預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張超　+王臣

摘 要：預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板是結(jié)構(gòu)形式最為簡單的一種裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件，它是典型的懸挑類構(gòu)件，主要應(yīng)用在多層及高層的民用建筑中，具有產(chǎn)品造價(jià)低、生產(chǎn)工藝簡單和安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)。在使用階段的持久設(shè)計(jì)狀況下，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板與傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工工法成型的空調(diào)板在受力形式上是相同的；但在施工階段的短暫設(shè)計(jì)狀況下，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板脫模、轉(zhuǎn)運(yùn)、存放、運(yùn)輸?shù)氖┕きh(huán)節(jié)的混凝土應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。

關(guān)鍵詞：預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板；持久設(shè)計(jì)狀況；短暫設(shè)計(jì)狀況

1 建筑設(shè)計(jì)

1.1 外形尺寸的設(shè)計(jì)

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的外形尺寸選擇是建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，主要從滿足基本的使用功能和節(jié)省材料的角度出發(fā)。

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的長度主要考慮其擱置在預(yù)制外墻板上的長度，一般為10mm～15mm；與預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板配套使用的外墻板的飾面層和保溫層厚度，一般飾面層厚度為50mm～60mm，保溫層厚度為70mm～100mm。

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的寬度主要考慮房屋開間建筑模數(shù)的協(xié)調(diào)性，一般按照基本模數(shù)100mm進(jìn)行擴(kuò)大，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的寬度主要有1100mm～1300mm之間。

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的厚度主要根據(jù)選定的懸挑長度進(jìn)行選擇，一般在80mm～100mm之間。

1.2 外圍護(hù)形式及位置的選擇

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的使用功能決定了自身需要進(jìn)行圍護(hù)，目前主要的圍護(hù)形式有鐵藝欄桿和百葉的做法，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

一般情況下，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板結(jié)構(gòu)板頂標(biāo)高與樓板的板頂標(biāo)高一致，此時(shí)外露鋼筋直接伸入樓板的混凝土中。當(dāng)不一致時(shí)，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的外露鋼筋需要彎折伸入墻體當(dāng)中。目前還有些設(shè)計(jì)案例將空調(diào)板與陽臺(tái)板合并設(shè)置，暗裝時(shí)支撐的邊界條件較為復(fù)雜，需要進(jìn)一步計(jì)算。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)條件

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，應(yīng)考慮其邊界條件，一般為三邊自由，另一邊為固定端約束的普通懸挑構(gòu)件，材料一般采用C30混凝土和HRB400級(jí)鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度一般為15～20mm，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮除了上部縱向受拉鋼筋必須布置外，下部是否布置鋼筋的實(shí)際情況來計(jì)算，板的計(jì)算寬度一般取單位長度1m計(jì)算。

2.2 受力分析

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板為普通懸挑構(gòu)件，根據(jù)材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，其支座部位彎矩和剪力的基本計(jì)算公式如下，

其中，為均布荷載作用下，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板每延米的荷載；為集中荷載作用下，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的荷載；為預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的懸挑長度；為均布荷載作用下，支座部位的彎矩；為集中荷載作用下，支座部位的彎矩；為均布荷載作用下，支座部位的剪力；為集中荷載作用下，支座部位的剪力。

2.3 持久設(shè)計(jì)狀況

根據(jù)上述基本公式，將荷載的取值按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50009中第3.2節(jié)的規(guī)定進(jìn)行組合來進(jìn)行承載力計(jì)算和撓度和裂縫的驗(yàn)算。

2.3.1 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算

對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，按照荷載的基本組合的效應(yīng)值計(jì)算，荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值應(yīng)從由可變荷載控制和由永久荷載控制的兩種組合值中取用最不利的效應(yīng)設(shè)計(jì)值確定。

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板與后澆混凝土結(jié)合面由于粗糙面的存在，可以顯著提高結(jié)合面的抗剪能力，一般可不進(jìn)行斜截面的承載力計(jì)算。

2.3.2 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合計(jì)算構(gòu)件的變形和裂縫。

2.3.2.1 撓度

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板撓度的限值為l/200，計(jì)算跨度l按照實(shí)際懸臂長度的2倍計(jì)算。

（1）當(dāng)為均布荷載時(shí)，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的撓度計(jì)算公式為，

（2）當(dāng)為集中荷載時(shí)，預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的撓度計(jì)算公式為，

其中，為標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合作用下的均布荷載或集中荷載；為計(jì)算跨度；B為矩形截面受彎構(gòu)件考慮荷載長期作用影響的剛度，可按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010中第7.2節(jié)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

2.3.2.2 裂縫

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板裂縫的控制等級(jí)為三級(jí)，最大裂縫寬度允許限值為0.2mm。矩形截面的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合考慮長期作用影響的最大裂縫寬度可按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010中第7.1節(jié)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

2.4 構(gòu)造要求

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的負(fù)彎矩鋼筋伸入支座的長度為1.1la，與支座接觸的后澆混凝土結(jié)合面做成粗糙面，且凹凸不小于4mm，吊件的位置一般要比構(gòu)件的表面略低10mm，方便后期處理。

3 其他專業(yè)的設(shè)計(jì)

預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板需要預(yù)留排水孔，設(shè)計(jì)時(shí)排水孔數(shù)量、位置、尺寸由具體設(shè)計(jì)確定，預(yù)制鋼筋鋼筋混凝土空調(diào)板安裝后，在面層施工時(shí)需要增加適當(dāng)?shù)钠露纫岳谂潘?，低端在排水孔一?cè)，坡度有具體設(shè)計(jì)確定。

4 結(jié)語

隨著客戶需求的改變，預(yù)制鋼筋混凝空調(diào)板的設(shè)計(jì)方案也在發(fā)生著改變，比較常見的做法有將布置的空調(diào)板與陽臺(tái)板布置、帶翻邊的空調(diào)板、錨固在樓板標(biāo)高以下的空調(diào)板以及兩邊或三邊固端約束的空調(diào)板等。以上的設(shè)計(jì)方案對(duì)于傳統(tǒng)施工方法較為容易，但對(duì)于裝配整體式混凝土預(yù)制構(gòu)件的研究上還存在不足，這需要更多的人將精力投入到預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板的研究中去，我相信預(yù)制鋼筋混凝土空調(diào)板會(huì)成為最為實(shí)用的預(yù)制構(gòu)件。

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作者簡介：張超（1987.07- ），亞泰集團(tuán)沈陽現(xiàn)代建筑工業(yè)有限公司。