拧紧连接在一起，上下连接件与墙板连接方式相同。打孔固定上连接件固定下连接件墙板打孔直螺栓内部连接外部拧螺栓安装完成夹板式滑移节点安装过程5.3.2

外围护墙板与主体结构连接刚性节点：钩头螺栓节点钢管锚节点柔性节点：NDR滑移节点夹板式滑移节点墙板连接节点侧视图内部图侧立面钢管锚节点NDR滑移节点夹板式滑移节点钩头螺栓节点按照8度多遇地震（PGA=0.07g）、8度（0.3g）多遇地震（PGA=0.11g）、8度设防地震（PGA=0.2g）、8度（0.3g）设防地震（PGA=0.3g）、8度罕遇地震（PGA=0.4g）、8度（0.3g）罕遇地震（PGA=0.51g）、9度罕遇地震（PGA=0.62g）、极罕遇地震（PGA=0.8g）极罕遇地震（PGA=1.0g）峰值加速度进行单向、双向和三向地震试验。完成国内首个设置四种柔性及刚性墙板连接节点的五层钢框架振动台试验为验证外围护墙板与主体结构连接节点抗震性能5.3.2

外围护墙板与主体结构连接墙板振动台试验，EL-CENTRO波双向地震作用（PGA=1.0g）5.3.2

外围护墙板与主体结构连接钩头螺栓节点钢管锚节点NDR滑移节点试验现象钩头螺栓节点处周围墙板有轻微裂缝；钢管锚节点处周围墙板发生开裂；NDR滑移节点螺杆产生微小滑移；夹板式滑移节点螺杆产生微小滑移。位移角接近1/100，相当于设防地震夹板式滑移节点钩头螺栓节点NDR滑移节点钢管锚节点试验现象钩头螺栓节点处周围墙板裂缝明显，节点性能降低；钢管锚节点处周围墙板大面积碎块脱落，节点失效；NDR滑移节点滑移现象明显，节点保存完好；夹板式滑移节点滑移现象明显，节点保存完好；夹板式滑移节点位移角接近1/50，相当于罕遇地震试验现象5.3.2

外围护墙板与主体结构连接在地震作用较大时，两种刚性连接节点墙板（钩头螺栓节点墙板、钢管锚节点墙板）在连接处因应力集中而发生破坏；两种柔性连接节点墙板（NDR滑移节点墙板、夹板式滑移节点墙板）利用节点滑移机制有效保护墙板，具有良好的完整性。试验后模型整体图试验结论5.3.2

外围护墙板与主体结构连接蒸压加气混凝土板内隔墙轻质条板内隔墙轻钢龙骨石膏板内隔墙与传统的砌块相比，预制内隔墙板在其单位面积内的质量更轻、施工效率更高；同时其具有强度较高、隔热、防水等性能，可根据需求调整墙体，符合建筑的多样性要求。装配式建筑中的内隔墙可采用预制内隔墙板常用的内隔墙板内隔墙的种类轻质条板面密度不大于190kg/m2，长宽比不小于2.5，采用轻质材料或大孔洞轻型构造制作的，用于非承重内隔墙的预制条板，简称轻质条板。5.4.1

轻质条板内隔墙轻质混凝土空心（实心）条板内隔墙轻质条板根据条板材质，可主要分为以下三类：以普通硅酸盐水泥或低碱硫铝酸盐水泥等为主要原料，以低碳冷拔钢丝或短切玻璃纤维增强，工厂预制生产的空心或实心条板。具有很好的隔声、防火、防水、保温性能，强度高、施工方便。水泥空心条板内隔墙以低碱硫铝酸盐水泥或快硬铁铝酸盐水泥、膨胀珍珠岩、粉煤灰等为主要原料，以耐碱玻璃纤维涂塑网格布为增强材料制成的空心条板。具有较好的隔声、防火、防水性能，轻质、施工方便，可组装成单层、双层隔墙。石膏空心条板内隔墙采用建筑石膏、膨胀珍珠岩等为主要原料，以中碱玻璃纤维涂塑网格布或短切玻璃纤维增强制成的空心条板。具有较好的隔声、防火性能，轻质、施工方便，可组装单层、双层隔墙。5.4.1

轻质条板内隔墙轻质条板平面图根据建筑需求，可组装双层条板，并内置吸声材料等，提高墙板性能。5.4.1

轻质条板内隔墙轻质条板与主体结构连接节点1号L型钢板卡2号L型钢板卡U型钢板卡5.4.1

轻质条板内隔墙蒸压加气混凝土内隔墙板（AAC板）构造与外墙板类似，但与主体结构连接方式不同。主要有U型卡法、直角钢件法、钩头螺栓法和管卡法。5.4.2

蒸压加气混凝土板内隔墙U型卡法蒸压加气混凝土内隔墙板（ALC板）构造与外墙板类似，但与主体结构连接方式不同。主要有U型卡法、直角钢件法、钩头螺栓法和管卡法。两面点焊U型卡，每两块板缝处设一个M10锚栓钢梁楼板U型卡，每两块板缝处设一个5.4.2

蒸压加气混凝土板内隔墙直角钢件法与钢梁点焊直角钢件，每块板端设一个M10锚栓钢梁楼板自攻螺钉自攻螺钉直角钢件，每块板端设一个蒸压加气混凝土内隔墙板（AAC板）构造与外墙