高續(xù)成

上?，F(xiàn)代建筑設計集團工程建設咨詢有限公司 上海 200041

近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展需要和國家政策的引導，我國的建筑業(yè)呈現(xiàn)出工業(yè)化的發(fā)展態(tài)勢，即通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和科學管理的生產(chǎn)方式，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散、低水平、低效率的手工業(yè)生產(chǎn)方式。將建筑設計標準化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工機械化和組織管理科學化，最終將預制混凝土構(gòu)件或部件通過鋼筋、連接件或施加預應力加以連接并現(xiàn)場澆筑混凝土而形成整體結(jié)構(gòu)，即為裝配整體式結(jié)構(gòu)。它結(jié)合了現(xiàn)澆整體式和預制裝配式兩者的優(yōu)點，既節(jié)省模板，降低工程費用，又可以提高工程的整體性和抗震性，在現(xiàn)代房屋建筑結(jié)構(gòu)中得到越來越多的應用[1-4]。

JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)是由預制混凝土構(gòu)件通過可靠的方式進行連接并與現(xiàn)場后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，簡稱裝配整體式結(jié)構(gòu)。裝配整體式結(jié)構(gòu)中，節(jié)點及接縫處的縱向鋼筋連接宜根據(jù)接頭受力、施工工藝等要求選用機械連接、套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、焊接連接、綁扎搭接連接等連接方式。裝配整體式結(jié)構(gòu)的樓蓋宜采用疊合樓蓋，疊合板可根據(jù)預制板接縫構(gòu)造、支座構(gòu)造、長寬比按單向板或雙向板設計。預制混凝土構(gòu)件與現(xiàn)場后澆混凝土在保證對節(jié)點和結(jié)合面采取可靠和有效的措施后，可以認為預制混凝土構(gòu)件與現(xiàn)場后澆混凝土能夠協(xié)調(diào)變形和受力，達到整體澆筑混凝土的效果。在保證以上措施的前提下，裝配整體式結(jié)構(gòu)可采用與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相同的方法進行結(jié)構(gòu)分析。裝配整體式建筑的結(jié)構(gòu)類型在JGJ 1—2014中有明確規(guī)定，可以分為以下幾類：裝配整體式框架結(jié)構(gòu)、裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)類型與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)類型基本相同。裝配整體式結(jié)構(gòu)的樓蓋宜采用疊合樓蓋，目前，市場可提供的疊合板的類型大致有以下幾種類型：桁架鋼筋疊合板、雙T板疊合板、預應力空心混凝土疊合板（SP板）。

1 工程概述

上海市浦東新區(qū)某產(chǎn)業(yè)園項目共由17個單體構(gòu)成：11棟單層廠房、3棟多層廠房、1棟綜合樓、1棟污水處理及變配電房和1棟配套用房及垃圾房。根據(jù)相關(guān)約定，該項目所有單體均要求為裝配式，建筑單體預制率不低于40%或裝配率不低于60%。其中1#、2#、3#廠房為3個相同的單體，每個單體地上3層，無地下室，外輪廓尺寸均為101.2 m（長）×58 m（寬）×19 m（高），3棟廠房總建筑面積為56 383 m2，標準柱跨為9 m×9 m，建筑平面較為規(guī)整，針對上述特點擬采用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)。首層層高較高，結(jié)合JGJ 1—2014第6.1.8條第3款要求，框架柱全部采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，2層、3層除樓梯間四周框架柱外均采用預制混凝土框架柱，豎向鋼筋采用套筒灌漿連接；2層及以上樓層的梁，均采用預制疊合梁（弧形梁、樓梯四周除外），梁、柱節(jié)點為現(xiàn)澆混凝土；所有樓梯踏步段均采用工廠預制的方式；3棟廠房地上結(jié)構(gòu)布置相同，故模板重復利用率較高，構(gòu)件均采用工廠標準化生產(chǎn)，可靠性高，符合工業(yè)化生產(chǎn)要求；由于業(yè)主對多層廠房樓面使用荷載提出的要求較高（10 kN/m2），經(jīng)整體建模計算對比分析各樓板方案，本案例中，由樓板選型不同導致的主框架柱、框架梁、基礎(chǔ)的截面及配筋變化均較小，對整體造價可忽略不計。故疊合樓板的選型對建筑的安全性、合理性、經(jīng)濟性有著至關(guān)重要的作用，如果疊合樓板選型不合理將會增加建設成本。

2 樓板設計對比分析

2.1 樓板方案選型

根據(jù)JGJ 1—2014第6.6.2條規(guī)定：板跨大于3 m時宜采用桁架鋼筋混凝土疊合板；跨度大于6 m時宜采用預應力疊合板；板厚度大于180 mm時宜采用混凝土空心板。通過考察，目前市場上常用的疊合樓板形式有：桁架鋼筋疊合板、雙T板疊合板、預應力空心混凝土疊合板（SP板）。以下取該項目中典型柱距9 m×9 m范圍樓板進行比較，分析各板型的特點和合理性及經(jīng)濟性。

2.1.1 ?桁架鋼筋疊合板方案

桁架鋼筋疊合板采用在疊合板中的預制部分加鋼筋桁架的方法來提高預制部分的剛度，同時增加預制部分與現(xiàn)澆部分交接面的抗剪強度，解決了大跨度疊合板的剛度問題，同時新舊混凝土的共同作用問題也得到很好的解決（圖1）。桁架鋼筋疊合板構(gòu)件制作工藝較為復雜，需工廠規(guī)?；a(chǎn)以降低造價。桁架鋼筋應沿主要受力方向布置，距離板邊不應大于300 mm，間距不宜大于600 mm，桁架鋼筋弦桿鋼筋直徑不宜小于8 mm，腹桿鋼筋直徑不應小于4 mm，桁架鋼筋混凝土保護層厚度不應小于15 mm。就該案例標準柱跨而言，跨中至少增設一道次梁后，板塊長寬比約為2，采用雙向板受力模式為宜；參考相關(guān)圖集，預制板布置如圖1（a）所示，預制板板塊尺寸為4 240 mm×2 880 mm，采用桁架鋼筋疊合板方案需在標準柱距間設置一道300 mm×700 mm次梁；桁架鋼筋疊合板厚度90 mm，上部現(xiàn)澆60 mm現(xiàn)澆疊合層，現(xiàn)澆疊合層內(nèi)配φ8 mm@150 mm雙向鋼筋，支座處附加φ10 mm@300 mm。

圖1 桁架鋼筋疊合板示意

2.1.2 ?雙T板疊合板方案

雙T板采用梁板合一式結(jié)構(gòu)，使用預應力高強碳素鋼絲和預應力鋼絞線作梁的主筋，具有自重輕、承載力高、跨度大、撓度小、增加有效使用空間、施工進度快、廠房等建筑物搬遷時可重復利用等特點（圖2）。根據(jù)相關(guān)圖集，該案例選用YTPb0920-3和YTPb0924這2種板型〔圖2（b）〕，肋高600 mm，折算厚度為127 mm，板面粗糙面凹凸深度4 mm以上；現(xiàn)澆疊合層厚度60 mm，內(nèi)配φ6 mm@250 mm雙向鋼筋。受力邊主梁設置挑耳，雙T板肋梁擱置在挑耳上，標準柱跨內(nèi)無次梁。

圖2 雙T板疊合板示意

2.1.3 ?預應力空心混凝土疊合板（SP板）方案

SP大板生產(chǎn)技術(shù)是美國SPANCRETE公司的專利產(chǎn)品。該產(chǎn)品是一種混凝土預應力結(jié)構(gòu)構(gòu)件，具有承載力高、跨度大、整體性好、抗震性好等特點，在允許范圍內(nèi)可以任意切割開洞（圖3）。該板采用擠壓沖搗生產(chǎn)工藝成型，無需模板和蒸汽養(yǎng)護，可疊層生產(chǎn)，減少了生產(chǎn)人員的勞動強度。SP板是單向配筋構(gòu)件，受力筋為鋼絞線，韌性足、強度大、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設計合理。SP板延性好，臨破壞前有較大撓度，板安全度高。根據(jù)相關(guān)圖集，本案例選擇SPD25A，折算厚度為141 mm，板面粗糙面凹凸深度4 mm以上?，F(xiàn)澆疊合層厚度60 mm，內(nèi)配φ6 mm@250 mm雙向鋼筋。受力邊主梁設置挑耳，板端部擱置在挑耳上，擱置長度80 mm，標準柱跨內(nèi)無次梁。

2.2 材料用量及工況對比分析

由3種板型的材料用量及工況對比（表1）可知：

圖3 SP板疊合板示意

表1 材料用量及工況對比

1）經(jīng)整體建模計算，桁架鋼筋疊合板方案結(jié)構(gòu)總重為430 054 kN，雙T板方案結(jié)構(gòu)總重為433 337 kN，相對于桁架鋼筋疊合板，由于樓板厚度不同導致整棟樓增加的質(zhì)量比率為（433 337－430 054）/430 054=0.76%；SP板方案結(jié)構(gòu)總重為439 638 kN，相對于桁架鋼筋疊合板，由于樓板厚度不同導致整棟樓增加的質(zhì)量比率為（439 638－430 054）/430 054=2.2%，雙T板方案和SP板方案由于樓板厚度不同導致整棟樓增加的質(zhì)量對結(jié)構(gòu)的整體影響可忽略不計。

2）桁架鋼筋疊合板方案中，樓板在整棟單體中的混凝土占比約為35%，樓板混凝土預制率貢獻比例為35%×63.3%=22.16%；雙T板樓板在整棟單體中的混凝土占比約為43%，樓板混凝土預制率貢獻比例為43%×66.5%=28.6%；SP板樓板在整棟單體中的混凝土占比約為45%，樓板混凝土預制率貢獻比例為45%×70.1%=31.5%。對比可發(fā)現(xiàn)，雙T板和SP板較桁架鋼筋疊合板能起到提高整棟建筑預制率的效果。

2.3 經(jīng)濟性比較

由3種板型的經(jīng)濟性比較（表2）可知：

1）桁架鋼筋疊合板造價最高，其次是雙T板，最優(yōu)為SP預應力空心板，對于本案例中標準柱跨范圍內(nèi)，雙T板對比桁架鋼筋疊合樓板可節(jié)省造價28 653.4－27 365.1=1 288.3元，每平方米可以節(jié)省造價1 288.3/81≈15.9元；SP板節(jié)省造價28 653.4－20 613.15=8 040.3元，每平方米可以節(jié)省造價8 040.3/81≈99.3元。

表2 經(jīng)濟性比較

2）雙T板和SP疊合板方案均可提高單位面積的預制量，40%的預制目標更容易實現(xiàn)，且雙T板和SP疊合板預制部分成型后，其邊角部位可小范圍靈活切割，可避免異形復雜構(gòu)件的預制。

3）雙T板和SP疊合板方案板底無支撐，施工便捷，降低造價。

4）由于預應力雙T板需要蒸汽養(yǎng)護，養(yǎng)護時間較長，以本項目60 000 m2左右的雙T板為例，工廠生產(chǎn)周期夏季為3～4個月，冬季為6～7個月，故雙T板供貨周期是影響選擇的因素之一。SP疊合板的生產(chǎn)采用干硬性混凝土沖搗擠壓成型生產(chǎn)工藝，可連續(xù)大批量疊層生產(chǎn)，不需模板，不需蒸汽養(yǎng)護，一次成型，生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保。

3 結(jié)語

通過本案例對3種常用的預制裝配式樓板的分析比較，對于跨度較大且對樓面荷載要求較高的工業(yè)廠房，樓板選用預應力混凝土結(jié)構(gòu)樓板有較好的經(jīng)濟性；且預應力樓板在施工安裝過程中，可以按照免模、免支撐的要求進行設計和板型選擇，施工安裝便捷，安裝效率得以較大提高，在本案例的2種預應力樓板中，又以SP空心板為更優(yōu)。以上結(jié)論可供類似工程參考。