裝配式建筑預制鋼筋桁架疊合板深化設計要點分析

楊 娜，焦 茜

（1.河北建研建筑設計有限公司，河北 石家莊 050021；2.河北省建筑科學研究院有限公司，河北 石家莊 050021）

0 引言

隨著我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)施工方法工期較長，已無法滿足現(xiàn)代社會的住宅建造需求，而裝配式建筑因工期短、節(jié)約人工、施工速度快等特點而得到大力推崇。裝配式建筑結(jié)構(gòu)中尤其是疊合樓板數(shù)量較大，PC 構(gòu)件的深化設計直接影響后期的生產(chǎn)以及安裝，對于設計人員的前期設計要求較高。本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀通過對裝配式建筑疊合板優(yōu)點介紹，分析了鋼筋桁架疊合板設計中的各項要點，希望能為以后裝配式建筑預制鋼筋桁架疊合板發(fā)展提供一定的參考價值。

1 國內(nèi)外疊合樓板發(fā)展與研究現(xiàn)狀

1.1 疊合樓板國外發(fā)展與研究現(xiàn)狀

1920 年－1950 年，房屋建筑和橋梁上被廣泛應用了混凝土疊合技術(shù)。由最初的鋼梁與現(xiàn)澆板、木梁與現(xiàn)澆板組合，發(fā)展為預制鋼筋混凝土構(gòu)件。

波蘭在 1950 年以后，將工字型、雙肋式以及 DMSZ 的疊合樓板廣泛應用在民用建筑上，取得了良好的應用效果［1］。

歐美國家剛開始用壓型鋼板混凝土組合板作為施工平臺，后來經(jīng)過試驗研究表明壓型鋼板能夠提高承載能力。

日本開發(fā)了一種半預制梁與疊合預制樓板上方現(xiàn)澆混凝土形成的整體式結(jié)構(gòu)［2］，近年來疊合板構(gòu)件被廣泛應用于多高層建筑及工業(yè)廠房。

1.2 疊合樓板國內(nèi)發(fā)展與研究現(xiàn)狀

朱伯龍等研發(fā)了在工字型梁和薄板上澆筑混凝土的裝配式整體板。崔廣仁等研究了混凝土空心疊合板與相鄰板通過疊合層整澆成一體后的變形、裂縫、正截面承載能力等［3］。

我國在 20 世紀 70 年代末 80 年代初期成立了疊合結(jié)構(gòu)科研技術(shù)組，通過試驗證明疊合面應做成粗糙面。

北京市建筑工程研究所通過對疊合板的試驗研究表明，疊合面預留結(jié)合筋的效果及抗剪強度比粗糙面和抹光面的效果好。

周旭紅等研發(fā)了一種單向預應力配筋的混凝土疊合樓板［4］，此類型疊合樓板為預應力混凝土底板帶“T”形肋，施工過程中通過在肋上預留的空洞穿鋼筋和管線，最后澆筑疊合層。

周友香等［5］研究并設計一種整體性好，自重輕，保溫隔熱疊合板，此種形式的疊合板是將雙向密肋與預應力空心板結(jié)合在一起，有廣泛的應用前景。

2 裝配式建筑預制桁架鋼筋疊合板優(yōu)勢

裝配式疊合板是由 60 mm 厚的預制板和不小于60 mm 厚的現(xiàn)澆板兩部分疊合組成的裝配整體式樓板，其特點是設計院進行標準化設計，通過工廠預加工將桁架鋼筋下半部分與底板混凝土澆筑在一起，然后施工現(xiàn)場安裝后通過和上部后澆層形成整體。疊合板的特點是其整體性好，抗震性能優(yōu)越，剛度大，節(jié)省模板，適合整體剛度要求較高的高層建筑和大開間建筑。裝配式建筑預制構(gòu)件的生產(chǎn)，打破了季節(jié)及氣候和空間的限制，疊合板的生產(chǎn)大大縮短了工期，易于實現(xiàn)工業(yè)化施工。目前國內(nèi)應用較為廣泛的兩種疊合板類型為預制帶肋底板疊合板（見圖1）和預制桁架鋼筋底板疊合板（見圖2）。

圖1 疊合板類型

圖2 預制桁架鋼筋底板疊合板

疊合板深化設計是在結(jié)構(gòu)施工圖的基礎(chǔ)上進行二次深化，用于指導構(gòu)件廠生產(chǎn)加工以及施工現(xiàn)場安裝和構(gòu)造節(jié)點措施施工，對于生產(chǎn)和施工具有非常重要的指導意義。預制桁架鋼筋疊合板深化設計詳圖包括底板模板圖、俯視配筋平面布置圖、剖面圖以及鋼筋下料表，準確表達了疊合板的長度和寬度、安裝方向、鋼筋長度及寬度、機電預埋點位和洞口位置以及吊點布置。深化設計時應盡量減少疊合板種類，秉承標準化原則既能減少樓板規(guī)格也能節(jié)約模具成本。

與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑在施工質(zhì)量與施工速度方面有更明顯的優(yōu)勢。

1）施工質(zhì)量方面更好把控。預制桁架鋼筋疊合板根據(jù)深化圖紙加工生產(chǎn)，構(gòu)件質(zhì)量能把控，誤差都在合理范圍之內(nèi)，進出廠有構(gòu)件檢測證明。

2）施工難度降低。預制鋼筋桁架疊合板在構(gòu)件深化設計時已配合水電專業(yè)預留機電點位以及設備洞口，避免傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)水電安裝施工的二次開洞，避免因開鑿引起的質(zhì)量問題。

3）施工工期縮短。由于桁架鋼筋疊合板底板已在構(gòu)件廠加工完成，所以施工過程中減少施工現(xiàn)場支模工作量，提高工作效率，施工工期明顯縮短，也符合國家發(fā)展裝配式建筑的初衷。

3 裝配式建筑疊合板設計要點分析

3.1 關(guān)注當?shù)叵嚓P(guān)政策

在裝配式建筑疊合板設計前期，設計人員應先掌握當?shù)叵嚓P(guān)政策法規(guī)，避免出現(xiàn)自身設計違反政策的情況，還需結(jié)合裝配式建筑評價標準及裝配式相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行綜合設計，滿足裝配式評價標準中的各項評價的最低分值。設計人員在設計前期應全面了解施工現(xiàn)場情況，明確施工中的不利因素，結(jié)合實際調(diào)整裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點，保證結(jié)構(gòu)設計的科學合理性。

在裝配式建筑中，疊合板的應用數(shù)量相對是最多的，設計師應遵循“少規(guī)格、多組合”的基本原則做到科學拆分，減少疊合板規(guī)格，爭取模數(shù)標準化，若能做到多項目可以重復利用模具，才能體現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)可持續(xù)利用的優(yōu)勢。

3.2 與建筑結(jié)構(gòu)水暖電各專業(yè)配合

疊合板的設計還需考慮設備管線與結(jié)構(gòu)體系的關(guān)系，還需與建筑、給排水、電氣、暖通等各專業(yè)協(xié)作配合完成。疊合板的設計需要提前預埋好電盒、排氣道洞口以及給排水立管洞口，其定位必須與精裝圖或者施工圖一致，因為后期將面臨生產(chǎn)誤差及安裝誤差，若出現(xiàn)洞口本身定位偏差，對于高層裝配式來說將面臨立管裝不上，而疊合板避免進行二次切割擾動，這對施工方來說就面臨巨大的挑戰(zhàn)。若電盒位置出現(xiàn)偏差較大，將無法滿足后期精裝效果，住戶體驗差。疊合板上預留、預埋設備條件時，應盡量避開桁架位置，避免打斷桁架鋼筋。

3.3 疊合樓板設計受力分析

切實做好疊合樓板在脫模、吊裝等短暫設計工況下的施工驗算，并符合裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定。雙向疊合板之間應采用整體式接縫，接縫宜設置在疊合板的次要受力方向，而且應避開最大彎矩截面，避免出現(xiàn)較為嚴重的裝配式建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題。

3.4 疊合板吊裝及運輸

為了防止疊合板在吊裝過程中發(fā)生掉落及破壞，吊裝過程中應保持疊合板平衡，避免發(fā)生碰撞。若遇到異形板時，疊合板設計應考慮采用吊鉤或者吊環(huán)方便吊裝，如圖3 所示。施工期間所有裝配式相關(guān)工作人員需持證上崗，上崗前需要開展相關(guān)培訓工作，技術(shù)人員及項目安全負責人開展專項技術(shù)交底。設計前期盡量避免疊合板超長超寬，考慮吊裝及運輸要求，避免為后續(xù)施工造成工期延后和成本浪費。

圖3 預制桁架鋼筋底板疊合板吊裝

3.5 疊合板錯縫搭接

實際施工過程中，疊合板吊裝完成以后，往往會發(fā)生因鋼筋碰撞而無法安裝的問題，若現(xiàn)場切割鋼筋或者彎折進行避讓，勢必會對疊合板進行擾動。為避免疊合板之間胡子筋問題對疊合板進行現(xiàn)場切割處理，所以深化設計初期時應通過 BIM 平臺檢查疊合板之間的鋼筋碰撞問題，通過調(diào)節(jié)疊合板寬度方向鋼筋的偏移尺寸進行鋼筋避讓，偏移尺寸可參考國家建筑標準設計圖集15G 366－1《桁架鋼筋混凝土疊合板（60 mm）》，如圖4 所示。

圖4 疊合板錯縫搭接

3.6 疊合板與主體結(jié)構(gòu)碰撞檢查

在安裝過程中，為避免疊合板胡子筋與墻、梁等構(gòu)件發(fā)生碰撞問題，可利用 BIM 軟件中自帶的碰撞檢查功能去做碰撞檢查，碰撞檢查完成以后，彈出的對話框會顯示所有的碰撞信息，以便后期檢查修改。

3.7 疊合樓板后澆層保護層厚度要求

1）在交通核位置，電井入戶管線交叉較多，若與強電干線交叉為 20+32=52 mm，而 130 mm 厚的疊合板允許交叉 80-（60-15-8）=42 mm，此種情況會造成鋼筋混凝土保護層厚度不夠，所以綜合管線排布則應考慮加厚疊合板現(xiàn)澆層厚度及相應增加桁架筋高度。

2）若遇到結(jié)構(gòu)有陽角放射筋排布應優(yōu)化，除桁架筋上弦外，鋼筋層數(shù)不應＞3 層。放射筋由輻射布置可改為在桁架鋼筋下方XY方向正交布置，不增加鋼筋層數(shù)，避免增加現(xiàn)澆層厚度導致結(jié)構(gòu)凈空減小的問題。目前已有裝配式項目采用此方案。

3.8 拼縫鋼筋錨固長度要求

若底板配筋直徑≥10 m m時，由于后澆帶拼縫300 mm 不能滿足其錨固長度，如圖5 所示。

圖5 雙向疊合板整體式接縫構(gòu)造示意圖（單位：mm）

需注意以下兩點：①鋼筋出筋形式需修改為彎折連接，錨固長度不應＜La，兩側(cè)鋼筋在拼縫處重疊長度不應＜10 d，彎折處沿接縫方向配置≥2 根且直徑不小于該方向預制板內(nèi)鋼筋直徑的通長構(gòu)造鋼筋；②圖中預制板厚為60mm時，鋼筋彎折角度為 30°，若預制板厚＞60 mm 時，需相應修改彎折角度且保證≤30°，以免角度過高超過現(xiàn)澆層，過低則不能與相鄰預制板有效搭接。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對裝配式建筑結(jié)構(gòu)疊合樓板的分析，預制桁架鋼筋疊合板具有整體性好、減少施工現(xiàn)場支模數(shù)量、加快施工進度、標準化設計減少成本，減少施工現(xiàn)場濕作業(yè)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，同時預制鋼筋桁架疊合板也滿足了剛度及承載力的要求，易于工廠化施工，有著廣闊的發(fā)展空間和前景。Q