潘金炎

(浙江省建筑科學設計研究院有限公司,浙江 杭州 310012)

裝配式混凝土建筑的特點是大量的預制構(gòu)件由車間生產(chǎn)加工完成,現(xiàn)場采用裝配式施工的作業(yè)方式。預制構(gòu)件種類主要有：外墻板、內(nèi)墻板、疊合樓板、預制樓梯、疊合梁、預制柱等。其中的疊合樓板體系在整個結(jié)構(gòu)中所占的比重較大,實際施工過程中,疊合樓板的施工工序較多,節(jié)點構(gòu)造較為復雜,要求構(gòu)件安裝的精細化程度比較高,因此對施工單位的施工質(zhì)量管理提出了更嚴格的要求。為此,需要深入研究疊合樓板的受力性能,特別是樓板支座連接構(gòu)造和拼縫的設計方法,以期為工程設計提供參考。

1 鋼筋桁架混凝土疊合樓板介紹

鋼筋桁架混凝土疊合板與普通鋼筋混凝土疊合板一樣由預制底板和現(xiàn)澆層組成,不同之處在于預制底板除正常配置板底鋼筋外,還配有突出板面的彎折型鋼筋桁架,其構(gòu)造見圖1。該桁架將混凝土樓板的上下層鋼筋連接起來,組成能夠承受空間荷載的空間小桁架,現(xiàn)澆層混凝土成型后,空間小桁架成為混凝土樓板的上下層配筋,承受后期的各項使用荷載。目前采用的K形鋼筋桁架由于制作簡單、性能優(yōu)良而成為被廣泛采用的形式之一。K形鋼筋桁架由上弦鋼筋、下弦鋼筋和彎折斜筋三部分焊接而成[1]。

如圖1所示,鋼筋桁架應沿板跨度方向布置。D0為鋼筋桁架的水平間距,通常為450～600 mm,a為鋼筋桁架的水平邊距,通常為200～250 mm。疊合樓板中預制樓板的厚度h1可取75～125 mm。h2為樓板現(xiàn)澆層厚度,目前由于考慮管線埋設的需要,h2需大于80 mm厚才行。

圖1 鋼筋桁架混凝土疊合樓板構(gòu)造

2 鋼筋桁架混凝土疊合板的節(jié)點連接設計方法

2.1 疊合板之間的拼縫連接方法

2.1.1 當預制板之間采用整體式接縫時

當預制板之間采用整體式接縫時,可按雙向板計算。根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程(JGJ 1—2014)》[2]和《裝配式混凝土建筑技術標準(GB/T 51231—2016)》的規(guī)定[3],有如下四種連接方式：

1)第一種連接方式(圖2),應分別符合下列規(guī)定：

①后澆帶寬度不宜小于200 mm。

②疊合板厚度不應小于10d,且不應小于120 mm。從板側(cè)伸出的縱向受力鋼筋錨固長度不應小于la,兩側(cè)鋼筋在接縫處重疊的長度不應小于10 d,鋼筋彎折角度不應大于30°,彎折處接縫方向應配置不少于2根通長構(gòu)造鋼筋。la為鋼筋錨固長度,應符合《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB 50010—2010)》的規(guī)定。

圖2 雙向疊合板整體式接縫構(gòu)造

2)第二種連接方式如圖3a)所示,當預制板板底外伸鋼筋為直線形時,鋼筋搭接長度ll=1.6la,且不應小于300 mm。

3)第三種連接方式如圖3b)所示,當預制板底外伸鋼筋端部為90°彎鉤時,鋼筋錨固長度la應符合《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB 50010—2010)》的規(guī)定,90°彎鉤鋼筋彎后直段長度不小于12d。

4)第四種連接方式,如圖3c)所示,當預制板底外伸鋼筋端部為135°彎鉤時,鋼筋錨固長度la應符合《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB 50010—2010)》的規(guī)定,135°彎鉤鋼筋彎后直段長度不小于5d。

圖3 雙向疊合板整體式接縫構(gòu)造

2.1.2 當預制板之間采用分離式接縫時

當預制板之間采用分離式接縫時,宜按單向板設計。目前也有以下兩種做法：

1)第一種做法如圖4a)所示,在預制板的頂面設置垂直于板縫的附加鋼筋,錨入后澆層中的錨固長度不應小于15d,附加鋼筋截面面積不宜小于預制板中該方向鋼筋面積,鋼筋直徑不宜小于6 mm，間距不宜大于250 mm。板與板之間產(chǎn)生的施工縫隙可用接縫膠封堵。

2)第二種做法如圖4b)所示,板之間預留30～50 mm的縫隙,在板底支模后,澆筑混凝土。

圖4 單向疊合板板側(cè)分離式拼縫構(gòu)造

2.2 疊合板在支座受力端的連接方法

板受力端與墻或梁的連接,主要有以下兩種連接方式：

1)第一種連接方式(圖5),預制板內(nèi)從板端伸出的受力鋼筋錨入后澆混凝土中,錨固長度應大于5d(d為縱向受力鋼筋直徑),并宜伸過支座中心線,板端支承長度不小于15 mm,目的是起到疊合板支座處抗剪切應力的作用,剪切應力由預制底板、現(xiàn)澆混凝土層和鋼筋共同承擔。圖中l(wèi)ab為鋼筋基本錨固長度,應滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB 50010—2010)》的規(guī)定。

圖5 疊合板端構(gòu)造

2)第二種連接方式(圖6),當后澆混凝土疊合層厚度不小于100 mm,且不小于預制板厚度的1.5倍時,當預制板端沒有伸出鋼筋時,支承端預制板內(nèi)附加鋼筋可采用間接搭接方式錨入支承梁或墻的后澆混凝土中,附加鋼筋伸入樓板的長度不應小于鋼筋的搭接長度,伸入支座的長度不應小于15d或受拉鋼筋錨固長度；附加鋼筋直徑不宜小于8 mm,間距不宜大于250 mm,同時在垂直于附加鋼筋的方向布置不少于3根橫向分布鋼筋,鋼筋直徑不宜小于6 mm,間距不宜大于250 mm。

圖6 疊合樓板板端構(gòu)造

2.3 單向板在板側(cè)支座處的連接方法

雙向板的每一邊都是端支座,不存在所謂的側(cè)支座,以下只討論單向板的側(cè)支座連接構(gòu)造方式：

2.3.1 當預制板的板底出筋時

當預制板的板底出筋時,其做法可參照圖5所示,但板邊可“侵入”墻或梁10 mm或離墻或梁有一個縫隙。

2.3.2 當預制板的板底不出筋時

當預制板的板底不出筋時,宜在緊鄰預制板頂面的后澆混凝土疊合層中設置附加鋼筋,鋼筋間距不宜大于600 mm,在板的后澆混凝土疊合層內(nèi)的鋼筋錨固長度不小于15d,在支座內(nèi)錨固長度不應小于15d,且宜過支座中心線。見圖7。

圖7 疊合板板側(cè)支座構(gòu)造

3 工程實例

以下結(jié)合工程案例介紹桁架鋼筋混凝土疊合樓板的深化設計過程。該工程為杭政儲出[2017]51號地塊商品住宅項目,位于杭州市江干區(qū)國際商貿(mào)城地塊,下沙板塊、余杭板塊交界處。項目用地總面積為76 674 m2,該項目由10棟點式高層住宅和6棟板式高層住宅及16棟多層住宅組成,共32棟住宅。1#～8#樓為16層的高層住宅,9#～32#樓為11層高層住宅,均采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),預制構(gòu)件有混凝土外圍護墻板、預制陽臺板、疊合樓板及預制樓梯。其中的疊合樓板采用雙向板布置方式,預制板厚度60 mm,疊合層厚度80 mm,板與板之間采用整體式接縫。該工程共用到的預制樓板種類有10種,樓板單塊重量在1.0～1.5 t之間。圖8為1#～8#樓2～16層疊合樓板的平面布置圖。

圖8 2～16層疊合樓板平面布置

4 結(jié) 語

疊合樓板是目前世界范圍內(nèi)裝配式建筑中為數(shù)不多的實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的預制板,但由于需要底板出筋,給模具制作、構(gòu)件生產(chǎn)帶來了工作效率的下降和制作成本的增加,特別是給現(xiàn)場的支座連接做法帶來了很多困難,施工安裝環(huán)節(jié)鋼筋碰撞十分常見,但究竟預制底板出筋對樓板連接的整體性貢獻有多大,也缺乏定量的分析。所以預制底板出筋對疊合樓板的整體性的影響和必要性研究是裝配式建筑發(fā)展需要研發(fā)的課題。

由于在疊合樓板預制底板上需要埋設很多線盒和管線,導致生產(chǎn)效率的下降,實際上也是一種很落后和不合理的做法。因為管線的壽命是10年、20年,結(jié)構(gòu)混凝土的壽命是50年甚至更長,兩者不同步。當埋設在混凝土中的管線使用壽命到期時,由于埋設在混凝土中,很難維修和更換。在國外的裝配式建筑中大多有設備夾層、裝修吊頂,所有管線、線盒、管道均不在混凝土結(jié)構(gòu)中預留,對日后維修非常便利,這也是我國裝配式建筑發(fā)展的必然趨勢。