陳 達

（廣東省建科建筑設計院有限公司 廣州510010）

1 工程概況

徐州某工業(yè)廠房項目單體總建筑面積約為1萬m2，共6層，高25.8 m，橫向跨度約為20.6 m，縱向跨度約為78 m。為響應國家及項目當?shù)仃P于推進裝配式建筑的政策要求，并且考慮廠房結構布置的規(guī)整性和工程造價的經(jīng)濟性，設計采用2～6層裝配式疊合樓板，主體梁柱結構仍采用現(xiàn)澆施工。本項目效果如圖1所示。

圖1 工業(yè)廠房效果Fig.1 Industrial Plants Architectural Rendering

2 裝配式疊合樓板設計分析

2.1 工業(yè)廠房建筑特點

工業(yè)廠房跨度大，層高較高，各層平面及開間布置重復率高，樓層板平面大部分可設計為規(guī)格一致的樓板，非常適合設計為預制樓板。同時工業(yè)廠房樓層板平面面積較大，預制板構件在結構混凝土構件的占比較大，通過樓板設計為預制板構件，而梁柱構件設計為現(xiàn)澆構件，該設計方法將比較容易讓建筑物單體達到較高的裝配率，滿足建筑物單體裝配式政策的要求，同時也能適當控制建筑物因采用裝配式建設提高的成本。

2.2 兩階段使用設計

本工程裝配式樓板設計為預制疊合板，根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范（2015年版）：GB 50010-2010》［1］的相關內(nèi)容要求，預制疊合構件的受力承載力設計需要考慮兩階段使用設計。

其中，第一使用設計階段為疊合板的后澆疊合層混凝土未達到強度設計值之前的階段，該階段的荷載由疊合板的預制構件來承擔，預制構件的受力按簡支構件來分析計算；該階段的荷載包括預制構件的自重、疊合層的自重以及本階段的施工活荷載。

而第二使用設計階段為疊合板的后澆疊合層混凝土達到設計規(guī)定的強度值之后的階段。該階段疊合構件按整體結構進行受力分析計算；該階段的荷載應考慮下列2種情況并取較大值作為控制工況：

⑴施工階段：考慮疊合構件的自重、預制樓板的自重、樓面面層、設備吊頂?shù)茸灾匾约氨倦A段的施工活荷載；

⑵使用階段：考慮疊合構件的自重、預制樓板的自重、樓面面層、設備吊頂?shù)茸灾匾约笆褂秒A段的可變荷載。

設計當中第二階段的使用階段需根據(jù)構件所承受的永久荷載、可變荷載、風荷載、地震作用下的組合內(nèi)力后，按最不利的內(nèi)力進行截面鋼筋計算。對于裝配整體式框架需分別考慮施工階段和使用階段2種工況，并取其大者配筋。

2.3 板厚的確定

預制疊合板設計板厚分為預制板構件厚度和后澆混凝土疊合后板總厚度。通過對一系列的條件進行推敲和驗算預制疊合板厚度是否符合各方面的要求，主要考慮的因素有：

⑴根據(jù)建筑功能設計要求和施工階段荷載，假設預制板構件厚度和疊合板總厚度，驗算一系列條件是否滿足，根據(jù)《裝配式混凝土結構技術規(guī)程：JGJ 1-2014》［2］要求，預制板構件的最小厚度不宜小于60 mm，后澆混凝土疊合層的最小厚度不應小于60 mm，即疊合板的總厚度不宜小于120 mm。

⑵預制板構件需要滿足在脫模、運輸、施工過程中不宜出現(xiàn)裂縫，造成未施工已開裂的不良錯覺。

⑶桁架支架上弦筋與預制板構件面之間的空間或桁架支架上弦筋與后澆樓層面之間，是否滿足機電專業(yè)在面層現(xiàn)澆階段的預埋和鋪設管線的要求，一般預埋和鋪設管線的套管管材為PVC 管，直徑一般為25 mm［3］。

預制板構件是否使用支撐和支撐的數(shù)量，也會影響預制板構件的厚度，根據(jù)支撐間距驗算預制板構件的承載能力和正常使用極限狀態(tài)［4］。

以安全、經(jīng)濟的角度考慮，針對上述一系列條件，綜合考慮和選擇預制板構件厚度和疊合板總厚度。根據(jù)經(jīng)驗可得，樓板在綜合考慮上述因素后，樓板總厚度不小于140 mm可基本滿足各專業(yè)需求且正常施工。

2.4 現(xiàn)場施工便利性的考慮

裝配式疊合樓板可分為單向裝配式疊合樓板和雙向裝配式疊合樓板；按受力方式來區(qū)分，2種裝配式疊合樓板之間并沒有太大的優(yōu)缺之分，但從預制構件在現(xiàn)場疊合施工的角度出發(fā)，單向裝配式疊合樓板相比雙向裝配式疊合樓板的優(yōu)點將大大凸現(xiàn)。裝配式疊合構件仍需要在現(xiàn)場施工安裝現(xiàn)澆構件或預制疊合構件后澆層中的鋼筋，梁柱構件鋼筋一般數(shù)量繁多且排布多樣，預制疊合構件中預設鋼筋的出筋布置將大大影響現(xiàn)澆構件或預制疊合構件后澆層中鋼筋的布置，也會增加現(xiàn)澆構件或預制疊合構件后澆層中鋼筋的施工安排難度。根據(jù)文獻［2］內(nèi)容要求疊合板板端支座處，預制板內(nèi)的縱向受力鋼筋宜從板端伸出并需要錨入支承結構梁或結構墻的后澆混凝土中，同時該縱向受力鋼筋的錨固長度不應少于5d（d 為縱向受力鋼筋直徑），而且縱向受力鋼筋的伸出長度宜伸過支座中心線，具體布置要求如圖2 所示。而預制疊合板板側支座處根據(jù)文獻［2］要求不需要將預制板預設底板出筋。如果預制疊合板鋼筋預設底筋不出筋，將大大提高現(xiàn)場施工安裝后澆層中鋼筋的效率［5］，特別是對于受力較大且需要配多層梁面筋的作為板支座的框架梁，其現(xiàn)場施工安排梁面筋的施工效率受預制疊合板預設底筋的出筋方式影響較大。因此，對于裝配式疊合板的折分設計宜盡量設計為單向疊合板，減少預制疊合板構件的出筋范圍，提高施工安裝現(xiàn)澆構件或預制疊合構件后澆層中鋼筋的效率。

圖2 疊合板端及板側支座構件示意Fig.2 Schematic of Superimposed Board End and Board Side Support Components

2.5 運輸及吊裝施工可行性考慮

預制構件運輸?shù)南拗菩枰紤]國內(nèi)運輸?shù)缆废迣挕⑾薷呒跋拗氐葘嫾叽绲姆指钤O計影響，根據(jù)國內(nèi)交通管理部門的《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》（交通運輸部令2016年第62號）內(nèi)容規(guī)定：當國內(nèi)運輸定義車貨長寬高尺寸有下列情形之一的貨物運輸車輛將定義為超限運輸車輛：①車貨最大高度從地面算起超過4 m 的運輸車輛；②車貨最大寬度超過2.55 m 的運輸車輛；③車貨最大長度超過18.1 m 的運輸車輛。當運輸車輛被定義為超限運輸車輛時需要通過申請許可后才能上路運輸。根據(jù)相關文獻［6，7］，考慮道路和運輸車輛寬度的限制，運輸構件短邊方向出筋寬度不得超過3.2 m。構件高度尺寸較大時需要采用低平板車進行運輸，車上應設有專用架，并且設有可靠的穩(wěn)定構件措施［8］，構件運輸如圖3所示；構件運輸?shù)姆绞椒譃樗竭\輸與立式運輸，2 種運輸方式如圖4 所示，設計需要考慮構件的運輸方式及安裝或者吊裝是否需要翻轉等因素考慮設計翻轉鐵件。

圖3 構件運輸Fig.3 Component Transport Type

圖4 構件水平運輸及立式運輸Fig.4 Component Horizontal and Vertical Transport

施工選用的汽車吊及塔吊的承載能力要比傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結構施工提高1～2 級，因為預制構件的自重一般為2～9 t，相較傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結構施工吊裝需求大得多。一般塔吊布置示意如圖5所示。

圖5 塔吊布置示意圖Fig.5 Tower Crane Arrangement

汽車吊施工及塔吊施工的限制需要在設計前期進行考慮。汽車吊或塔吊的布置位置及承載能力與相對應的承載半徑需要結合預制構件尺寸的分割設計進行考慮（或者說影響預制構件的分割設計），因為構件尺寸的分割設計將影響構件尺寸的自重，從而與汽車吊或者塔吊的布置位置、承載能力及相對應的承載半徑相關。

徐州廠房項目采用裝配式疊合樓板，橫向柱距為10.3 m，縱向柱距為8.4 m，樓板拆分為單向板，一個柱距范圍內(nèi)拆分為6個單向板，板長寬分別約為4.985 m和2.55 m，預制樓板混凝土厚度為75 mm，單塊預制樓板自重約為2.48 t。該預制樓板的長寬及重量能滿足構件運輸?shù)囊?，每塊預制板自重均控制在2.5 t 左右，對設備吊裝能力并未產(chǎn)生額外的吊重需求。

2.6 疊合板布置平面及板連接大樣

本典型工業(yè)廠房的裝配式疊合樓板平面拆分布置如圖6 所示，其鋼筋桁架疊合板的支座連接節(jié)點參照國標圖集《裝配式混凝土結構連接節(jié)點構造（2015 年合訂本）：G310-1～2》［9］的連接構造，如圖7所示。

圖6 標準層裝配式樓板拆分平面布置Fig.6 Plane Layout of Assembled Slab of Standard Floor

圖7 疊合板支座連接大樣Fig.7 Sample of Assembled Slab Support Connection

2.7 裝配率計算

根據(jù)《裝配式評價標準：GB/T 51129-2017》［10］內(nèi)容要求：裝配式建筑應滿足條件之一為主體結構部分的評價分值不低于20 分。裝配式疊合樓板屬于主體結構部分，根據(jù)規(guī)范內(nèi)容，在梁柱構件采用現(xiàn)澆，僅樓板采用預制樓板構件的情況下，預制樓板構件需要達到80%以上的平面比例才能滿足文獻［10］要求的最低分20分。預制樓板比例計算如表1所示。

由表1 可知，典型廠房采用樓板設計為預制板構件，而梁柱采用現(xiàn)澆的設計方法可以滿足文獻［10］對于主體結構部分的評分要求。

表1 廠房預制樓板比例計算Tab.1 The Proportion of Concrete Composite Slab in Industrial Plants

3 結論

本文通過徐州某典型廠房裝配式疊合樓板設計分析，得到如下結論：

⑴典型廠房采用裝配式疊合樓板設計，預制樓板的拆分設計宜采用單向板設計，減少出筋區(qū)域，提高現(xiàn)場施工安裝現(xiàn)澆構件或預制疊合構件后澆層中鋼筋的效率。

⑵典型廠房采用裝配式疊合樓板設計，預制樓板的拆分設計應考慮構件尺寸及自重對構件運輸、現(xiàn)場吊裝能力需求及布置的影響，充分考慮拆分設計的合理性和經(jīng)濟性。

⑶典型廠房采用樓板設計為預制板構件，而梁柱采用現(xiàn)澆的設計方法可以滿足文獻［10］對于主體結構部分的評分要求，從而滿足裝配式政策對建筑物單體的裝配率要求，同時也能適當控制建筑物因采用裝配式建設提高的成本。