钢筋桁架楼承板在砼框架结构中的经济分析

郭丰 王博浩

【摘要】:

随着设计和施工水平的提高，建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构中遇到的各种难题也日益增多。

建筑结构设计是建设工程设计的重要环节，是保障建筑结构安全、实现建筑使用功能的灵魂。所有的设计与理念最终还是要在施工中落实，没有正确扎实的施工措施，所有的工作都可以说是在做白工。而由于施工人员技术素质存在差异，对操作规程了解较少，在施工中容易产生影响质量的现象，这些状况如重视不够或解决不及时，将会直接影响质量和工期。

【关键词】:钢筋桁架楼承板混凝土框架快速施工经济比较

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1.1框架结构简析

框架结构是由横梁和立柱联合组成能同事承受竖向荷载和水平荷载的结构构件。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成的，由梁、柱与基础构成平面框架。钢筋混凝土多层框架结构是一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。

1.2现浇板与钢筋桁架楼承板简析

现浇是相对于预制板来说的，现浇是指在现场搭好模板，在模板上安装好钢筋，再在模板上浇筑混凝土，然后再拆除模板。现浇层和预制板比起来，能增强房屋的整体性及抗震性，具有较大的承载力。同时在隔热，隔声、防水等方面也具有一定的优势。

钢筋桁架楼承板是将楼板中的钢筋制作成钢筋桁架，并将钢筋桁架与压型钢板焊接成一体的楼板专用构件。在其上浇筑混凝土，形成钢筋桁架混凝土现浇楼板。具有以下优点：

1）减少现场绑扎工作量70%左右，缩短工期；

2）大量减少现场模板及脚手架用量；

3）多层楼板可同时施工；

4）钢筋排列均匀，提高施工质量；

5）楼板的双向刚度相近，有利于建筑物抗震；

6）工业化程度高。

图示： 钢筋桁架模板

1.3设计要点

1.3.1现浇板设计要点

1）板的钢筋宜采用大直径、大间距，但间距不大于200mm，间距尽量用200mm。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。

2）相连几个房间的同型号、同间距板底钢筋宜连通。

3）配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。

1.3.2钢筋桁架楼承板设计要点

图示：钢筋桁架楼承板断面

1.3.2.1设计内容

设计应进行使用及施工两阶段计算。使用阶段计算包括楼板的正截面承载力计算、楼板下部钢筋应力控制验算，支座裂缝控制验算以及挠度验算。施工阶段计算包括上下弦杆强度验算、受压弦杆和腹杆稳定验算以及桁架挠度验算。

1）使用阶段

楼板的正截面承载力计算，支座裂缝控制验算以及挠度验算均应符合现行国家标准《混凝土结构设计规定》（GB50010——2002）及《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规定》（JGJ95——2003）有关规定。

另外，由于在施工阶段先以截面高度小的钢筋桁架承担该阶段的全部荷载，使得受拉钢筋中的应力比假定楼板全截面承担同样荷载时大。出现“受拉钢筋应力超前”现象。当楼板混凝土到达强度后，在使用阶段荷载作用下，钢筋桁架混凝土楼板与同样的截面普通楼板相比，钢筋拉应力及曲率偏大，并有可能使受拉钢筋在弯矩标准值作用下过早达到屈服。这种情况在设计中应予以防止，所以应控制楼板下部钢筋应力，楼板下部钢筋的拉应力应符合下列规定：

为楼板下部钢筋的拉应力；

为钢筋抗拉强度设计值。

为楼板自重标准作用下钢筋桁架下弦的拉应力；

为在除楼板自重以外的永久荷载及楼面活荷载标准值作用下，楼板下部钢筋的拉应力。

2)施工阶段

钢筋桁架模板中桁架杆件的内力以及模板的挠度，采用桁架模型计算。承载能力极限状态按荷载效应基本组合。挠度采用荷载的标准效应组合计算。

上下弦杆强度应按下式计算：

N为杆件轴心拉力或压力。

受压弦杆及腹杆稳定性应按下式计算：

为轴心受压构件的稳定系数，按现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017——2003）附录C采用，其中受压弦杆的计算长度取0.9倍的受压弦杆节点间距，腹杆的计算长度取0.7倍的腹杆节点间距；

为钢筋抗压强度设计值。

桁架挠度验算

施工阶段钢筋桁架模板的最大挠度应按荷载的标准组合进行计算，挠度限值为楼板计算跨度1/180及20mm较小者。

1.4工程建设成本构成

建筑工程造价主要由直接费（含材料费、人工费、机械费、措施费）、间接费（主要为管理费）、利润、规费、税金等构成。其中直接费是构成建造成本的主体部分，直接费的变化对工程造价变化起决定性作用。

钢筋桁架楼承板施工方式于现浇整体式施工方式在直接费构成上存在一定的差别，主要包括以下几个方面：

1）钢筋桁架楼承板生产费，主要包括：材料费、生产费、工厂摊销费、税金（指工厂按税法所需缴纳的税金，而非建安税金）等；

2）运输费，主要包括钢筋桁架楼承板从工厂运输至工地的运费和施工场地内的二次搬运费；

3）安装费，主要包括：钢筋桁架楼承板垂直运输费、安装人工费、专用工具摊销等费用；

4）措施费，主要包括：专用脚手架、模具等费用。

本文重点对比分析样本工程建造成本中的直接费，即材料费、人工费、机械费、措施费等，同时，全面剖析两种不同的结构的建造成本，以明晰钢筋桁架楼承板的成本构成，以及与现浇整体式建造方式相比较的优势所在。

1.4.1钢筋桁架楼承板与现浇板工程项目对比

我们选择等跨式结构进行比较

单向板-钢筋桁架楼承板双向板-现浇板

1.4.2两种建造方式的对比分析

现浇板 单向桁架楼承板

（一）人工费对比

人工费对比计算表

相关说明

以砼节省比例计算为例：

节约比例=[传统平米人工费-钢筋桁架楼承板平米人工费]/ 传统平米人工费=（626-567）/626=9.4%

2.分析

各工种人工费节省分析结果

（二）材料费对比分析

材料费对比计算表

2相关说明

以砼节省比例计算为例：

节省比例=[全现浇砼量-钢筋桁架板砼量]/全现浇砼量=（8250-7460）/8250=9.4%

3．分析

各种材料费节省分析

（三）其他费用

1.工期费用单位：日

按100m2计算，可节约工日3.5天,相对应的临时设施费、施工用水、施工用电、管理人员费用都相应减少。

2.间接经济增加成本比较(提前30天完工)

机械费对比计算表（按10000m2计算）

（四）综合成本分析

现浇板：322.14元/ m2

钢筋桁架楼承板：310.01元/ m2

（五）主体自重

通过以上计算，桁架楼承板比现浇板主体减轻自重约9.5%,桩基承载力相应减少，整体节约成本

1.4.3钢筋桁架楼承板应用直接费关系分析及经济和社会效益

（一） 由前述分析可知，模板支撑人工费及材料费的费用最大，分析其原因主要为：‘

1）工厂制作相关工程量比现场现浇相关工程量大量减少；

2）工厂制作劳动生产率比现场现浇劳动生产率提高很大；

3）工厂制作减少了支撑部分的制作人工及相关材料；

4）由于工厂制作大大提高施工质量，相应减少部分施工工序和减少部分分项工程的工程量。

（二）经济效益：  钢筋桁架楼承板与传统现浇楼板相比，同等设计条件下，楼板的直接造价（包括模板费用、现场钢筋费、混凝土费用、支撑费用）用平均高出约10~20元/m2；从楼板的综合造价分析，由于现场绑扎工作量减少60％～70％，可大幅度缩短工期，减少人工消耗、机械消耗，从而减少项目的总体造价；由于只需简单脚手架做为支撑，建筑物可以多层同时施工与交叉作业，可极大提高施工效率。钢筋桁架楼承板无需考虑防火及防腐的问题，从而减少了防腐、防火措施的费用。钢筋桁架楼承板综合经济效益十分明显。  （三）社会效益：  由于钢筋桁架模板采用自动化加工设备与制造工艺，实现了标准化、工厂化大规模生产，具有焊接质量稳定、钢筋分布均匀及产品尺寸精确等优势；采用机械化、工业化安装，改善了工人施工条件，有效确保施工质量。  钢筋桁架模板的防腐和防火性能基本等同于现浇楼板，无需防腐和防火处理，且底部钢板在住宅钢结构等无需吊顶的建筑中可采用不镀锌冷轧钢板，并可拆卸回收，降低了成本，有利于环保，还达到了客户的观感需求。

【结束】

随着社会的不断发展前进，劳动力的进一步缺乏，传统施工成本的不断上涨，及低碳减排‘绿色环保，建筑转型的大趋势，产业化革命势在必行。新型钢筋桁架楼承板在框架混凝土结构中的应用，将使现场的劳动性农民工转变为技术性的产业工人，改善了工人的工作环境和条件，进一步提高了劳动生产率；新型钢筋桁架楼承板广泛的应用将大量减少劳动力，将劳动密集型企业转变为技术型密集企业，并有效的提高建筑工程的施工质量。将粗放型的分包管理变为集约型管理。与传统现浇楼板相比，钢筋桁架楼承板替代了大量的木模板、钢管脚手架支撑，减少了对环境资源的浪费。满足了国家对建筑节能、节材及环保等可持续的新要求。综上，我们相信钢筋桁架楼承板在混凝土框架结构中的应用前景将十分广阔！

衷心感谢天津地天泰集团总经理焦幼庸，以及所有同事给予的大力支持与帮助！

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。