王文靜,劉春原,殷澤輝,周艷芳

1.河北工業(yè)大學土木與交通學院,天津 300401

2.山東理工大學建筑工程學院,山東 淄博 255049

我國現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)建筑大多采用現(xiàn)澆體系，這種施工方法雖然技術(shù)成熟、有其自身優(yōu)勢，但由此帶來的高污染、高能耗、施工技術(shù)落后、勞動成本提高等一系列問題也日益突出，且與現(xiàn)階段國內(nèi)節(jié)能減碳、綠色環(huán)保、發(fā)展可持續(xù)建筑的大方向相悖。為此，國家大力發(fā)展建筑工業(yè)化，提高建筑安全水平，推動化解過剩產(chǎn)能，進行低碳、節(jié)能、節(jié)約型建設(shè)。而實現(xiàn)建筑工業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是要更新建筑建造模式，采用預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)[1]。

對于預制裝配式混凝土建筑，為確保其建造質(zhì)量，不能孤立地研究設(shè)計、生產(chǎn)或施工的某一方面，而是要整合全產(chǎn)業(yè)鏈的資源，進行一體化研究。本文結(jié)合濟南市某裝配式住宅工程，對其桁架鋼筋混凝土疊合板設(shè)計生產(chǎn)施工一體化展開研究。

1 桁架鋼筋混凝土疊合板及其技術(shù)特點

桁架鋼筋混凝土疊合板又稱桁架鋼筋板，是由帶桁架鋼筋的預制混凝土板及后澆鋼筋混凝土疊合層組成，如圖1所示[2]。目前，德國是桁架鋼筋板生產(chǎn)與應用水平最高的國家，我國裝配式住宅建筑的應用技術(shù)受德國、日本兩個國家的影響較深[3]。借鑒國外的經(jīng)驗，根據(jù)我國的實際情況，國內(nèi)常用的桁架鋼筋混凝土疊合板預制底板厚度一般為60 mm厚，現(xiàn)澆混凝土疊合層厚度一般為70 mm厚。其構(gòu)成如下：預制混凝土底板由15 mm保護層、不小于16 mm（2層鋼筋）的底部鋼筋層、不小于30 mm的桁架鋼筋錨固層[4]組成，總厚度不宜小于60 mm[5]。疊合層由預埋管線層20 mm(不考慮管線交叉時)、30 mm（入戶電纜穿管時）、40 mm（考慮管線交叉時）、不小于16 mm（2層鋼筋）的頂部鋼筋層和15 mm的鋼筋保護層組成，理論總厚度不應小于51 mm，考慮施工誤差等其他因素不應小于60 mm[5]。由以上得出桁架鋼筋疊合板總厚度不宜小于120 mm，常用厚度為130 mm（60 mm預制板+70 mm疊合層），如圖2所示。我國常規(guī)現(xiàn)澆樓板厚度多為120 mm，目前來說，在保證受力性能的前提下，桁架鋼筋疊合板的總厚度能否做的同現(xiàn)澆板一樣是一個值得研究的問題。

在住宅建筑中采用疊合板結(jié)構(gòu)體系可以實現(xiàn)“構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化，現(xiàn)場施工機械化”，具有以下特點：

（1）提高施工質(zhì)量。與現(xiàn)澆板相比，疊合板進行工廠化生產(chǎn)，機械化程度高，專業(yè)技術(shù)熟練，構(gòu)件質(zhì)量高，板底平整度好，濕作業(yè)量少，樓板的抗裂性能好；

（2）提高施工安全性。采用疊合板施工減少了模板使用量，降低了模板安裝、拆除過程中的安全風險，安全可靠性更高；

（3）縮短施工工期。預制構(gòu)件安裝方便、快捷；后澆疊合層施工時，可利用預制構(gòu)件做模板，省工省料，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆體系相比，可節(jié)約工期30%左右；

（4）降低施工難度。因采用機械化吊裝施工，減少了施工現(xiàn)場的人員數(shù)量，降低了工作強度；在工程生產(chǎn)時預埋水電管線和預留洞口，避免了二次開孔、開槽可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題；鋼管支撐間隙大，給施工人員提供了更大的操作空間。

圖1 桁架疊合板Fig.1 Truss superimposed slab

圖2 桁架鋼筋疊合板構(gòu)成Fig.2 Structure of truss superimposed slab

2 桁架鋼筋混凝土疊合板設(shè)計

目前，裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計一般是分兩步，第一步，進行構(gòu)件拆分，對節(jié)點連接部位按現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進行常規(guī)的建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計，第二步，對預制裝配式構(gòu)件進行深化設(shè)計。前者主要是從結(jié)構(gòu)安全性、建筑美觀性及使用功能等方面進行設(shè)計，后者是為了方便生產(chǎn)和施工。預制構(gòu)件的深化設(shè)計包括構(gòu)件自身設(shè)計（構(gòu)件從生產(chǎn)、脫模、廠內(nèi)倒運、裝車、運輸、卸車、起吊安裝、調(diào)整就位、臨時固定全過程分析及所需的預留預埋設(shè)計）、構(gòu)件連接設(shè)計（根據(jù)每類預制構(gòu)件與現(xiàn)澆部分的連接方式，確定為滿足連接所需的預留預埋方案）和構(gòu)件功能設(shè)計（根據(jù)設(shè)計方案中每類預制構(gòu)件的功能要求確定預留預埋方案），是以原結(jié)構(gòu)設(shè)計為基礎(chǔ)，再根據(jù)生產(chǎn)、施工單位的不同需求進行深化設(shè)計，需經(jīng)原設(shè)計單位復核認可，最終形成深化設(shè)計圖紙。構(gòu)件的深化設(shè)計是一個反復復核的過程，構(gòu)件生產(chǎn)單位和施工單位的各項要求均需經(jīng)設(shè)計單位各專業(yè)協(xié)同復核，每個預留預埋均需考慮對結(jié)構(gòu)安全的影響，避免與結(jié)構(gòu)鋼筋、水電埋管等產(chǎn)生碰撞，再由施工單位、構(gòu)件生產(chǎn)單位重新對預留預埋位置進行調(diào)整，再復核，不斷循環(huán)，直到確保滿足結(jié)構(gòu)安全及施工使用要求[6]。預制構(gòu)件的深化設(shè)計過程就是一個設(shè)計、生產(chǎn)、施工一體化研究的過程，各單位要相互協(xié)作、密切配合。

濟南市某住宅工程，共13棟高層住宅樓，大量采用桁架鋼筋混凝土疊合板施工，主要使用部位是6F-32F，其典型板塊是DBS1-67-3615-11、DBS2-67-3615-11，最大板塊DBS1-67-4120-11-350，板塊實際尺寸2920*2000，底板厚度60 mm。為保證結(jié)構(gòu)的安全性，本工程各棟樓底部加強部位1F-5F采用現(xiàn)澆樓蓋[5]。為了方便生產(chǎn)和施工，該項目疊合板的深化設(shè)計是由構(gòu)件生產(chǎn)單位完成并經(jīng)設(shè)計單位復核的，這樣可做到設(shè)計、生產(chǎn)、施工的一體化。

以5#樓DLB8板為例，其疊合板的深化設(shè)計圖如下：

圖3 疊合板平面布置圖Fig.3 Plane layout of superimposed slabs

圖4 DBS1-67-4120-11-350模板圖Fig.4 Template diagram of DBS1-67-4120-11-350

3 桁架鋼筋混凝土疊合板工廠化生產(chǎn)

根據(jù)設(shè)計圖紙以及合同約定，優(yōu)選疊合板生產(chǎn)廠家，并報業(yè)主、監(jiān)理審核批準。開始加工前結(jié)合各專業(yè)圖紙進行深化設(shè)計，并組織結(jié)構(gòu)、建筑、裝修、機電等各專業(yè)審核確認，確認合格后，構(gòu)件生產(chǎn)廠家再依據(jù)審核批準后的深化設(shè)計圖紙組織工廠化生產(chǎn)。

3.1 桁架鋼筋混凝土疊合板生產(chǎn)工藝

圖5 桁架鋼筋混凝土疊合板的生產(chǎn)工藝Fig.5 The production technology of truss reinforced concrete superimposed slab

3.2 質(zhì)量要求

（1）預制底板的制作、堆放、運輸、吊裝、質(zhì)量驗收及疊合板的施工過程應遵守《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2015的規(guī)定；

（2）疊合板如需開洞，需先在底板上預留孔洞，孔洞內(nèi)鋼筋暫不切斷，待澆筑完混凝土達到強度后再切除孔洞內(nèi)鋼筋。洞口處加強鋼筋及開洞板承載力由設(shè)計人員根據(jù)實際情況進行設(shè)計；

（3）預制鋼筋桁架板與后澆混凝土結(jié)合面做成凹凸不小于4 mm的粗糙面；

（4）底板混凝土的強度必須達到設(shè)計強度等級的100%時，方可脫模、吊裝、運輸及堆放；

（5）預制構(gòu)件應在工廠進行預吊裝，在施工現(xiàn)場，吊裝前應做好臨時支撐；

（6）該住宅工程執(zhí)行“樣板引路”，采用試驗段指導施工。開始一到二層為預制構(gòu)件吊裝試驗段，在試驗階段邊施工邊總結(jié)，施工單位與建設(shè)單位、監(jiān)理單位以及桁架鋼筋板生產(chǎn)廠家共同研究、總結(jié)經(jīng)驗，不斷改善施工方法，以期高質(zhì)量的完成裝配式建筑的建造過程。

4 桁架鋼筋混凝土疊合板的施工

在項目開工前，生產(chǎn)單位應根據(jù)預制構(gòu)件的類型和規(guī)格，確定模板配置方案，并根據(jù)施工總體安排確定各規(guī)格構(gòu)件的具體數(shù)量，用于指導生產(chǎn)；在施工過程中，施工單位要分階段提前擬定好構(gòu)件需要量計劃，注明構(gòu)件的名稱、規(guī)格、數(shù)量和進場時間，匯集成表格發(fā)送給生產(chǎn)單位，考慮到外界因素的影響，施工現(xiàn)場應存放一定數(shù)量的構(gòu)件，以保證施工的連續(xù)進行；同時，要根據(jù)設(shè)計、施工變更及時調(diào)整構(gòu)件的生產(chǎn)和供應，以滿足施工進度計劃的安排。

4.1 預制構(gòu)件的運輸、驗收和堆放

4.1.1 構(gòu)件運輸 開工前，由構(gòu)件生產(chǎn)廠家編制構(gòu)件運輸專項方案，各方確認后實施，同時也作為計算構(gòu)件運輸費用的依據(jù)；疊合板采用平板車平放層疊方式運輸，墊塊應在一條垂直線上。

4.1.2 構(gòu)件驗收 為防止個別疊合板運至現(xiàn)場后因質(zhì)量達不到規(guī)范要求而不能吊裝，項目部跟甲方、構(gòu)件生產(chǎn)廠家共同溝通，對疊合板質(zhì)量進行二次驗收，即第一次在廠家驗收，第二次在疊合板運至現(xiàn)場開始吊裝時驗收。到場的預制構(gòu)件，其外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)性能要符合預制構(gòu)件質(zhì)量驗收標準，不應出現(xiàn)嚴重的外觀缺陷和影響結(jié)構(gòu)性能、安裝和使用功能的尺寸偏差。不符合要求的構(gòu)件予以退場。

4.1.3 構(gòu)件堆放 在進行施工現(xiàn)場平面布置時，要依據(jù)設(shè)計原則畫出構(gòu)件堆放范圍，標明警示標志，構(gòu)件的堆場應盡量靠近使用位置或在塔式起重機服務范圍之內(nèi)，最大限度地縮小場地內(nèi)運輸量，盡可能避免而二次搬運，并考慮運輸和裝卸的方便；預制混凝土疊合板可采用板肋朝上疊放式堆放，堆放時水平分層，不宜超過6層，各層之間應墊平、墊實，墊木上下對齊，最下面一層墊木應通常設(shè)置，并按施工順序、構(gòu)件類型、規(guī)格、所用位置等進行分類分區(qū)堆放。

4.2 疊合板的施工工藝

本工程疊合板由60 mm厚的預制桁架鋼筋板和70 mm厚的現(xiàn)澆混凝土疊合層組成，其施工工藝如下：搭設(shè)支架、彈標高控制線→搭設(shè)疊合板支撐及拼縫模板→疊合板起吊→按編號在設(shè)計位置就位、調(diào)整→敷設(shè)后澆層內(nèi)的水電管線、各種預埋件→樓板上層鋼筋安裝→預留洞口支?！A制樓板底部拼縫處理→檢查驗收→澆筑混凝土（圖6）。

圖6 疊合板的施工流程Fig.6 Construction process of superimposed slab

采用預制疊合樓板，減少了樓板支撐，節(jié)省了底模；樓板底面平整度好，省去了抹灰找平環(huán)節(jié)，觀感質(zhì)量好，后期裝修可直接刮膩子。

5 結(jié) 論

通過桁架鋼筋混凝土疊合板設(shè)計、生產(chǎn)、施工的一體化研究，可以總結(jié)出要確保預制裝配式建筑的建造質(zhì)量，需要整合全產(chǎn)業(yè)鏈的資源，而且產(chǎn)業(yè)鏈上各企業(yè)要密切配合、共同努力[7]。

（1）設(shè)計單位不能只關(guān)注圖紙，在方案設(shè)計階段要確定合理的預制率和預制構(gòu)件范圍，在施工圖設(shè)計階段需要與廠商、施工單位密切配合，對構(gòu)件生產(chǎn)、施工中出現(xiàn)的問題提出合理的解決方案；

（2）構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)要與設(shè)計、施工單位密切聯(lián)系，根據(jù)深化設(shè)計圖紙和施工單位的施工進度，及時提供需要的構(gòu)件，進行定制生產(chǎn)；

（3）施工單位要監(jiān)控構(gòu)件生產(chǎn)、運輸?shù)娜^程，編制合理的施工計劃，對預制構(gòu)件關(guān)鍵節(jié)點的安裝采取有效的施工措施，施工中遇到問題，設(shè)計、生產(chǎn)、施工三方協(xié)作共同解決。

綜上所述，裝配式建筑的發(fā)展離不開全產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)的密切配合，設(shè)計、生產(chǎn)、施工的一體化是必然趨勢。