桁架板鋼筋混凝土技術(shù)在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用案例顯示，該技術(shù)能夠有效提升橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與耐久性。以某跨徑為100米的懸索橋?yàn)槔摌蛄翰捎昧髓旒馨邃摻罨炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其上鋪設(shè)了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板，并在板中設(shè)置了桁架系統(tǒng)，以分散荷載并增強(qiáng)整體承載能力。通過計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)采用此技術(shù)后，橋梁的撓度降低了約30%，且在長期使用過程中，桁架板的疲勞壽命提高了40%。該技術(shù)還有助于減少施工成本和縮短工期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
一、桁架鋼筋混凝土的定義與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
- 定義：桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由水泥、骨料、鋼筋等材料組成的復(fù)合材料，其中桁架結(jié)構(gòu)由直桿在端部相互連接而成，這種結(jié)構(gòu)通常用于承受軸向力和減小彎曲，具有結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。桁架鋼筋混凝土疊合板是一種由鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的復(fù)合板材，將兩者有效疊合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，使整體結(jié)構(gòu)具備較好的承載能力和剛度。
- 結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)
- 力學(xué)性能方面：桁架結(jié)構(gòu)在承受軸向力方面表現(xiàn)出色，能夠有效減小結(jié)構(gòu)的彎曲變形，與鋼筋混凝土相結(jié)合后，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。例如在一些大跨度的建筑結(jié)構(gòu)如橋梁、廠房等，能夠滿足大跨度、高承載力的需求，像在橋梁工程中，可有效承擔(dān)車輛荷載等各種作用力，并且能夠保證結(jié)構(gòu)在長期使用過程中的穩(wěn)定性，在高層建筑中能提高建筑的穩(wěn)定性和抗震性能。
- 材料性能方面：混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度，鋼筋則能彌補(bǔ)混凝土抗拉強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，二者組合形成的桁架鋼筋混凝土具有較好的抗壓和抗拉性能。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)耐久性好、防火性能好、成本相對較低，在建筑工程中有較高的性價(jià)比，適合廣泛應(yīng)用于房屋建筑、道路橋梁、水利工程等眾多領(lǐng)域。
二、桁架鋼筋混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域
- 建筑工程領(lǐng)域
- 高層建筑：在高層建筑中，桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可用于構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)或核心筒結(jié)構(gòu)等主要承重體系，其良好的力學(xué)性能能夠有效地將樓層荷載傳遞到基礎(chǔ)，確保建筑物在垂直方向上的穩(wěn)定性。例如上海環(huán)球金融中心作為中國最高的摩天大樓之一，其主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架和桁架結(jié)構(gòu)，抗震性能好、承載力高，在承受大風(fēng)荷載、地震作用等復(fù)雜外力時(shí)能夠保障建筑安全。
- 住宅建筑：普通住宅建筑也廣泛應(yīng)用桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對于住宅中的樓板，桁架鋼筋混凝土疊合板有獨(dú)特的優(yōu)勢。雖然目前存在造價(jià)等方面的挑戰(zhàn)，但如果合理設(shè)計(jì)建筑平面布局、調(diào)整板厚與板跨、考慮預(yù)埋電管對疊合板厚度的影響等，可以發(fā)揮其施工速度快（減少施工現(xiàn)場模具費(fèi)）等優(yōu)勢。如在一些裝配式住宅項(xiàng)目中，合理應(yīng)用桁架鋼筋混凝土疊合板可提高建造效率和質(zhì)量。
- 橋梁工程領(lǐng)域：常用于建造大型橋梁、高架橋等。桁架結(jié)構(gòu)能夠有效地分散橋梁所承受的車輛荷載、自重等荷載，在大跨度的橋梁中保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。例如一些跨海大橋、跨江大橋等，桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠滿足大跨度、高承載的要求，并且在長期的水流、風(fēng)荷載等環(huán)境作用下保持結(jié)構(gòu)安全。
- 其他工程領(lǐng)域
- 水利工程：根據(jù)具體工程需求定制和應(yīng)用桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可用于建造水壩、水閘等水利設(shè)施的承重結(jié)構(gòu)，能夠承受水壓、水流沖擊力等作用力，同時(shí)利用其耐久性特點(diǎn)，保障水利設(shè)施在長期運(yùn)行中的安全性和可靠性。
- 海洋工程：在海洋工程建筑如海上平臺(tái)等結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，能夠抵御海洋環(huán)境中的海浪沖擊、海風(fēng)荷載等惡劣條件，為海洋資源開發(fā)等提供穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)支撐。
三、桁架鋼筋混凝土疊合板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
- 與普通混凝土樓板的區(qū)別和優(yōu)劣
- 相同點(diǎn)：桁架鋼筋混凝土疊合板（雙向板）和普通混凝土現(xiàn)澆樓板在經(jīng)過數(shù)年試驗(yàn)和工程檢驗(yàn)后，極限承載力、剛度、延性和破壞形態(tài)基本相同，設(shè)計(jì)時(shí)可按普通混凝土樓板考慮。
- 造價(jià)方面：從理論上說，如果建筑平面布置合理，疊合板種類數(shù)量得以控制，造價(jià)將低于現(xiàn)澆普通混凝土樓蓋，但目前工程實(shí)施中，很難在造價(jià)上優(yōu)于普通現(xiàn)澆混凝土樓板，所以在疊合板設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的優(yōu)化對控制造價(jià)有一定意義。
- 疊合板自身設(shè)計(jì)要點(diǎn)
- 建筑平面布局調(diào)整
- 以普通住宅為例，應(yīng)根據(jù)疊合板的優(yōu)勢對建筑平面做相應(yīng)調(diào)整。由于運(yùn)輸車輛尺寸限制以及相關(guān)規(guī)程規(guī)定，目前疊合板最大板寬有限制，同時(shí)為了避免臨時(shí)支撐數(shù)量增加等成本上升問題，合理的選板原則是：一個(gè)開間內(nèi)若能選擇一個(gè)疊合板布置，盡量選一個(gè)疊合板；不同開間尺寸差別不大時(shí)，首先根據(jù)整個(gè)平面選定一個(gè)基本寬度板（使用最多的板），盡可能調(diào)節(jié)接縫寬度減少模板種類，但接縫寬度不宜過寬，否則疊合板失去預(yù)制的意義。
- 板厚與板跨的合理布置
- 疊合板的預(yù)制板厚度不宜小于60mm，后澆混凝土層不應(yīng)小于60mm，即疊合板最小厚度不宜小于120mm。對于小開間住宅樓板，如果板跨小板厚大，板中鋼筋的抗拉性能得不到充分利用，對疊合板性能有較大浪費(fèi)。為充分利用疊合板中鋼筋的抗拉性能，單向板按1/30考慮，雙向板按1/35考慮，跨度單向板不宜小于4.2 - 4.8m，雙向板不宜小于5.4 - 6m較為經(jīng)濟(jì)，若板跨更大，疊合板厚加大，現(xiàn)澆層加厚，整體剛度更高，水電管線預(yù)埋也更容易，疊合板的優(yōu)勢體現(xiàn)更明顯。
- 預(yù)埋電管對疊合板厚度的影響及應(yīng)對措施
- 疊合板中電氣管線預(yù)埋敷設(shè)在現(xiàn)澆層中時(shí)，由于現(xiàn)澆層較薄（僅60mm，除去板面負(fù)筋三角桁架空間等后可走管空間有限），可能存在線管交叉位置現(xiàn)澆板被削弱過薄甚至影響鋼筋保護(hù)層厚度、穿梁位置梁鋼筋直徑大時(shí)線管無法穿過等問題。針對這些問題，可采用以下三種可行方法：一是將現(xiàn)澆層加厚10mm，增大走管空間，但會(huì)造成結(jié)構(gòu)自重和成本的再增加；二是將梁加高10mm并上翻，梁面抹灰減少10mm，保證電管的順利穿梁；三是若有剪力墻，由于墻鋼筋間距較大，可考慮將穿梁的管線走向改為穿剪力墻。
- 建筑平面布局調(diào)整
四、桁架鋼筋混凝土的施工流程
- 設(shè)計(jì)施工方案：根據(jù)工程要求和設(shè)計(jì)要求，制定桁架鋼筋混凝土的施工方案，方案中應(yīng)包括板材的尺寸、構(gòu)件的布置、施工的順序等內(nèi)容。
- 準(zhǔn)備施工材料
- 鋼筋：要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行彎曲、切割和焊接加工。
- 混凝土：按照配合比進(jìn)行攪拌，確保質(zhì)量合格。
- 焊接材料等：滿足施工中的連接等需求。
- 安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件：按照設(shè)計(jì)要求和施工方案，將預(yù)制好的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行安裝，確保構(gòu)件的位置準(zhǔn)確、連接牢固，避免出現(xiàn)偏差和松動(dòng)。
- 布置鋼筋骨架：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上布置鋼筋骨架，鋼筋要按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行排布和焊接，確保骨架的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。
- 澆筑混凝土：在鋼筋骨架布置完畢后，進(jìn)行混凝土的澆筑。
桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能
桁架鋼筋混凝土在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用案例
桁架鋼筋混凝土與傳統(tǒng)混凝土比較優(yōu)勢
桁架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)解析
