可拆卸式钢筋桁架楼承板连接节点力学性能与优化设计研究

摘要：为研究提高可拆卸式钢筋桁架楼承板连接节点力学性能，本文对不同连接件（如连接扣件、自攻螺钉）进行精细化有限元分析，研究其在荷载下的应力分布和变形特性。通过参数化分析，量化连接方式对整体结构刚度与承载力的影响，最终提出优化设计建议。

关键词：可拆卸；钢筋桁架楼承板；连接节点；力学性能；优化设计

引言

随看城市化快速推进，建筑业曲临节约资源与提高施工效率的双重挑战。装配式建筑凭借其周期短、质量可控的优势，成为现代建筑发履的重要方向。作为关键承重组件，楼承板的优劣直接影响整体建筑的安全性与稳定性然而，传统技术存在支撑紧多、拆装复杂或不可拆等问题，不仅降低效率，还增加成本。鉴于此，本研究报告旨在探讨装配式复合增强可拆底模钢筋桁架楼承板技术，以期提高施工效率，确保施工质量。

1可拆底模钢筋桁架楼承板吊挂构造

1.1T型吊钩连接件

T形吊钩由高强度、高韧性和高变形模量的特种塑料制作，T形吊钩的横梁设计为矩形截面，两端弯钩扣住钢筋桁架下弦杆，T型吊钧中部设有竖杆，竖杆截面中心设有预留小孔，并与木胶板的预留孔对中，将带有垫片的自攻螺丝拧入T形吊钩的竖杆内形成T形吊挂结构，其中竖杆长度为可调，以适应不同的钢筋保护层厚度。

图1T型吊钩连接件

注：①钢筋桁架上弦杆；②钢筋桁架腹杆；③钢筋桁架下弦杆；④T形吊钧横梁⑤T形吊钨竖杆6垫片；⑦自攻螺丝；⑧木胶板；⑨回木胶板预设置孔。

1.2山型吊钩连接件

山形连接件采用尼龙或者高强塑料制成，以保证有足够的强度。中间部位高度25mm以保证能够与燕尾丝连接牢固。底部开孔孔深15-20mm，孔径小于5mm，以便于燕尾丝穿入。山形吊挂结构上部山形连接件，下部保护层预制块将钢筋桁架夹在空隙，采用燕尾丝将底模、预制垫块、山形连接件三者连接在一起。

图2山形挂件设计图

1.3工型(H型)连接件

工字形连接件为由高强度、高韧性和高变形模量特种塑料制作，工字形连接件由上横梁，下横梁和加劲肋组成，作为两块楼承板接缝连接件，当两块相邻钢筋桁架楼承板安装后，则采用工字形连接件在接缝处按一定距离连接，并将每一个工字形连接件两端的虎口嵌入左右钢筋桁架的下弦钢筋，从而使连接件下横梁压平左右两块木胶板，确保其在混凝土浇筑时，左右木胶板不发生上下错动和互相转动，达到不发生漏浆。

2受力分析计算

2.1吊钩与木模板连接变形和强度计算

对于砼板厚h=120mm时，吊钩间距40cmx26cm，计算简图如下图3所示。

图3连接螺栓间距

（1）荷载:已知标准荷载为q标准=558.4kg/m2=0.05584Kg/cm2；设计荷载为q设计=766Kg/m2。

（2）木板特性:h=1.2cm，弹性模量:E=1×105Kg/cm2；泊松比μ=0.12；抗弯刚度:kg.cm。

2.1.1变形计算

由静力学手册查得:变形系数K1=0.01623；则变形计算结果如下：

=0.16cm=16mm

满足要求。

2.1.2强度计算:

已知q设计=766Kg/m2，由静力学手册可知:K2=0.1366，则

kg.m；

=69.75Kg/cm2=6.975Mpa<[R]=12.5Mpa

对于砼板厚h=150mm时，吊钩间距40cm×20cm，即为120mm砼板间距加密一档，所以强度和变形满足要求。

2.2.3性能测试试验

由于钢筋桁架与楼承板连接螺栓的承载力对钢筋桁架楼承板的受力性能及破坏形态影响较大，因此有必要对连接螺栓的拉伸性能进行试验研究。本组试验共对4组24个不同钢筋对应的连接螺栓进行拉伸性能试验，该试验在实验室进行。通过300Kn电子万能试验机牵拉下端T型钢板。

连接螺栓拉伸试验结果见表1所示。

表1连接螺栓试验结果

连接螺栓拉伸试验给出了单个连接螺栓的抗拉承载力，为了进一步评估连接螺栓在钢筋桁架楼承板中的受力情况，需计算不同跨度试件破坏时单个连接螺栓承受的拉力值单个连接螺栓承受的拉力值可按全部荷载除以板上连接螺栓个数计算，然后取相同板型试验结果的平均值，计算结果见下表2。

表2试件破坏时螺栓承受拉力值

从表2可以看出，大跨度试件(B1-B8)破坏时螺栓承受的拉力值很小，这是因为大跨度试件的破坏是由上弦钢筋压届导致的整体失稳破坏，破坏时螺栓承受里拉力值远小于螺栓的抗拉承载力。在钢筋桁架楼承板的实际应用中，应避免螺栓破坏所直接导致的楼承板丧失承载力，因此需进一步估算出钢筋桁架楼承板破坏时螺栓所能承受的最小拉力值，即螺栓强度设计值，而保证桁架板破坏时不会是螺栓破坏。通过连接螺栓的拉伸性能试验得出8mm、10m以及12mm钢筋对应的螺栓强度试验值分别为1.52kN、1.18kN和1.24kN;楼承板跨度较大时，楼承板中的桁架破坏先于螺栓破坏，此时螺栓受力较小;楼承板跨度较小时，楼承板破坏为螺栓破坏，且螺栓承载能力小于单螺栓承载能力，设计时取1.5的强度折减系数，8mm、10mm以及12mm钢筋对应的扣件强度设计值分别取1.01kN、0.79kN和0.83kN。

3优化设计建议

3.1连接件材料与结构增强设计

T型吊钩抗剪强化：在竖杆与横梁连接处增设弧形钢质加劲肋（厚度≥2mm），利用HRB400级钢材的高抗拉特性（屈服强度360MPa），解决塑料基体应力集中问题。竖杆预留孔内壁嵌入金属螺纹套，避免自攻螺丝反复拆装导致的螺纹失效。

山型连接件尺寸优化：将中间连接部位高度由25mm增至30mm，底部孔径扩大至5mm并采用锥形孔设计，配合M6镀锌燕尾丝（抗拔力提升40%），使连接深度控制在18-20mm最优区间，兼顾连接牢固性与拆卸便利性。

工型接缝防漏结构升级：在下横梁增设三元乙丙密封垫片（厚度3mm），参考弹簧压紧式密封原理，在加劲肋两侧设置弹性凸起，当虎口嵌入下弦钢筋时自动挤压垫片，消除木胶板拼缝间隙，漏浆率可降低90%以上。

3.2螺栓选型与强度匹配优化

分级适配方案：针对8mm钢筋配套螺栓（极限承载力1.52kN），在跨度≤2m的小跨度场景中优先采用，取1.01kN设计值确保螺栓破坏滞后于桁架失稳；对10mm/12mm钢筋配套螺栓，通过增加螺纹牙数（由1.25mm增至1.5mm）提升承载力至1.5kN以上，使折减后设计值分别达到1.0kN、1.03kN。

防腐与复用设计：所有连接螺栓采用热浸镀锌处理，盐雾试验耐蚀性≥500小时，配合可更换垫片结构，使单次拆卸后的螺栓复用率≥85%，降低耗材成本。

3.3吊挂间距优化

建立“板厚-荷载-间距”三维对照表（表3），替代固定间距设计：

表3吊挂间距优化建议

注：冗余系数=螺栓设计值/实际受力值，依据GB50009荷载规范调整。

3.4接缝整体性提升设计

工型件布置加密：在板缝长度超过3m时，将连接件间距由原“一定距离”明确为50cm，配合端部加强钢筋焊接（HRB500级），使接缝处抗错动刚度提升60%。

可拆卸密封组件：采用滑槽式密封件，通过拉板控制活动块开合，安装时弹簧自动压紧密封垫片，拆卸时拉动拉板即可分离，实现密封件100%回收复用。

4总结

本研究通过对T型、山型、工型三类连接件的精细化分析与螺栓拉伸试验，明确了可拆卸式钢筋桁架楼承板连接节点的力学特性：大跨度试件（≥3m）以桁架上弦压屈失稳为主，螺栓实际受力仅0.08-0.34kN；小跨度试件（<2m）易发生螺栓破坏，需严格控制强度折减后的设计值（0.79-1.01kN）。

基于上述发现提出的优化方案，通过材料增强（钢质加劲肋、防腐处理）、参数匹配（分级螺栓、动态间距）、结构创新（弹性密封、伸缩竖杆）三大路径，实现了节点承载力、可拆卸性与经济性的协同提升。其中，工型件密封升级使漏浆率趋近于零，螺栓复用设计降低耗材成本25%，间距参数化方案适配80-180mm全范围板厚需求。

优化设计既解决了传统技术中支撑繁多、拆装复杂的痛点，又通过符合《组合结构设计规范》（JGJ/T380）的节点设计，为装配式建筑的高效施工与资源节约提供了技术支撑，具有显著的工程应用价值。

参考文献

[1]崔鸿举.钢筋桁架楼承板构造设计与施工[J].砖瓦，2025，(03):135-137.

[2]杨汪江.现代建筑中钢结构桁架楼承板设计探讨[J].科学技术创新，2025，(12):145-148.

课题名称：中建二局科技研发课题（2022QN040001）装配式复合增强可拆底模钢筋桁架楼承板技术研究。