韓堅強,肖景平

(1.紹興市建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化促進中心,浙江 紹興 312000 ；2.華匯工程設(shè)計集團股份有限公司,浙江 紹興 312000)

2019年初,針對紹興市相關(guān)設(shè)計、生產(chǎn)、施工企業(yè)的需求,紹興市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局組織開展了裝配式混凝土住宅建筑水平構(gòu)件標準化研究工作,該項工作具體由紹興市建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化促進中心指導(dǎo),由華匯集團、佳匯設(shè)計、寶業(yè)制造等十余家企業(yè)共同研究,并開展了預(yù)制疊合樓板、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽臺板空調(diào)板的研究工作,其中預(yù)制疊合樓板標準化工作較為復(fù)雜,為此開展了大量調(diào)查及創(chuàng)新研究工作,形成了預(yù)制疊合樓板標準化圖集,并開展了試點項目的應(yīng)用工作。

1 問題調(diào)研

1.1 現(xiàn)行圖集相關(guān)內(nèi)容

裝配式建筑預(yù)制疊合樓板現(xiàn)行國家圖集《桁架鋼筋混凝土疊合板(60 mm厚底板)(15G366-1)》的主要內(nèi)容如下：

1)提出了預(yù)制板的編號規(guī)則,鋼筋配置組合編號；

2)底板厚度為60 mm,給出后澆疊合層厚度分別為70、80、90 mm的三種選擇；

3)繪制了標志寬度分別為1 200、1 500、1 800、2 000、2 400 mm五種規(guī)格,長度從3 000～6 000 mm(按300 mm為模數(shù))的單向板、雙向板邊板、雙向板中板的模板圖和配筋圖；

4)繪制了預(yù)制板吊點設(shè)置示意圖,提出堆放要求及繪制了墊木擺放示意圖；

5)繪制了預(yù)制板接縫構(gòu)造圖,以及預(yù)制板與支座的節(jié)點構(gòu)造圖；

6)繪制了樓板拆分設(shè)計示例圖。

1.2 圖集與相關(guān)標準的關(guān)系

1)《桁架鋼筋混凝土疊合板(60 mm厚底板)(15G366—1)》對《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 1—2014)》有很好地響應(yīng),但因《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準(GB/T 51231—2016)》在2016年發(fā)布,故對《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準(GB/T 51231—2016)》5.5.2條“高層裝配式建筑屋面層和平面受力復(fù)雜的樓層采用疊合樓蓋時,樓板的后澆疊合層厚度不應(yīng)小于100 mm”沒能響應(yīng)。

2)現(xiàn)行裝配式建筑評價標準有《工業(yè)化建筑評價標準(GB/T 51129—2015)》《裝配式建筑評價標準(DB33/T 1165—2018)》,其中后者是在前者的基礎(chǔ)之上,根據(jù)地區(qū)差異制訂的浙江省省級標準,是對前者的補充完善,目前浙江省內(nèi)執(zhí)行該標準。

《裝配式建筑評價標準(DB33/T 1165—2018)》與預(yù)制板相關(guān)的內(nèi)容如下。

1)4.0.1要求：水平預(yù)制構(gòu)件：梁、板、樓梯、陽臺、空調(diào)板等構(gòu)件,裝配率要求70%≤比例≤80%。

2)4.0.10明確：梁、板、樓梯、陽臺、空調(diào)板等預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用比例為所有樓層水平預(yù)制裝配構(gòu)件的水平投影面積之和與所有樓層水平預(yù)制構(gòu)件水平投影面積之和的比值。

3)4.0.11明確：疊合樓板、屋面板的預(yù)制底板間的寬度小于300 mm的后澆混凝土帶的水平投影面積,可計入預(yù)制裝配構(gòu)件的水平投影面積。

由此可知《裝配式建筑評價標準(DB33/T 1165—2018)》中,對水平預(yù)制構(gòu)件的裝配率比例要求較高,如此能預(yù)制的水平構(gòu)件就必須考慮預(yù)制,因此對于高層住宅建筑而言,加強區(qū)域的樓板、屋面板,以及廚房樓板、公共區(qū)域的走道板就盡可能要預(yù)制；其二,現(xiàn)行標準對于寬度不大于300 mm的雙向預(yù)制板的拼縫面積可以全部計入預(yù)制構(gòu)件水平投影面積,如此就要求雙向預(yù)制板的拼縫寬度要盡可能限制在300 mm寬。

1.3 設(shè)計需求調(diào)研

1)預(yù)制底板選擇 經(jīng)對紹興地區(qū)2017年開始建設(shè)的裝配式住宅建筑的調(diào)研發(fā)現(xiàn),除了兩個安置房項目外,其余項目均采用的是雙向預(yù)制底板(后澆帶連接)。在調(diào)研過程中,設(shè)計人員反映,住宅建筑項目業(yè)主普遍擔心,分離式拼縫所產(chǎn)生的樓板底部的20 mm拼縫填補困難,且易后期裂開；而浙江區(qū)域的住宅天花板普遍不吊頂,如此一旦拼縫處填補材料裂開。就會影響住宅銷售及產(chǎn)生后期投訴,所以堅持要求采用后澆帶拼縫方式；而裝配式公建項目因大部分存在裝飾吊頂,所以業(yè)主在拼縫方式上無特殊指定要求。

2)住宅建筑中,除了部分走道樓板外,其余大部分樓板均為雙向受力板。

3)改善型商品住宅項目中,大尺寸樓板出現(xiàn)頻率較高,其中萬科做得最極致,出現(xiàn)了9 200 mm×5 200 mm 樓板,但是在長寬兩個方向上樓板尺寸均突破6 m的未出現(xiàn),但不排除今后項目中出現(xiàn)的可能。

4)除了疊合樓板因構(gòu)造原因厚度較整澆樓板厚度大外,樓板附加恒荷載也有增大趨勢(樓板保溫要求,以及部分住宅加裝地暖)，也對樓板厚度提出了要求。

5)住宅建筑中軸線間距以300 mm為設(shè)計模數(shù)的居多,但仍然存在大量的其他設(shè)計模數(shù)尺寸,其中又以100 mm為設(shè)計模數(shù)的居多。

6)住宅建筑樓板孔洞 住宅建筑樓板(不含廁所樓板)普遍存在電氣接線預(yù)埋盒,經(jīng)初步統(tǒng)計,帶預(yù)埋盒的預(yù)制底板占比約為70%。

7)拆分詳圖繪制 裝配式建筑疊合樓板目前普遍沒有采用國家圖集,而是由設(shè)計人員參考國家圖集,專門繪制預(yù)制板詳圖,詳圖繪制也呈現(xiàn)百花齊放現(xiàn)象,比較典型的是鋼筋桁架間距不一，桁架下弦鋼筋是否納入底板鋼筋共同計算不一，編號方式及符號表達不一，吊點設(shè)置方式不一等。

1.4 生產(chǎn)需求調(diào)研

通過會議調(diào)研及發(fā)放調(diào)研表、電話溝通,得出如下調(diào)研內(nèi)容：

1)住宅項目預(yù)制樓板以雙向預(yù)制底板(后澆帶拼縫)為主,單向預(yù)制底板(分離式拼縫)項目很少。

2)建議取消國家圖集中預(yù)制底板邊緣的上部倒角,因為沒有實際意義,生產(chǎn)時也沒有采納。

3)預(yù)制底板實際寬度不應(yīng)大于3 m,以適應(yīng)生產(chǎn)流水線模板的寬度,以及車輛運輸?shù)淖畲筮\載寬度要求。

4)建議在鋼筋桁架下增加一根下部受力鋼筋。如此，當在鋼筋桁架下部底板位置有預(yù)埋線盒,鋼筋桁架稍許移位不影響底板受力。

1.5 施工現(xiàn)場走訪

為了解預(yù)制底板分離式拼縫施工完成的實際情況,特意走訪了紹興市區(qū)2017年開工的念畝頭組團安置房項目,對密拼縫原狀縫隙進行排查,存在三種情況：一是合格的密拼縫,即預(yù)制底板拼縫緊密，無漏漿現(xiàn)象，拼縫兩側(cè)無高差；二是存在漏漿現(xiàn)象的拼縫,拼縫相對較寬；三是拼縫兩側(cè)有明顯高差,產(chǎn)生原因估計是預(yù)制底板下部支撐標高控制有誤,或者預(yù)制板自身撓度偏大。見圖1。

圖1 有高差的密拼縫

該項目業(yè)主方工程技術(shù)人員針對密拼縫的填補問題,正在對填補材料及方法進行試驗,目前考慮環(huán)氧樹脂砂漿填補縫隙,接著在縫隙外掛鋼絲網(wǎng)或耐堿玻纖網(wǎng)格布,然后抹灰。對于住宅交房投入使用后,密拼縫是否會再次裂開,還有待實踐的檢驗。

2 標準化設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

根據(jù)上述的調(diào)研研究,對鋼筋桁架混凝土疊合板圖集編制確定了如下設(shè)計原則：

1)以國家標準、浙江省標準、紹興市規(guī)范性文件為本圖集編制的準繩,以充分滿足技術(shù)規(guī)范管理要求。 2)接軌國家圖集《桁架鋼筋混凝土疊合板(60 mm厚底板)(15G366—1)》,并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化改進,以降低編制難度,以及提升本圖集的通用性。

3)以現(xiàn)有技術(shù)研究成果、調(diào)查研究成果為本圖集編制的核心,使得本圖集內(nèi)容科學適用。

2.2 雙向底板設(shè)計

2.2.1 設(shè)計模數(shù)

鑒于300 mm的設(shè)計模數(shù)在實際住宅項目設(shè)計上難以完全做到,因此本圖集將設(shè)計模數(shù)調(diào)整為100 mm。如此經(jīng)過反復(fù)測算,邊板標志寬度在原有的5種規(guī)格1 200、1 500、1 800、2 000、2 400 mm的基礎(chǔ)上增加3種規(guī)格1 700、2 600、2 700 mm,共8種規(guī)格,以實現(xiàn)樓板寬度從3～5.4 m的雙拼需求(除2 900、3 100、4 900 mm的樓板寬度)。

5.4 m以上考慮三拼,故在邊板基礎(chǔ)上,增加1 500、1 800、2 000 mm共3種規(guī)格中板,可實現(xiàn)最大到 7 400 mm 拼接寬度。如此，基本能覆蓋住宅樓板的拼接需求。

2.2.2 后澆帶設(shè)計

后澆帶按照300 mm的定寬控制,當?shù)装宀捎? mm 鋼筋時,后澆帶寬度正好滿足鋼筋搭接長度要求；當采用10 mm鋼筋時,在后澆帶處采取加強措施,見圖2。

圖2 后澆帶鋼筋加強措施

圖3 后澆帶附近尺寸調(diào)節(jié)做法

2.2.3 尺寸調(diào)節(jié)

對于樓板寬度2 900、3 100、4 900 mm的樓板,以及不符合100 mm模數(shù)的其他樓板寬度,采用在底板后澆帶一側(cè)增加底板寬度的做法來代替國家圖集增加后澆帶寬度做法。見圖3。

另外,切實考慮樓板在長度方向的可變性,給出了樓板長度在對應(yīng)鋼筋間距范圍內(nèi)變化時的模板圖及鋼筋配置方法。

2.3 單向底板設(shè)計

因單向預(yù)制底板為密縫拼接,所以如使用則必須考慮設(shè)置50 mm的薄吊頂,并建議考慮水平分布的管線與樓板分離,管線全部走板底。如此，可以使得單向預(yù)制底板不用設(shè)置電線盒,更加有利于標準化生產(chǎn)。因此,經(jīng)仔細分析后,筆者繪制了標志寬度為1 200、1 500、1 800、2 100 mm的4種標準板,以及1種1 200 mm變寬板(即寬度可在650～1 200 mm間變動)。由此,在一個樓板區(qū)間內(nèi),均可以使用1塊變寬板與多塊標準板進行組合拼接,這樣既可盡量滿足標準化要求,亦可兼顧靈活性要求。

2.4 整板設(shè)計

2.4.1 雙向整板底板

雙向整板設(shè)計采取了上述雙向底板的設(shè)計策略,給出了1 200、1 500、1 800、2 100、2 400、2 700、3 000 mm為基本標志尺寸,底板長寬可變的模板圖及鋼筋配置方法,從而適應(yīng)3 m以下的整板設(shè)計需求。

2.4.2 單向整板底板

單向整板給出了1 200、1 500、1 800、2 100、2 400 mm為基本標志尺寸,底板長寬可變的模板圖及鋼筋配置方法,從而適應(yīng)2.4 m寬度及以下的走廊、陽臺的設(shè)計需求,同時給出了單向整板在非受力邊的拼接節(jié)點圖。

2.5 底板編號

1)本圖集底板編號方式參照國家圖集,但有幾點不同,一是在整個編號前增加了一個“S”,表示“紹興”；整板用“Z”代替拼接板的“S”。

2)鑒于實際情況下,存在個別樓板尺寸可能以cm計,故本圖集提出底板標志長度及標志寬度在“特殊尺寸時可標注為XXXXXXXX”。

3)對于高層剪力墻體系住宅加強部位樓層,因其疊合樓板標志寬度、標志長度同標準層是一致的,為了防止混淆,采取在底板編號上增加支座寬度代號來標識。見圖4。

圖4 底板編號

2.6 生產(chǎn)及施工階段驗算

2.6.1 吊裝驗算

2.6.1.1 吊點

鋼筋桁架混凝土預(yù)制底板生產(chǎn)、運輸及施工階段均呈水平狀態(tài),因此在脫模吊裝、運輸?shù)跹b、安裝吊裝均可以使用相同的吊點位置。

2.6.1.2 對象選擇

根據(jù)驗算,吊裝最不利的底板為4 800 mm×2 400 mm×60 mm的預(yù)制整板底板,為準確反映其受力狀態(tài),特采用有限元法計算。分析時,桁架鋼筋規(guī)格采用A80,最外層鋼筋保護層厚度取15 mm,共設(shè)置6個吊點,分析了兩種吊裝方案,分別為A方案和B方案。

A方案：本方案中,4個端部吊點距離預(yù)制板邊距離為0.71 m,而與中部吊點間的距離為1.6 m,見圖5～7。

圖5 方案A吊裝方案

圖6 方案A預(yù)制板最大主應(yīng)力(Pa)

圖7 方案A預(yù)制板撓度(m)

結(jié)果表明：吊裝過程中鋼筋桁架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在吊點附近的腹桿,且最大拉應(yīng)力為84.7 MPa；而底板的分布鋼筋的最大應(yīng)力為4.9 MPa,且最大應(yīng)力出現(xiàn)在中部；預(yù)制板混凝土的最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在吊點附近的小范圍區(qū)域,且最大值約為1.4 MPa；板的最大撓度約為1 mm。上述結(jié)果表明,該預(yù)吊裝方案是可接受的。

B方案：本方案中,4個端部吊點距離預(yù)制板邊距離為0.51 m,而與中部吊點之間的距離為1.8 m,其余參數(shù)與該規(guī)格預(yù)制板的吊裝方案A相同,見圖8～10。

圖8 方案B吊點位置布置示意

圖9 方案B預(yù)制板最大主應(yīng)力(Pa)

圖10 方案B預(yù)制板撓度(m)

結(jié)果表明：吊裝過程中鋼筋桁架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在中部吊點附近的腹桿,且最大拉應(yīng)力達到106.7 MPa；而底板的分布鋼筋的最大應(yīng)力為5.2 MPa,最大應(yīng)力同樣出現(xiàn)在中部；預(yù)制板混凝土的最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在中部吊點附近的小范圍區(qū)域,且最大值約為1.7 MPa；板的最大撓度約為0.8 mm。上述結(jié)果表明,該預(yù)吊裝方案中預(yù)制板的最大應(yīng)力顯著大于吊裝方案A,特別是在中部吊點板附近小范圍,預(yù)制板頂部出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力。

從上述建模分析可見,吊點間距應(yīng)控制在1.8 m 范圍內(nèi),吊點外懸挑部分選擇0.6 m處是基本合適的。另外要注意到吊點位置是在鋼筋桁架波浪形腹筋的波峰位置,因此在預(yù)制底板生產(chǎn)時,吊點的埋設(shè)要采取吊點間距、懸挑長度雙控。

2.6.2 施工安裝驗算

2.6.2.1 臨時支撐

《桁架鋼筋混凝土疊合板(60 mm厚底板)(15G366—1)》總說明8.9條“在底板距離支座500 mm處設(shè)置一道支撐,當?shù)装鍢酥鹃L度小于4.8 m時,在底板跨中設(shè)置一道支撐；當?shù)装鍢酥鹃L度大于4.8 m，小于6.0 m時,在跨內(nèi)設(shè)置兩道支撐”。按此條件進行試算,得出施工安裝最不利的底板為4 800 mm×2 400 mm×60 mm預(yù)制整板底板。

2.6.2.2 驗算

采用理正結(jié)構(gòu)設(shè)計工具箱軟件7.0PB4SP1進行計算,得到如下計算結(jié)果，見表1。

表1 底板試算結(jié)果

可見當施工階段可變荷載標準值取1.5 kN/m2時,在上述臨時支撐作用下,預(yù)制底板承載能力及正常使用極限狀態(tài)安全,但是開裂彎矩略有些偏大,可以考慮適當加大懸挑端長度,由“在底板距離支座500 mm處設(shè)置一道支撐”改為“在底板距離支座600 mm處設(shè)置一道支撐”,試算結(jié)果見表2。

表2 底板試算結(jié)果

因此,在本圖集總說明中臨時支撐要求改為：在底板距離支座600 mm處設(shè)置一道支撐,當?shù)装鍢酥鹃L度小于4.8 m時,在底板跨中設(shè)置一道支撐;當?shù)装鍢酥鹃L度大于4.8 m、小于6.0 m時,在跨內(nèi)設(shè)置兩道支撐。

3 設(shè)計創(chuàng)新點總結(jié)

本鋼筋桁架混凝土疊合底板圖集在國家圖集的基礎(chǔ)上,結(jié)合紹興地區(qū)住宅建筑設(shè)計、生產(chǎn)、施工的實際情況及需求,進行了針對性研究,其創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面,分別是：

1)以100 mm為模數(shù)設(shè)計了8種邊板、3種中板；以設(shè)置薄吊頂為前提,設(shè)計了4種標準單向預(yù)制底板,1種變寬底板；增加了雙向整板、單向整板；增加了自由模數(shù)的預(yù)制底板模板圖和配筋圖,以及明確了相關(guān)的編號方式。如此,設(shè)計人員可以根據(jù)實際需求自由選擇底板尺寸,解決了設(shè)計人員有國家圖集無法有效使用,需要專門繪制底板模板圖、配筋圖的現(xiàn)狀,從而極大提升了設(shè)計效率。

2)本圖集經(jīng)過調(diào)研及驗算,改變了國家圖集同一底板存在縱向橫向不同直徑、間距的配筋模式,將同一底板縱向橫向配置的鋼筋直徑、規(guī)格統(tǒng)一為6種形式,如此不僅充分滿足疊合樓板實際配筋需要,也符合設(shè)計人員實際配筋習慣,切實避免了設(shè)計及生產(chǎn)差錯。

3)國家圖集出版時間較早,與新發(fā)布的國家及浙江省地方裝配式建筑標準有部分不相符合的內(nèi)容,在本圖集中均予以了糾正和響應(yīng)。如為響應(yīng)《裝配式建筑評價標準(DB33/T 1165—2019)》關(guān)于水平預(yù)制構(gòu)件裝配率要求及后澆帶寬度要求,提出了新的“δ”寬度調(diào)整方法；為響應(yīng)《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準(GB/T 51231—2016)》關(guān)于屋蓋板厚度要求,以及適應(yīng)住宅大平板樓板的發(fā)展趨勢,增加了對應(yīng)160 mm厚度疊合樓板的A110/B110鋼筋桁架。

4)針對國家圖集中不同長度的底板吊點位置、間距不同,容易在設(shè)計選用及生產(chǎn)預(yù)埋時出錯的實際情況,本圖集在有限元驗算的基礎(chǔ)上,簡化及統(tǒng)一了吊點設(shè)置方法,即吊點距端部不大于600 mm,吊點之間間距不大于1 800 mm,如此既保證了吊裝安

全,又極大減少了設(shè)計及生產(chǎn)出錯率。另外對施工安裝階段的底板下臨時支撐位置也進行了驗算,對臨時支撐位置進行了優(yōu)化。

5)本圖集充分考慮了與國家圖集相互銜接的要求,在參考國家圖集預(yù)制底板編號方式的基礎(chǔ)上,在編號上增加了代表紹興的“S”字母以及其他標識符號,由此不僅解決了在同一個設(shè)計項目中2種圖集共同引用的情況,也解決了原國家圖集在編號上的缺失。

4 結(jié) 語

標準化工作必須是問題導(dǎo)向,需求來自生產(chǎn),成果服務(wù)于生產(chǎn),而裝配式建筑標準化涉及多個產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)環(huán)節(jié),更要兼顧多方需求。所以紹興在開展本項工作時,就組織設(shè)計、生產(chǎn)、施工單位形成一個課題組,使得彼此需求相互碰撞,最后形成一個各方都能接受的方案,如此才能保證標準化成果的廣泛應(yīng)用,真正促進裝配式建筑在標準化道路上的持續(xù)前行。