裝配式建筑梁板快速連接

錢鈞瓏

(廈門市建設(shè)工程施工圖審查所 福建廈門 361004)

0 引言

2016年9月27日，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2016〕71號(hào))，決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)。由于現(xiàn)階段我國工程管理比較粗放，產(chǎn)業(yè)工人的素質(zhì)及水準(zhǔn)特別是建筑產(chǎn)業(yè)工人與發(fā)達(dá)國家同行相比存在巨大的差異，施工精度差、工序復(fù)雜、建造周期長，施工質(zhì)量難以保證，不能體現(xiàn)裝配式建筑高精度、高效率和高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。

鋼結(jié)構(gòu)樓蓋主要形式有：壓型鋼板組合樓板、鋼筋桁架樓承板組合樓板、預(yù)制混凝土疊合樓板或預(yù)應(yīng)力空心樓板等，一般采用疊合樓板設(shè)計(jì)。疊合樓板施工的主要問題是：壓型鋼板、鋼筋桁架樓承板、預(yù)制混凝土板或預(yù)應(yīng)力空心板，僅起到樓板混凝土底模的作用，疊合層混凝土的施工仍然采用傳統(tǒng)的施工方法，需要現(xiàn)場綁扎鋼筋、澆筑混凝土，誤工誤時(shí)。其次，預(yù)制混凝土板板端“胡子筋”外露，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過程中極易被踩踏，難以滿足設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量無法得到保證。

近年來，對于鋼結(jié)構(gòu)建筑樓板的傳統(tǒng)施工方法，工程界也進(jìn)行了較多探索，但相關(guān)的探索還不盡如人意。因?yàn)橹袊莻€(gè)地震多發(fā)國家，為保證樓板的整體剛度，保證樓板的整體牢固性，樓板仍然較多采用預(yù)制板加疊合層的做法，相關(guān)的探索只是改進(jìn)了梁板連接方式，并沒有改變現(xiàn)場澆筑混凝土樓板的傳統(tǒng)做法。查閱公開的最新發(fā)明專利可知，樓板施工工藝的改進(jìn)，主要是梁板連接方式的改進(jìn)，樓板疊合層混凝土施工的改善未見觸及。這些發(fā)明普遍存在用鋼量大、混凝土二次澆筑量大、預(yù)制板銷釘定位困難、相鄰預(yù)制板不易咬合，以及預(yù)制板“胡子筋”易被踩踏、現(xiàn)場焊接量大等缺點(diǎn)，如《一種裝配式樓板》CN106948533A[1]、《一種預(yù)制裝配式咬合鋼板輕質(zhì)樓板體系》CN206279675U[2]、《一種裝配式預(yù)制輕質(zhì)樓板連接裝置》CN106836588A[3]、《一種裝配式鋼框架預(yù)制混凝土樓板結(jié)構(gòu)》CN206233434U[4]等，或多或少存在上述缺點(diǎn)，不能解決現(xiàn)場澆筑混凝土誤工誤時(shí)現(xiàn)實(shí)問題，以及預(yù)制混凝土板板端“胡子筋”易被踩踏等問題，難以滿足設(shè)計(jì)要求，不能充分發(fā)揮裝配式建筑快速安裝的優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑樓板的問題，充分發(fā)揮裝配式建筑快速安裝的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑梁板快速連接，本文擬就“裝配式建筑梁板快速連接”的技術(shù)方案進(jìn)行探索。

1 初步設(shè)想

我國傳統(tǒng)施工工藝主要采用現(xiàn)場濕式作業(yè)，存在施工精度差、工序復(fù)雜、建造周期長及工人水平不一，導(dǎo)致質(zhì)量難以保證等問題，而干式工法可實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)高精度、高效率和高品質(zhì)。裝配式建筑應(yīng)采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，即工廠制造預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)場吊裝施工。

2017年1月10日發(fā)布、2017年6月1日起實(shí)施的《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51232-2016 是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的最新國標(biāo)。對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓板，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：樓板可選用工業(yè)化程度高的壓型鋼板組合樓板、鋼筋桁架樓承板組合樓板、預(yù)制混凝土疊合樓板及預(yù)應(yīng)力空心樓板等。樓板應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)可靠連接，保證樓蓋的整體牢固性。同時(shí)，上述標(biāo)準(zhǔn)第5.2.18條第3款規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6～7度且房屋高度不超過50m時(shí)，可采用裝配式樓板(全預(yù)制樓板)或其他輕型樓蓋，但應(yīng)采取下列措施之一保證樓板的整體性：①設(shè)置水平支撐；②采取有效措施保證預(yù)制板之間的可靠連接。

綜上可知，抗震設(shè)防烈度為6～7度且房屋高度不超過50m時(shí)，可采用裝配式樓板即全預(yù)制樓板，但要采取措施以保證樓板的整體性。初步設(shè)想，樓板一次預(yù)制到設(shè)計(jì)厚度，預(yù)制板采用特殊做法，鋼梁上設(shè)置抗剪連接件，現(xiàn)場澆筑比預(yù)制樓板高一強(qiáng)度等級(jí)的梁板邊界縫自密實(shí)混凝土條帶，使預(yù)制樓板通過抗剪連接件、混凝土條帶與鋼梁緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)樓板的整體牢固性，保證樓板與鋼結(jié)構(gòu)的可靠連接。這樣，樓板一次預(yù)制到設(shè)計(jì)厚度，梁板拼縫后澆，只占用小部分的作業(yè)面，不影響后續(xù)施工。

2 技術(shù)方案

“裝配式建筑梁板快速連接”的技術(shù)方案是：工廠預(yù)制鋼筋混凝土樓板，并在預(yù)制板內(nèi)預(yù)埋連接板；工廠制作鋼梁，并在預(yù)制鋼梁上預(yù)焊垂直栓釘；預(yù)制板安裝就位后，現(xiàn)場鎖緊連接板，使鋼梁兩側(cè)的預(yù)制板鋼筋緊密連接；現(xiàn)場澆筑比預(yù)制板高一強(qiáng)度等級(jí)的梁板邊界縫自密實(shí)混凝土條帶。通過上述方案，實(shí)現(xiàn)樓板的整體牢固性，保證樓板與鋼結(jié)構(gòu)的可靠連接。以下是該技術(shù)方案的實(shí)施要點(diǎn)。

2.1 預(yù)制鋼筋混凝土樓板

按照平面梁分割的板塊并考慮運(yùn)輸能力、吊裝能力設(shè)計(jì)預(yù)制樓板，預(yù)制樓板一次預(yù)制到設(shè)計(jì)厚度。與常見預(yù)制板相比較，本預(yù)制板的特殊做法是：在板周邊即預(yù)制板與鋼梁交接的板邊緣，設(shè)有半杯形企口，企口剖面為倒直角梯形和矩形上下疊合而成(下文簡述“企口”)。預(yù)制板端部混凝土表面為凹凸差不小于6mm粗糙面，作為預(yù)制板與鋼梁的結(jié)合面(下文簡述“結(jié)合面”)。企口處的板鋼筋外露，待預(yù)制板安裝固定后澆筑混凝土。預(yù)制板周邊每隔一定間距預(yù)埋連接板，同時(shí)作為板鋼筋的外沿支架。

板鋼筋與連接板的連接方式有3種：

方式一：預(yù)制板上下層鋼筋端頭焊于連接板上；

方式二：預(yù)制板上下層鋼筋網(wǎng)沿板周邊設(shè)置加勁鋼筋，加勁筋宜比兩向板配筋大2 mm，連接板焊于加勁鋼筋上；

方式三：預(yù)制板上下層鋼筋延伸并焊于連接板上。

預(yù)制板鋼筋僅局部外露，且外露鋼筋周邊有連接板支撐，在制作、運(yùn)輸、安裝過程中不易踩踏。其次，預(yù)制板的四邊澆搗自密實(shí)混凝土形成整體樓板，一次成型完成樓板的施工，不需要現(xiàn)場制作安裝模板、不需要設(shè)置支撐。

連接板預(yù)留有螺栓鎖孔，布置時(shí)應(yīng)避讓下文所述的鋼梁垂直栓釘，其尺寸、間距應(yīng)滿足《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范的構(gòu)造要求，鋼板厚度不宜小于5 mm，寬度不宜小于60 mm，間距不宜大于300 mm。預(yù)制板板鋼筋宜采用焊接鋼筋網(wǎng)。當(dāng)預(yù)制板連接板保護(hù)層厚度不滿足相關(guān)規(guī)定時(shí)，可采用防腐涂層處理。預(yù)制鋼筋混凝土樓板端部構(gòu)造及連接板做法如圖1～圖3所示。

圖1 預(yù)制板端部構(gòu)造及連接板做法(方式一)

圖2 預(yù)制板端部構(gòu)造及連接板做法(方式二)

圖3 預(yù)制板端部構(gòu)造及連接板做法(方式三)

2.2 制作鋼梁

按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诠S制作鋼梁，并根據(jù)圖紙要求在鋼梁頂預(yù)焊梁軸線方向的垂直栓釘。栓釘尺寸、間距應(yīng)計(jì)算確定，并滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范的構(gòu)造要求。栓釘宜采用M16～M19，間距不宜大于300mm，高度不宜小于60mm。

2.3 鎖緊預(yù)制板連接板

預(yù)制樓板安裝就位后，現(xiàn)場用螺栓將鋼梁兩側(cè)的連接板鎖緊，預(yù)制板與鋼梁連接做法如圖4～圖6所示。預(yù)制板端部擱置長度不宜小于30 mm，螺栓宜選用M16，并滿足《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范的構(gòu)造要求。

圖4 預(yù)制板與鋼梁連接做法(方式一)

圖5 預(yù)制板與鋼梁連接做法(方式二)

圖6 預(yù)制板與鋼梁連接做法(方式三)

2.4 澆筑混凝土條帶

現(xiàn)場澆筑比預(yù)制板高一強(qiáng)度等級(jí)的梁板邊界縫自密實(shí)混凝土條帶。

需要指出的是，“裝配式建筑梁板快速連接”除了用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的梁板連接外，也可應(yīng)用于裝配式混凝土建筑的梁板連接。當(dāng)裝配式混凝土建筑的梁板連接采用“裝配式建筑梁板快速連接”時(shí)，預(yù)制混凝土樓板做法以及現(xiàn)場預(yù)制板安裝就位、鎖緊預(yù)制板連接板、澆筑自密實(shí)混凝土條帶的做法均不必改變，只需將預(yù)制鋼梁改為預(yù)制鋼筋混凝土梁或預(yù)制型鋼混凝土梁。

當(dāng)采用預(yù)制鋼筋混凝土梁時(shí)，前述鋼梁上的垂直栓釘下加焊鋼錨板，形成“倒T形”的抗剪連接件，并預(yù)埋于預(yù)制鋼筋混凝土梁中，具體做法如圖7所示。當(dāng)鋼錨板沿梁通長設(shè)置時(shí)，可考慮替代預(yù)制梁梁頂鋼筋。當(dāng)采用預(yù)制型鋼混凝土梁時(shí)，前述鋼梁上的垂直栓釘直接下延，焊于型鋼上翼緣，具體做法如圖8所示?，F(xiàn)場預(yù)制鋼筋混凝土梁、預(yù)制型鋼混凝土梁的安裝就位按一般裝配式混凝土建筑的施工方法即可。

以上是“裝配式建筑梁板快速連接”的技術(shù)方案，該方案是裝配式建筑結(jié)構(gòu)的一種創(chuàng)新，已向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)發(fā)明專利。下文就該技術(shù)方案的實(shí)施方式做簡述。

圖7 預(yù)制板與預(yù)制鋼筋混凝土梁連接做法 (僅繪出方式一)

圖8 預(yù)制板與預(yù)制型鋼混凝土梁連接做法 (僅繪出方式一)

3 實(shí)施方式

3.1 圖紙深化

按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)，對所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制拆分設(shè)計(jì)，拆分成在工廠生產(chǎn)的一個(gè)個(gè)預(yù)制構(gòu)件，完成鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋加工圖。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作與鋼筋加工制作

按照加工圖下料切割鋼板或型鋼，組合焊接形成鋼梁，并焊接栓釘于鋼梁頂。按照加工圖切割、彎曲鋼筋，制作鋼板連接板。鋼筋焊接形成鋼筋骨架，并將連接板與鋼筋骨架焊接。

3.3 澆筑預(yù)制樓板混凝土與預(yù)制樓板養(yǎng)護(hù)

按照設(shè)計(jì)要求在模臺(tái)上進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的混凝土澆筑，模板制作安裝及混凝土澆筑過程，與普通裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件的制作基本一致。

預(yù)制樓板在養(yǎng)護(hù)車間高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可進(jìn)行脫模、包裝出廠。

3.4 裝載運(yùn)輸

預(yù)制樓板及鋼構(gòu)件制作完成后，對邊角、接頭等處適當(dāng)包裝防護(hù)，即可裝車、運(yùn)往工地。

3.5 現(xiàn)場吊裝與裝配施工

鋼構(gòu)件、預(yù)制樓板運(yùn)至工地后，在工地現(xiàn)場進(jìn)行裝配化施工。先吊裝柱、梁，梁、柱節(jié)點(diǎn)區(qū)栓接或焊接連接，再吊裝、就位預(yù)制樓板，初步形成受力結(jié)構(gòu)體系。

3.6 澆筑梁板邊界縫混凝土

鎖緊預(yù)制板連接板，澆筑梁板邊界縫處混凝土，完成樓板結(jié)構(gòu)整體施工。

考慮到預(yù)制板安裝就位后，板邊拼縫的混凝土一般不會(huì)馬上澆筑，可采用點(diǎn)焊將預(yù)制板連接板固定于鋼梁上。當(dāng)柱、梁拼接完成，就基本形成受力的框架結(jié)構(gòu)體系；吊裝完一層梁即可進(jìn)行該層預(yù)制樓板的吊裝。預(yù)制板的支承邊都有梁可擱置，所有梁板邊界縫內(nèi)現(xiàn)澆高一強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土，并經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，即完成了該層樓板的裝配施工。

3.7 管線、墻體施工

樓板安裝就位后，即可同步展開設(shè)備管線及墻體裝配、設(shè)備安裝等其他子項(xiàng)的施工。

4 結(jié)論

“裝配式建筑梁板快速連接”解決了現(xiàn)有裝配式建筑存在的施工精度差、工序復(fù)雜、建造周期長，施工質(zhì)量難以保證等缺點(diǎn)，即混凝土樓板傳統(tǒng)施工方式的預(yù)制板“胡子筋”易被踩踏、現(xiàn)場綁扎鋼筋、現(xiàn)場澆筑樓板混凝土面層等缺點(diǎn)，以及現(xiàn)有發(fā)明用鋼量大、預(yù)制板銷釘定位困難、相鄰預(yù)制板不易咬合、現(xiàn)場焊接量大等缺點(diǎn)。該技術(shù)方案融合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)場裝配連接快捷、方便、質(zhì)量可靠和便于檢測的優(yōu)點(diǎn)，以及預(yù)制構(gòu)件尺寸準(zhǔn)確、精度高、養(yǎng)護(hù)條件好、品質(zhì)優(yōu)秀的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑高精度、高效率和高品質(zhì)。