林霞娟 黃莉萍
摘? 要:全預制鋸齒型樓板具有施工免支撐的優(yōu)點,節(jié)約施工時間。針對該樓板的特點,結合工程案例,對樓板構件齒條設計優(yōu)化、拆分方案及構件生產工藝進行探討,達到降低生產成本和施工安裝難度的目的,并進行工程應用分析,指出尚存問題及下一步需解決的問題,對推進裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展具有參考價值。
關鍵詞:裝配式混凝土結構;全預制鋸齒型板;免支撐;構件設計優(yōu)化
中圖分類號:TU756? ? ? ? 文獻標志碼:A? ? ? ? ?文章編號:2095-2945(2020)04-0178-03
Abstract: The full prefabricated sawtooth floor slab has the advantage of construction free from support and saves construction time. According to the characteristics of the floor slab, this paper discusses the optimization of rack design, the splitting scheme and the production process to reduce production costs and construction and installation difficulties, and engineering application analysis. The paper points out the remaining problems and the problems to be solved in the next step, which is of reference value to the development of the prefabricated building industry.
Keywords: fabricated concrete structure; fully prefabricated sawtooth slab; free support; component design optimization
引言
近年來,國家出臺大量政策引導和推廣裝配式建筑體系,在國內等到了很快的發(fā)展,樓板是混凝土結構的重要組成部分,裝配式結構首先考慮的是水平構件的預制,因此預制樓板是裝配式混凝土結構的重要組成部分,現(xiàn)樓板應用較多的桁架疊合板,但鋼筋用量較多,樓板較厚,滿堂腳手架支撐體系也未能免除,為更好在工程中應用推廣、提升裝配式建造施工效率,很多學者專家研發(fā)了多種不同形式的板;鄭煥奇[1]等提出了一種免除支撐體系的帶肋疊合板,分析了帶肋疊合板深化設計,生產、安裝等在工程項目實施過程中的相互影響;董松員[2]提出了一種新型的帶抗剪鍵的疊合板,以抗剪鍵取代桁架筋,從而達到減少鋼筋用量,降低工程造價的目的;譚剛[3]研究了全預制蜂窩板在施工及使用階段的受力性能,表明全預制蜂窩板滿足板跨厚比不大于30時基本可實現(xiàn)免支撐施工;金松[4]對新型全預制板構造連接關鍵技術在項目中的應用進行了探討,表明全預制樓板在受力特點上與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構有部分相同之處,但在支座及構件間連接比較類似于疊合板構造。由于樓板占建筑裝配式結構很大比例,為發(fā)揮裝配式建筑建造的優(yōu)勢,研究開發(fā)免除滿堂腳手架支撐體系,對提升裝配式建造施工效率,具有重要的意義。
本文以由華南理工大學吳波研究員科研團隊研發(fā)的且用于某業(yè)務樓項目的鋸齒全預制板為研究對象,針對該類鋸齒型板的特點,根據項目條件和要求,探討構件設計優(yōu)化,預制構件生產工藝、生產方案,現(xiàn)場施工,為同類建筑裝配式設計方法提供一些參考和借鑒。
1 鋸齒型樓板設計
1.1 設計概況
該業(yè)務用樓為5層的框架結構,抗震設防烈度為7度,抗震設防類別為丙類,抗震等級為三級;柱子、梁、墻板、樓板、女兒墻均進行預制,鋸齒型樓板放在5層使用,屋面層使用疊合板,其他位置使用不帶齒條的全預制樓板,齒條寬度和數(shù)量設計荷載工況:考慮鋸齒型板自重及施工荷載,取恒荷載gk=2.8kN/m2,活荷載qk=4.0kN/m2,根據《建筑結構荷載規(guī)范》[5]中關于荷載組合設計方法,得荷載效應控制的計算式:
取恒載分項系數(shù)1.2,活荷載分項系數(shù)1.4,由可變荷載控制的效應設計值為:
Sd=1.2×2.8+1.4×4=8.96kN/m2
偏于安全設計,不考慮角鋼提供的剪力,根據《混凝土結構設計規(guī)范》[6]一般板類構件斜截面受剪承載力設計值V=0.7ftbh0,單個寬度為80mm的齒條承擔的剪力為6.8kN,根據拆分后單塊板尺寸可得齒條的數(shù)量和間距。根據本工程梁配筋情況:主、次梁端箍筋加密區(qū)間距分別為150、100,非加密區(qū)間距均為200,由此梁端加密區(qū)范圍內齒條寬設計為50,則非加密區(qū)范圍齒條寬度為80,齒條中附加25×25×4的角鋼,如圖1所示。齒條部位對模具設計、制作以及后續(xù)構件生產以及拆模影響較大,齒條處混凝土易出現(xiàn)麻面蜂窩現(xiàn)象,且鋸齒型板邊伸出的鋼筋與梁箍筋存在碰撞的風險大,因此在齒條設計以及構件深化階段就預判并解決了全預制鋸齒型板在生產、施工階段會遇到的問題,提高生產及施工效率!
1.2 樓板預制拆分方案
全預制鋸齒型樓板跟普通的全預制板一樣,板搭進梁10,齒條完全與梁頂面接觸如圖2所示,板與板之間的連接留300后澆帶,如圖3所示。
構件拆分方案其中一方面主要考慮是否能共模,實現(xiàn)標準化,此來降低生產成本。由于在齒條位置處的鋼筋不進入齒條內,因此與齒條碰撞的鋼筋需截斷,若板鋼筋不能按照設計要求伸出,會對構件受力情況產生影響,對結構安全產生很大的隱患,另外,齒條與梁箍筋存在碰撞可能性較大,如何解決鋸齒型板伸出鋼筋以及齒條與周邊梁箍筋位置沖突的問題并實現(xiàn)標準化,是深化設計過程中的一大難題,本項目在構件設計采取的優(yōu)化方法主要有:(1)首先根據拆分后鋸齒型板的主要尺寸確定齒條的間距和數(shù)量,同齒條需避開梁的箍筋,不斷調整齒條的數(shù)量和間距,直到相同尺寸的鋸齒型板可共用一套模具,減少開模數(shù)量。(2)當板伸出的鋼筋與齒條碰撞時,切斷該位置的鋼筋,同時在相鄰位置增加相應數(shù)量的鋼筋,鋼筋的長度按錨固長度計算,保證鋼筋足以抵抗支座端負彎矩。
2 構件生產及施工安裝工藝
全預制鋸齒型樓板相較于其他樓板生產工藝復雜,需在板邊模進行處理,因此生產模具上的選型亦較其他樓板復雜,選擇合適的鋸齒型板模具生產方案,將直接關系到全預制鋸齒型板時拆模、裝模的效率以及模具使用次數(shù),該項目在鋸齒型樓板生產時結合各方面考慮,齒條處使用角鋼膜,鋸齒型板模具以及澆搗情況如圖4所示。根據生產經驗,由于鋸齒型板的齒條尺寸較小,采用機械振搗困難較大,因此采用人工振搗配合,同時混凝土應振搗到沒有氣泡為止,盡量避免齒條面出現(xiàn)麻面蜂窩,且齒條尺寸較小,拆模容易崩邊,需注意拆模的方向和力度。另一方面還需嚴格控制鋸齒型板相鄰疊合梁箍筋的精度,綁扎箍筋時嚴格按照圖紙要求進行綁扎,必要時還需人工進行測量控制;與板邊相鄰的梁的梁面需平整,保證板伸出的齒條與梁面緊密接觸,從而荷載能較好地通過齒條傳遞到梁上。
安裝疊合梁完畢后,進行鋸齒型板的安裝,吊裝時應保證齒條完全進去梁內,如圖5所示,相對于一般的全預制板,板下不設支撐,如圖6所示。吊裝完畢后板上避免集中堆放鋼筋,避免因自重以及集中荷載造成結構安全問題,安裝完成后如圖7所示。
3 工程應用分析
相對于疊合板,全預制樓板不增加混凝土用量,并可減少現(xiàn)場濕作業(yè);相對于普通的全預制板,鋸齒型樓板可完全實現(xiàn)免支撐施工,縮短施工時間,節(jié)約施工成本,鋸齒型樓板與疊合板、現(xiàn)澆樓板材料用量對比情況如表1所示。
鋸齒型樓板雖具有材料用量少以及免支撐的特點,但尚有以下問題需解決:(1)由于鋸齒型樓板結構相對復雜,板邊模需特別處理,對生產工藝要求高,應針對鋸齒型板生產工藝進行研究,采用簡單化生產方式。(2)與普通全預制板一樣,施工現(xiàn)場亦存在梁縱筋放置難度大的問題。(3)當采用疊合板時,設備管線預埋在現(xiàn)澆疊合層,而當采用全預制板方案時,則需進行管線協(xié)同設計,即在深化設計之初進行BIM管綜設計,找出機電管線與樓板沖突位置,重點解決設備管線集成安裝以及集成管線路等的設計問題,以保證施工現(xiàn)場的可操作性。
4 結束語
相對于疊合板,全預制鋸齒型樓板不增加混凝土用量,并可減少現(xiàn)場現(xiàn)澆工作;相對于普通的全預制板,鋸齒型樓板可完全實現(xiàn)免支撐施工,縮短施工時間,節(jié)約施工成本,因此鋸齒型樓板在實際項目中具備一定的可行性,為使鋸齒型板完全具備工程適用條件,尚需進一步研究:(1)鋸齒型樓板結構相對復雜,板邊模需特別處理,對生產工藝要求高,應對鋸齒型板生產工藝進行研究,采用簡單化生產方式則是重點研究內容。(2)與普通樓板一樣,施工現(xiàn)場尚需解決梁縱筋放置難度大的問題。(3)采用全預制樓板需重點解決設備管線集成安裝以及集成管線路等設計問題,以保證施工現(xiàn)場的可操作性。(4)為解決全預制樓板設備管線問題,可在樓板無齒條的2邊區(qū)域預留出一定高度的現(xiàn)澆段,機電管線預埋在樓板周圈的現(xiàn)澆層中,該現(xiàn)澆段同時滿足鋼筋搭接以及機電管線預埋的要求。
參考文獻:
[1]鄭煥奇,鄧聲捷.裝配式建筑預制帶肋疊合板設計優(yōu)化與生產工藝研究[J].建材與裝飾,2019(21):76-77.
[2]董松員.帶抗剪鍵疊合板的制作施工及安裝方法[J].建材與裝飾,2019(16):20-21.
[3]譚剛,劉亞東.新型蜂窩全預制免撐樓板研究[J].城市住宅,2019,26(06):78-82.
[4]金松.新型全預制板在裝配式建筑中的應用[J].城市建設理論研究(電子版),2018(10):62-64.
[5]GB50009-2012.中國建筑科學研究院.建筑結構荷載規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.
[6]GB50010-2010.中國建筑科學研究院.混凝土結構設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.