裝配式預(yù)制疊合板拼縫構(gòu)造優(yōu)化分析*

蔣延?xùn)|

(中鐵十二局集團(tuán)有限公司財務(wù)共享服務(wù)中心 太原 030024)

預(yù)制疊合板具有節(jié)約材料、方便施工及縮短工期等優(yōu)點(diǎn),并且相對于全裝配板具有較強(qiáng)的抗震及整體性能,是當(dāng)前廣泛采用的組合結(jié)構(gòu)。其中,預(yù)制疊合板應(yīng)力、應(yīng)變呈現(xiàn)非線性變化,且現(xiàn)澆層收縮應(yīng)力對層狀結(jié)構(gòu)承載力也有很大影響。在多個受力狀態(tài)下,預(yù)制疊合板拼縫處受力狀況十分復(fù)雜,因此,預(yù)制疊合板拼縫處改善與優(yōu)化對于保障預(yù)制疊合板整體性能的可靠性、有效性具有重要工程實(shí)際意義。

1 預(yù)制疊合板拼縫的常見問題及影響因素

目前,裝配式預(yù)制疊合板拼縫常見問題如表1所示。而影響預(yù)制疊合板拼縫構(gòu)構(gòu)造的因素中,主要由以下幾點(diǎn)組成:

表1 裝配式預(yù)制疊合板拼縫常見問題及解決對策

1.1 混凝土后澆層厚度

后澆層板承載能力隨后澆層板厚度增大而增大,由于當(dāng)預(yù)制疊合板厚度增大時整體受壓區(qū)域也隨之升高,增大預(yù)制疊合板承載力減緩預(yù)制疊合板裂紋擴(kuò)展速率,當(dāng)受力相同時,層間疊合預(yù)制疊合板變形隨著層厚增加而減小。

1.2 板底連接縱筋

除后澆層厚度外,板底節(jié)點(diǎn)處縱向鋼筋對板底應(yīng)力有較大影響。當(dāng)受力相同時,預(yù)制疊合板底部連接縱向鋼筋直徑較大時,預(yù)制疊合板變形較小。這主要是由于鋼筋直徑增加板件配筋面積提高板件的承載能力、剛度。同時,減小底部縱筋間距,使得鋼筋排布更加緊密,也能夠增加疊合面鋼筋面積,預(yù)制疊合板底部連接縱筋就能夠承受更大彎矩,提高其抗切性能。

1.3 拼縫兩側(cè)鋼筋桁架間距

加密網(wǎng)格板拼縫部位應(yīng)力明顯小于一般網(wǎng)格板,隨著荷載增加加筋網(wǎng)片僅在拼縫中心部位出現(xiàn)明顯受力現(xiàn)象。因此,對預(yù)制疊合板拼縫區(qū)進(jìn)行加密可提高預(yù)制疊合板拼縫區(qū)剛度,如表1所示。

2 裝配式預(yù)制疊合板拼縫構(gòu)造優(yōu)化建議——以LJ花園西區(qū)建設(shè)項目為例

LJ花園西區(qū)建設(shè)項目位于XD 區(qū)LC大街新五中南側(cè),南環(huán)北街以北,YH 路以西,DY 東路以東。GB/T 51231-2016裝配式混凝土建筑技術(shù)規(guī)范;C30預(yù)制混凝土預(yù)制疊合板為166.56 m3;C30預(yù)制混凝土樓梯為22.8 m3;

2.1 優(yōu)化原則

2.1.1 接縫受力針對不同接縫施工要求也各不相同,如表2所示。

表2 接縫受力

2.1.2 接縫材料

預(yù)制疊合板接縫施工時,如想要充分地滿足建筑工程施工需要和具體施工條件,就應(yīng)保證接縫材料具有一定抗剪切能力和伸縮變形能力,并且對材料在防火、防水以及防霉變等方面都有一定要求。選擇接縫材料時候要注意,預(yù)制疊合板縫不能過大,要盡量少用拼縫膠,降低建筑施工費(fèi)用、控制預(yù)算。此外,還應(yīng)保證板縫外觀整潔性、美觀性、環(huán)保性和協(xié)調(diào)性。

2.1.3 接縫技術(shù)

對于預(yù)制疊合板整體受力性能而言,其主要介于按板縫劃分單向板與整體雙向板之間,其動力性能還與預(yù)制疊合板尺寸、接縫鋼筋數(shù)量、預(yù)制板以及后澆層厚度比例等多個因素密切相關(guān)。因板縫接縫邊界主要是用來傳遞剪力,所以預(yù)制疊合板在具體應(yīng)用中傳遞彎矩性能比較差,在沒有可靠依據(jù)情況下,就可偏向于安全性較高單向板,并且要按照具體構(gòu)造來確定接縫鋼筋數(shù)量,以此來保證接縫部位不會發(fā)生剪切破壞,并有效地控制接縫處裂縫。

對于跨度比較大預(yù)制疊合板,由于疊合面受到外力溫度影響,其截面就會產(chǎn)生較大水平剪力,為解決這一問題就應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對截面抗切構(gòu)造鋼筋進(jìn)行合理配置,保證水平界面抗剪能力。

雙層預(yù)制疊合板邊盡可能避免最大彎矩段,又要避免應(yīng)力最大部位,其接頭應(yīng)采用后澆帶。在對預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆與后澆混凝土接縫處進(jìn)行處理時,受力鋼筋要采用安全和可靠性都比較高連接方式,而對于接縫處新舊混凝土,要選擇粗糙面和鍵槽等構(gòu)造措施,以提高其整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,并根據(jù)彼岸準(zhǔn)規(guī)定對計算結(jié)果進(jìn)行合理調(diào)整。

2.2 施工準(zhǔn)備

生產(chǎn)廠家提供預(yù)制構(gòu)件及相關(guān)材料設(shè)備,要按照一定施工順序進(jìn)場驗收,并進(jìn)行合理分類堆放。經(jīng)過現(xiàn)場分析,進(jìn)入場地物料主要是被放置在接近進(jìn)入場地兩邊和中心地方并被集中堆放著。

對于單向預(yù)制疊合板運(yùn)輸路徑,應(yīng)進(jìn)行硬化,當(dāng)運(yùn)輸車輛到達(dá)指定材料對方區(qū)域時,還應(yīng)通過吊重設(shè)備進(jìn)行卸載,在卸載區(qū)域要設(shè)置相應(yīng)安全標(biāo)志(警戒線、標(biāo)語)。

預(yù)制疊合板堆放參數(shù)包括:單垛堆放高度≤5層,堆放時需要進(jìn)行材料荷載穩(wěn)定性分析,底層材料則要采取墊木整平,不同預(yù)制疊合板層與層之間也需要采用墊木墊實(shí),確保各層材料平齊,避免材料穩(wěn)定性喪失導(dǎo)致傾覆災(zāi)害,另外,墊木支點(diǎn)需要能夠為預(yù)制疊合板吊裝充作吊點(diǎn),堆放區(qū)域場地則需要經(jīng)過10 cm 厚C20混凝土硬化處理。

此次吊裝采用汽車吊進(jìn)行預(yù)制疊合板吊裝,施工采用50 t汽車吊,汽車吊吊裝最大高度25 m,起重重量范圍為2～5 t,可滿足預(yù)制板吊裝要求。

2.3 施工方案設(shè)計

2.3.1 支撐系統(tǒng)

預(yù)制疊合板施工采用支撐體系主要是碗扣式鋼管支架,該支撐系統(tǒng)主要由鋼管、碗扣式銜接件、頂托等組成,支架按照預(yù)制疊合板設(shè)計方案進(jìn)行滿堂布置。在梁邊緣處,需搭設(shè)400 mm 寬預(yù)制疊合板,在托架中央部位,搭設(shè)500 mm 寬方木。在進(jìn)行支撐系統(tǒng)布置之前,技術(shù)人員要在現(xiàn)場對樓層控制線進(jìn)行測量,然后按照預(yù)制疊合板支架平面布置示意圖,對架體、墻柱位置進(jìn)行布線,最后才能進(jìn)行支架搭設(shè)。

本項目中,預(yù)制疊合板施工主要采用的碗扣式腳手架,為保證支撐架穩(wěn)定及安全,為將支撐系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置為:預(yù)制疊合板跨度3.2 m,支架腳手架步距1.6 m,橫縱向立桿間距均為1.2 m,立桿底部木墊塊0.1 m×0.1 m,采取頂絲對立桿頂部進(jìn)行頂撐。在架體頂端頂絲高度,則需由技術(shù)人員使用鋼卷尺、水平墨線進(jìn)行現(xiàn)場檢測,而后可對立桿高度進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,以保證預(yù)制疊合板板底設(shè)計標(biāo)高與鋼管龍骨相應(yīng)標(biāo)高相等。

2.3.2預(yù)制疊合板定位

以現(xiàn)場預(yù)制疊合板吊裝施工設(shè)計圖紙為基礎(chǔ),技術(shù)人員可利用定位設(shè)備對預(yù)制疊合板布置位置進(jìn)行預(yù)制疊合板定位。為提高預(yù)制疊合板定位精度,在預(yù)制疊合板預(yù)制階段,可將預(yù)制疊合板底部進(jìn)行樓面定位線預(yù)留,在吊裝階段,采用激光墨線儀進(jìn)行控制線定位投射。同時,梁邊緣需要架設(shè)400 mm 寬度預(yù)制疊合板體系,以便預(yù)制疊合板可伸入梁內(nèi)一定距離,梁邊緣預(yù)制疊合板也需要對預(yù)制疊合板安裝位置進(jìn)行定位放線,預(yù)制疊合板架設(shè)結(jié)束后則需要進(jìn)行標(biāo)高校核,保證預(yù)制疊合板高度及預(yù)制疊合板標(biāo)高準(zhǔn)確性;墻柱上鋼筋要做好抄平,放線,做好標(biāo)記,在預(yù)制疊合板底部預(yù)制疊合板驗收時要做好標(biāo)高檢查,防止出現(xiàn)返工,在預(yù)制疊合板安裝前要按照墻壁控制線彈線。

2.3.3 拼縫構(gòu)造優(yōu)化

附加鋼筋所引起阻裂的機(jī)制可改變預(yù)制疊合板拼縫處受力特點(diǎn),使疊合面與拼縫處最大正應(yīng)力方向發(fā)生變化,最大正應(yīng)力方向?qū)A向于沿疊合面水平方向,即裂縫發(fā)展到疊合面后,轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谄纯p方向發(fā)展,不會形成貫通裂縫。然而,按照分離式接縫進(jìn)行設(shè)計疊合預(yù)制疊合板,在經(jīng)過混凝土現(xiàn)澆層形成整體板塊之后,其受力模式呈現(xiàn)出明顯雙向板受力特點(diǎn),因此,如將其按照單向板受力模式來設(shè)計拼縫節(jié)點(diǎn)存在一定問題。

此次工程施工中,預(yù)制疊合板底板表面設(shè)置附加鋼筋,對其承載力起到一定作用,并起到“阻裂”作用,但其設(shè)計高度偏低,與板面相比較弱,導(dǎo)致其整體承載力下降,且隨著拼縫寬度增加,這種影響更加顯著;預(yù)制疊合板拼接處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中,且預(yù)制板與后澆混凝土交界處受彎承載力較低,撓度較大,容易出現(xiàn)開裂破壞。

通過對接縫處優(yōu)化設(shè)計,改善接縫處受力性能,提高接縫處裂縫荷載。在層合預(yù)制疊合板頂面布置一根額外鋼筋,并保證層合預(yù)制疊合板在一定錨固長度下,不僅可保證結(jié)構(gòu)承載力,而且還可保證結(jié)構(gòu)抗裂性。在層疊預(yù)制疊合板縱向長邊處,預(yù)留40～60 mm 拼縫,并與層疊預(yù)制疊合板混凝土同步澆筑。在設(shè)計服役荷載下,當(dāng)預(yù)制疊合板在拼縫處未設(shè)置網(wǎng)格處時,其承載能力及變形均能滿足需求,且鋼筋易出現(xiàn)脆性破壞,而網(wǎng)格處設(shè)置網(wǎng)格處,則可有效地傳遞剪、彎矩,改善其延性的同時,對其承載能力具有促進(jìn)意義。

2.3.4 混合物填塞掛網(wǎng)

2.3.4.1 基層處理

用鋼筆清除對膠合有不利影響材料,例如:油脂、塵土、涂料、水泥漿液及其他對膠合有不利影響顆粒;用刷子或真空吸塵器對基底表面進(jìn)行清洗,確?；诐崈艉透稍?。

2.3.4.2 施工步驟

①用H-80灌漿料或高一等級微脹型防裂砂漿填充,其填充面應(yīng)低于兩邊板厚度5 mm;②在縫紉線四角用美紋紙條粘在一起,用膨脹式嵌縫石膏+膠水+白水泥混合攪拌進(jìn)行勾縫;③在其表面上涂上一層白色膠水,并粘上100 mm 厚纖維織物,在干燥后再次涂上一層白色膠水。

2.3.5 抹灰掛網(wǎng)

用鋼筆清除對基層有不利影響材料,例如:油脂、塵土、涂料、水泥漿液及其他對基層無影響顆粒;在基面上適當(dāng)?shù)貫⑿┧畞頋櫇?。第一次涂刷防裂灰漿厚度為3～4 mm,并涂刷密實(shí)、平整;加壓耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布,網(wǎng)格布應(yīng)展平,并在與梁、柱或墻壁結(jié)合時,確保網(wǎng)格布不會發(fā)生變形,不會產(chǎn)生拱度。兩面墻拼接長度不應(yīng)少于100 mm 抹第二道防裂砂漿掛網(wǎng)應(yīng)設(shè)置在抹灰層中,且網(wǎng)片和底板之間距離不應(yīng)超過3 mm;第二次防裂灰漿厚度要控制在1～2 mm。

2.4 質(zhì)量保障

2.4.1 設(shè)計方面

在設(shè)計中,應(yīng)對預(yù)制疊合板厚度進(jìn)行控制。預(yù)制疊合板厚度愈大其承載力愈大。隨著平板厚度增大,成本也隨之增大。所以在拼縫中,縱筋直徑和縱筋的間距會直接影響到配筋面積,通過大直徑小間距排列,能夠提高整體預(yù)制疊合板抗剪性能,使拼縫中鋼筋能夠承受更多荷載。同時,通過對拼接點(diǎn)網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行加密,提高預(yù)制疊合板剛性。在此基礎(chǔ)上對網(wǎng)架式預(yù)制疊合板拼接方式進(jìn)行優(yōu)化,提高其整體性能,為網(wǎng)架式預(yù)制疊合板推廣提供新途徑。

2.4.2 吊裝方面

按設(shè)計圖要求,仔細(xì)檢查板件質(zhì)量和尺寸,并批準(zhǔn)板件安裝位置。在吊運(yùn)時,應(yīng)采用“慢起慢落”方法,以防止疊合鋼板與其他物體相撞。在吊運(yùn)時,吊鉤位置應(yīng)與部件中心成一條垂直線,并且吊繩與部件夾角不能小于45°。將預(yù)制疊合板吊到正確位置后再進(jìn)行下降,下降到一定高度后再由工人手工調(diào)整預(yù)制疊合板位置,以保證拼縫兩邊預(yù)制疊合板在水平面上。

2.4.3 施工方面

要對施工人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo),讓施工人員對拼縫構(gòu)造做法有清晰認(rèn)識,并盡可能選擇對灌漿操作有一定了解工人進(jìn)行施工。疊合鋼板拼縫應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)應(yīng)力較低地方,并在保證施工簡便性前提下,盡可能避免結(jié)構(gòu)薄弱部分。進(jìn)行注漿之前,要先對基礎(chǔ)進(jìn)行處理,將混凝土表面光滑部分鑿毛,并將表面油污、灰塵等雜質(zhì)清除干凈,確保基礎(chǔ)表面潔凈。應(yīng)嚴(yán)格按配方配制注漿材料,并按時完成注漿。對于鋼筋較多部位,應(yīng)加大振搗力度,確保結(jié)構(gòu)緊固性。此外,還需做好接縫防水工作,可在接縫中加設(shè)止水板,起到防水、防滲作用。

3 結(jié)語

綜上所述,現(xiàn)代化社會發(fā)展趨勢下,建筑水平也在不斷提升。裝配式建筑結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑施工中較為常見的施工方式,其中,采用預(yù)制疊合板接縫技術(shù),不僅可有效地提高建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量,降低建筑成本,還可有效地縮短工期,提高建筑施工穩(wěn)定性和社會效益。