鋼筋桁架混凝土疊合板拆分設計研究

陶金友 金星 楊夢雪

摘 要：因生產(chǎn)及運輸條件限制，寬度較大的鋼筋桁架混凝土疊合板需要拆分成兩塊或三塊。拆分時，拆分節(jié)點形式和拆分寬度對鋼筋含量以及生產(chǎn)、施工難易程度均有影響。本文對接縫節(jié)點形式進行比較分析，提出了接縫的選擇原則，并分析拆分后板寬度對鋼筋含量的影響，提出兩拼桁架疊合板最優(yōu)寬度的求解方法，為工程設計人員提供借鑒和參考。

關鍵詞：裝配式混凝土建筑;鋼筋桁架混凝土疊合板;桁架預制板;拆分設計

中圖分類號：TU375.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）26-0108-04

Abstract： Due to the production and transportation constraints， the reinforced truss concrete composite slab with large width should be divided into two or three. In the process of splitting， the form of splitting node and the width of splitting node have influence on the content of reinforcement and the degree of difficulty in production and construction. In this paper， the joint joint forms were compared and analyzed， the joint selection principle was put forward， and the influence of the split plate width on the reinforcement content was analyzed， and the solution method of the optimal width of the composite plate of two-part truss was put forward， which could be used for reference by engineering designers.

Keywords： prefabricated concrete building;reinforced truss concrete composite slab;prefabricated truss design;split design

裝配式混凝土建筑具有工業(yè)化程度高、現(xiàn)場勞動強度低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，隨著裝配式混凝土建筑相關標準、政策的頒布與實施，裝配式混凝土建筑得到了快速的發(fā)展。在裝配式建筑評價標準[1]中，主體結構部分的評價分值應不低于20分，其中豎向構件是建筑的重要承重構件，綜合考慮結構安全性與經(jīng)濟性，在裝配式建筑方案設計過程中，人們會優(yōu)先考慮采用水平構件預制比例達到80%（評價分值20分）的方案。由于生產(chǎn)、運輸及吊裝能力的限制，鋼筋桁架混凝土疊合板（以下簡稱“桁架疊合板”）往往需要進行拆分，即先將一塊板拆分成兩塊或三塊桁架預制板，然后在現(xiàn)場支模、安裝、連接、現(xiàn)澆混凝土后形成現(xiàn)澆和預制整體受力的混凝土板。

在桁架疊合板拆分設計時，為節(jié)省模具，人們往往會考慮將兩塊或三塊桁架預制板的寬度取為相同的值，但從鋼筋含量的角度，此種拆分方式并不一定經(jīng)濟。首先，本文對接縫節(jié)點形式進行比較分析，提出若采用雙向板設計，宜優(yōu)先選用板底縱筋末端帶135°彎鉤搭接方式，并對接縫處鋼筋進行錯位處理;當板跨度較大時，可考慮雙向板分離式拼縫節(jié)點。其次，本文還研究了桁架預制板寬度對鋼筋含量的影響，結果發(fā)現(xiàn)當板寬度為600 mm的整數(shù)倍時，鋼筋含量較低，并提出了兩拼桁架預制板最優(yōu)寬度的求解方法，可供工程設計人員參考。

1 接縫節(jié)點形式

依據(jù)《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 1—2014）[2]，雙向板接縫可采用后澆帶形式接縫（見圖1），單向板可采用分離式密拼縫（見圖2）。《裝配式混凝土建筑技術標準》（GB/T 51231—2016）[3]要求雙向板接縫仍然采用后澆帶形式，但鋼筋的連接方式均為搭接連接，如圖3、圖4和圖5所示。國家標準圖集[4]及有關地方標準[5-6]指出，雙向板接縫也可采用分離式密拼縫，如圖6所示。

依圖1至圖6，板底縱筋彎折錨固節(jié)點時，由于板底鋼筋需要進行兩次彎折，鋼筋加工、構件生產(chǎn)及現(xiàn)場安裝均不方便。板底縱筋直線搭接，搭接長度常常會超過300 mm，超過300 mm的后澆帶無法計入裝配率，且搭接長度長導致鋼筋含量增加，故不建議采用此節(jié)點做法。板底縱筋末端帶90°（或135°）彎鉤搭接節(jié)點，搭接長度相同，但90°彎鉤節(jié)點所需鋼筋略微增加，當誤差控制不合理時，直段長度為12d（d為縱向鋼筋直徑）時會伸出板面，故在設計開縫節(jié)點時，建議采用末端帶135°彎鉤搭接節(jié)點，以下分析節(jié)點均采用此節(jié)點形式。對于分離式拼縫，長寬比小于3的板按單向板設計時往往會增加鋼筋含量;當按圖6要求進行節(jié)點設計時，現(xiàn)場施工方便，但因有關規(guī)范對現(xiàn)澆同預制的厚度比有要求，故有時會增加板的厚度而不經(jīng)濟，當跨度較大、所需板厚較厚時，經(jīng)濟性相對較高。

對于后澆帶式接縫，板底鋼筋為搭接連接或錨固，故兩側板伸出的鋼筋應避開同一位置，要不然會增加施工難度，在設計或生產(chǎn)時可采用下述兩種辦法中的一種。第一種方法（見圖7）如下：在拆分設計時，兩側板鋼筋的起始位置錯開20 mm，故一般采用第一塊板距邊40 mm布置第一道鋼筋，而第二塊板距邊60 mm布置第一道鋼筋，雖兩塊板尺寸一樣，但出筋位置不一樣，故通常需要設置兩套模具生產(chǎn)。第二種方法（見圖8）如下：工廠邊模采用左右不對稱模具，一端距邊為40 mm，而另一端距邊為60 mm，每一道鋼筋與邊模并非垂直伸出，使得一塊板內左右兩鋼筋出筋位置產(chǎn)生20 mm的偏移，這樣可以利用一套模具生產(chǎn)，在現(xiàn)場安裝時也會使鋼筋避開20 mm。

2 桁架預制板寬度對鋼筋含量的影響

為分析桁架預制板寬度對鋼筋含量的影響，假定桁架預制板厚為60 mm;桁架預制板寬度從1 200 mm至2 800 mm，每隔100 mm考慮一次;配置鋼筋桁架時，其到板側的距離不大于300 mm，鋼筋桁架之間的距離不大于600 mm，鋼筋桁架的密度為2 kg/m。當配筋為雙向8@200，桁架預制板長度考慮3 000、4 000、5 000、6 000 mm四種形式時，不同寬度對鋼筋含量的影響如圖9所示。當桁架預制板長度為4 000 mm，配筋考慮雙向8@200、8@175、8@150、8@125四種形式時，不同寬度對鋼筋含量的影響如圖10所示。

通過對圖9的分析可以得出，桁架疊合板長度對鋼筋含量的影響并不明顯，但桁架疊合板的寬度對鋼筋含量的影響非常明顯，最小值接近130 kg/m3，最大值接近160 kg/m3，相差約25 kg。當寬度為600 mm的整數(shù)倍時，鋼筋含量接近一個較低值，當寬度略大于600 mm的整數(shù)倍時，鋼筋含量陡增，故在拆分設計時，應盡量避免此種情況。

通過對圖10的分析可以得出，鋼筋含量的最小值出現(xiàn)在寬度為600 mm的整數(shù)倍，鋼筋配置形式只是影響600 mm整數(shù)倍內變化趨勢，隨著板寬增加，鋼筋含量呈降低趨勢。

3 兩拼桁架疊合板最優(yōu)寬度求解

在實際項目中，桁架疊合板長度和配筋往往是確定的，那么影響鋼筋含量的最重要因素就是拆分后各桁架疊合板的寬度。當桁架疊合板寬度配筋形式確定時，無法直接計算出最優(yōu)拆分寬度，需要通過不斷的試算，尋找最優(yōu)拆分寬度。本文通過自編程序進行求解。第一步，將板進行均分，計算出桁架與鋼筋的數(shù)量;第二步，分別將其中一塊板增加10 mm，另一塊板減少10 mm，再計算出桁架與鋼筋的數(shù)量，重復計算60次（因最小值符合600 mm的模數(shù)）;第三步，尋找桁架數(shù)量最少且鋼筋數(shù)量少的拆分方式;第四步，為考慮吊裝方便，選擇兩塊板重量最接近的拆分方式作為最優(yōu)拆分結果。對于兩拼桁架疊合板，假定拼縫寬為300 mm，支座寬度為200 mm，板的擱置長度為10 mm。配筋間距有100、125、150、175、200 mm五種模式，進深為3 000～5 400 mm，以300 mm為模數(shù)八種模式。經(jīng)計算，兩拼桁架疊合板拆分最優(yōu)寬度如表1所示。

通過表1可以看出，拆分時采用直接均分的方式，往往是不經(jīng)濟的;其中一塊板選用600 mm的整數(shù)倍，另一塊板按需考慮，也并不一定經(jīng)濟;當配筋發(fā)生改變時，往往最優(yōu)拆分寬度也發(fā)生改變。

4 結論

在選用接縫節(jié)點形式時，人們要考慮配筋及現(xiàn)場施工的便捷性。當板跨度較小，按構造配筋時，可優(yōu)選單向板，降低生產(chǎn)及施工難度;當板跨度較小，按計算配筋時，宜采用雙向板，接縫采用板底縱筋末端帶135°彎鉤搭接方式;當板跨度較大且板厚較厚時，可考慮采用雙向板分離式拼縫節(jié)點。桁架預制板寬度對鋼筋含量影響大，在600 mm整數(shù)倍時，含量較低，略大于600 mm時，鋼筋含量較高，在拆分設計時應盡量避免;同時為最大限度降低鋼筋含量，可考慮將鋼筋桁架下弦筋作為受力筋使用。對于兩拼桁架疊合板，在拆分設計時，可通過試算獲得最優(yōu)拆分寬度，當配筋間距變化時，最優(yōu)的拆分寬度也發(fā)生改變。當板寬度種類過多時，構件尺寸標準化程度降低，宜采用可變組合邊模，節(jié)省模具成本。

參考文獻：

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[2]住房和城鄉(xiāng)建設部.裝配式混凝土結構技術規(guī)程：JGJ 1—2014[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設部，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.裝配式混凝土建筑技術標準：GB/T 51231—2016[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

[4]住房和城鄉(xiāng)建設部.裝配式混凝土結構連接節(jié)點構造（樓蓋和樓梯）：15G310-1[S].北京：中國計劃出版社，2015.

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[6]浙江省住房和城鄉(xiāng)建設廳.疊合板式混凝土剪力墻結構技術規(guī)程：DB33/T 1120—2016[S].北京：中國計劃出版社，2016.