■ DAI Hongchao WANG Lili ZHANG Yangkang

1 概述

預(yù)制多孔板是建筑工業(yè)化的產(chǎn)物，一般在工廠預(yù)制好，然后運(yùn)輸?shù)浇ㄔ飕F(xiàn)場后，用起重設(shè)備吊裝到在建房屋中。預(yù)制樓板加快了施工進(jìn)度，減少了現(xiàn)場工作量，降低了施工難度[1]。國外早于19 世紀(jì)90 年代開始應(yīng)用預(yù)制樓板，到20 世紀(jì)50 年代，已得到了較廣泛的應(yīng)用。20 世紀(jì)70年代，開始在我國的房屋建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

從20 世紀(jì)70 年代開始，為了規(guī)范預(yù)制板制作、方便設(shè)計(jì)單位選用，上海陸續(xù)制訂了多本預(yù)制多孔板圖集。1976 年，上海工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院編制了上海市結(jié)構(gòu)構(gòu)件通用圖集《240預(yù)應(yīng)力多孔板》（滬G301），該圖集為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板施工圖，適用范圍為：①跨度為6.0m、6.6m 和7.5m 且平頂要求平整的工業(yè)及民用建筑；②板表面溫度≤80℃的建筑；③適用于地震設(shè)計(jì)烈度＜7度的地區(qū)，當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)計(jì)烈度≥7 度時(shí)，應(yīng)按《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ11—74）和有關(guān)抗震節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖集設(shè)防；④當(dāng)遇有侵蝕性氣體作用、潮濕度大、高溫影響或有振動(dòng)影響的建筑時(shí)，應(yīng)由設(shè)計(jì)人根據(jù)使用要求，采取必要的措施自行確定使用。1980年，上海市民用建筑設(shè)計(jì)院編制了上海市結(jié)構(gòu)構(gòu)件通用圖集《180 預(yù)應(yīng)力多孔板》（滬G302）。1987 年，上海市民用建筑設(shè)計(jì)院編制了上海市結(jié)構(gòu)構(gòu)件通用圖集《120 預(yù)應(yīng)力多孔板》（滬G303）。1997 年，上海市建工設(shè)計(jì)研究院等單位陸續(xù)編制了上海市結(jié)構(gòu)構(gòu)件通用圖集《180 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板》（1997 滬G305）、《120預(yù)應(yīng)力混凝土空心板》（1997 滬G306）。

預(yù)應(yīng)力多孔板中，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)主要為300 號(hào)、400 號(hào)，鋼筋基本為冷拉鋼筋；板寬主要有450mm、600mm、750mm、900mm、1200mm、1500mm 等，其底面寬度一般比標(biāo)志寬度小10mm，頂面寬度則比標(biāo)志寬度小40mm。

預(yù)應(yīng)力多孔板中的冷拉鋼筋通過冷拔加工，抗拉強(qiáng)度增大，多孔板的開裂荷載有所提高，但延性有所降低，當(dāng)使用荷載增加或預(yù)制板受損時(shí)，容易產(chǎn)生脆性破壞。因此，在既有建筑更新過程中，考慮到房屋建造年代較久遠(yuǎn)、使用過程中多次裝修改造等因素，應(yīng)先調(diào)查清楚預(yù)制板樓面的恒載，查明其結(jié)構(gòu)損壞，明確其承載力，對其安全性進(jìn)行科學(xué)分析與評(píng)定。特別是在原始圖紙缺失情況下，由于無法確定預(yù)制多孔板型號(hào)，不能查閱相關(guān)圖集了解其承載力，因此，對預(yù)制多孔板進(jìn)行詳細(xì)的檢測和安全性分析，是既有建筑改造中至關(guān)重要的一項(xiàng)內(nèi)容。

2 預(yù)制板樓、屋面的荷載調(diào)查

預(yù)制板樓、屋面恒載包括吊頂荷載、板底面層荷載、預(yù)制板自身恒載、板面荷載。一般情況下，吊頂荷載可通過吊頂種類進(jìn)行快速確定；板底面層一般僅為膩?zhàn)訉雍屯苛蠈樱奢d較容易確定。

當(dāng)有原始圖紙時(shí)，可通過查看預(yù)制板型號(hào)，在圖集中獲取預(yù)制板自身荷載。由于房屋建造久遠(yuǎn)等原因，部分房屋原始圖紙缺失，此時(shí)可根據(jù)房屋的建造年代，判斷其預(yù)制空心板孔洞類型，計(jì)算孔洞率，最終根據(jù)樓板厚度計(jì)算樓板恒載。如：建造于20世紀(jì)70 年代后的上海預(yù)制板房屋，預(yù)制板孔洞基本為圓形，可根據(jù)當(dāng)時(shí)的圖集，對孔洞率進(jìn)行計(jì)算。但對于建造年代更久遠(yuǎn)的房屋，由于當(dāng)時(shí)缺乏統(tǒng)一的圖集，預(yù)制板的孔洞類型較難判斷，此時(shí)，可結(jié)合預(yù)制板已損壞部位進(jìn)行檢測，以確定孔洞類型、尺寸，從而較準(zhǔn)確地計(jì)算出樓面恒載。

例如，某建筑建造于20 世紀(jì)60年代，預(yù)制板樓蓋，原設(shè)計(jì)為教學(xué)樓，后期擬修繕后作為其它用途使用，為確保安全，需要對其進(jìn)行安全檢測?，F(xiàn)場檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)在后期增設(shè)的管道井部位預(yù)制板因開洞局部受損。于是，對開洞區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)檢測，發(fā)現(xiàn)該樓蓋預(yù)制板為大空腔，孔洞近似矩形，孔洞總寬300mm，高120mm，孔洞率約為52.5%，樓板自身恒載約為1.9kN/m2（圖1、2）。

圖1 預(yù)制板空腔照片

圖2 預(yù)制板剖面示意圖（沿跨度方向）

3 預(yù)制板樓、屋面的承載力分析

對于預(yù)制板樓、屋蓋，當(dāng)預(yù)制板型號(hào)未知時(shí)，確定樓面承載力的直接方法主要為荷載試驗(yàn)。荷載試驗(yàn)?zāi)苤庇^確定預(yù)制板承載力，但存在以下弊端：①對于既有建筑，基本不可能采用拆除預(yù)制板、帶回試驗(yàn)室的方式進(jìn)行荷載試驗(yàn)；②現(xiàn)場荷載試驗(yàn)時(shí)，需要消除試驗(yàn)板與周邊結(jié)構(gòu)的約束，使其成為獨(dú)立受力的簡支構(gòu)件，這對樓面結(jié)構(gòu)有較大的損害；③預(yù)制板采用預(yù)應(yīng)力鋼筋或冷拉鋼筋，加載到一定程度后，容易產(chǎn)生脆性破壞，有可能導(dǎo)致試驗(yàn)板受損失效。因此，目前很少采用上述方式確定預(yù)制板樓面承載力。

對于居住建筑，預(yù)制板結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于2000 年前的多層住宅樓中，該類房屋一般為砌體結(jié)構(gòu)，豎向由縱橫砌體承重，預(yù)制板樓、屋蓋，預(yù)制板擱置在橫墻上，對于該類建筑，在后續(xù)更新時(shí)，建議樓面荷載不超過原設(shè)計(jì)的住宅樓樓面荷載即可。對于非居住建筑，因平面布局需要，預(yù)制板樓蓋或屋蓋基本由預(yù)制板和混凝土梁組成。考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在后續(xù)使用荷載下，預(yù)制板和混凝土梁的承載力均應(yīng)滿足承載力要求，當(dāng)確實(shí)調(diào)閱不到原始圖紙，也無法采用其它有效方法確定預(yù)制板承載力時(shí)，可把混凝土梁的承載力作為樓面荷載效應(yīng)的控制指標(biāo)，根據(jù)混凝土梁的承載力倒推樓面承載力，進(jìn)而對既有建筑更新后的使用功能進(jìn)行定位。

例如，在上海市某園區(qū)既有建筑更新過程中，為便于功能定位，首先要明確園區(qū)內(nèi)既有房屋的結(jié)構(gòu)承載力。為此，前期由檢測單位對院內(nèi)1號(hào)樓進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全檢測。因檢測初期未調(diào)閱到原始結(jié)構(gòu)圖紙資料，故對建筑、結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行測繪。

根據(jù)檢測結(jié)果及園區(qū)房地產(chǎn)權(quán)證等相關(guān)資料，該幢房屋建造于1986年，原為生產(chǎn)用房，建筑高度為5層，其中，底層層高為5.5m，其余樓層層高均為3.6m。其建筑平面呈矩形，東西向共11 跨，跨度尺寸為5.1m；南北向共2 跨，跨度尺寸為6.0m。房屋為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆混凝土梁、柱，預(yù)制板樓、屋蓋，預(yù)制板擱置在南北向花籃梁上?；炷林孛娉叽缰饕獮?00mm×600mm、400mm×500mm，柱 中 縱 筋 為10φ22 螺紋鋼筋；混凝土梁基本為花籃梁，主梁底寬度主要為300mm，梁總高600mm，梁底跨中部位縱筋為2φ22 和1φ20 螺紋鋼筋等，箍筋為φ10@100/200 的光圓鋼筋。預(yù)制板樓面從下至上由粉刷層、預(yù)制板、細(xì)石混凝土整澆層、水泥砂漿找平層及水磨石面層組成，厚度依次 約 為3mm、180mm、50mm、18mm、12mm，預(yù)制板寬度介于890～895mm。

根據(jù)樓面分層做法檢測結(jié)果，樓 面 恒 載 為4.6kN/m2。按 照《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2018）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2012）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）等，采用中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)研究所PKPM 系 列PMCAD、SATWE 等計(jì)算軟件，對上部結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算，在樓面活載為3.5kN/m2時(shí)（恒活載組合后的樓面荷載效應(yīng)為11.2kN/m2），混凝土梁承載力基本滿足要求。

檢測后期，從檔案室翻閱到了該幢房屋的部分圖紙，發(fā)現(xiàn)樓面預(yù)制板編號(hào)主要為YKB-丙48-6（圖3），套用《180 預(yù)應(yīng)力多孔板》（滬G302），該型號(hào)預(yù)制板的板寬、板長分別為890mm、4780mm，單塊板自重為1031kg，允許荷載為9.17kN/m2（按 照2.35kN/m2扣除板的自重）。根據(jù)上述預(yù)制板參數(shù)，預(yù)制板均布荷載效應(yīng)允許值為11.5kN/m2，與檢測最初根據(jù)樓面梁承載力倒推的樓面承載力基本相符。

4 預(yù)制板結(jié)構(gòu)損壞處理

4.1 預(yù)制板裂縫的分析及處理

預(yù)制板樓、屋蓋的常見損壞為沿預(yù)制板跨度方向，在預(yù)制板拼接處出現(xiàn)的界面裂縫。上述裂縫較為普遍，主要是由于房屋建造年代久遠(yuǎn)、預(yù)制板灌縫材料的收縮造成的，為非荷載裂縫，裂縫寬度一般較小，對正常使用略有影響，有條件時(shí)，可采取批嵌等方式進(jìn)行處理。

圖3 檢測后期調(diào)閱到的某園區(qū)1 號(hào)樓結(jié)構(gòu)平面圖

因預(yù)制板采用固定模數(shù)，為便于施工，對于預(yù)制板擺放后靠近邊梁的空隙，部分房屋采用與邊梁一起局部現(xiàn)澆樓板的方式進(jìn)行處理。邊梁截面呈Г 形，在該種施工方式下，預(yù)制板與邊緣現(xiàn)澆板交接處亦會(huì)形成界面裂縫，一般情況下板面開裂較為明顯，可采用重新灌縫、局部翻做面層等方式進(jìn)行處理。例如，上海某園區(qū)1 號(hào)樓原設(shè)計(jì)為生成用房，局部為大空間區(qū)域，樓面靠近南外墻區(qū)域存在1 條貫穿多個(gè)開間的裂縫（圖4），裂縫寬度約5～8mm。經(jīng)檢測，該區(qū)域南北向柱距為6m，樓面由5 塊890mm 寬和1 塊740mm 寬的預(yù)制板組成，因混凝土柱截面高度較大（截面高度為600mm，大于連梁截面寬度240mm），兩端不便于鋪預(yù)制板，因此，兩端區(qū)域樓面局部和連梁一起現(xiàn)澆，再加上面層較厚，從而產(chǎn)生上述裂縫。

圖4 某園區(qū)1 號(hào)樓預(yù)制板與邊緣現(xiàn)澆板交接處存在明顯開裂現(xiàn)象

另外，預(yù)制多孔板按簡支構(gòu)件配筋，板頂未配置鋼筋，在預(yù)制、運(yùn)輸或者吊裝過程中，由于吊裝不當(dāng)?shù)纫蛩兀赡軙?huì)導(dǎo)致預(yù)制多孔板產(chǎn)生一些隱性裂縫，在后期使用過程中，因樓面荷載增加，在板底出現(xiàn)開裂等損壞現(xiàn)象。該裂縫為預(yù)制板缺陷等原因產(chǎn)生的荷載裂縫，應(yīng)采取加固等有效方式進(jìn)行處理，且條件許可時(shí)，應(yīng)更換受損預(yù)制板。例如，上海某住宅小區(qū)的一幢6 層住宅樓，砌體結(jié)構(gòu)，預(yù)制多孔板樓、屋蓋，建造于20 世紀(jì)90年代；2010 年，業(yè)主在裝修過程中，發(fā)現(xiàn)其中一塊預(yù)制板存在開裂現(xiàn)象（圖5、6），委托專業(yè)檢測單位鑿除裂縫處板底粉刷后進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，該裂縫為預(yù)制板本身開裂產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，未見房屋存在其它結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象。由于該預(yù)制板存在明顯的安全隱患，根據(jù)現(xiàn)場條件，后期進(jìn)行了加固處理。

圖5 某住宅樓預(yù)制板底裂縫示意圖

圖6 某住宅樓預(yù)制板底開裂照片

4.2 預(yù)制板開洞受損后的處理

因預(yù)制板房屋建造年代久遠(yuǎn)，隨著建筑功能的提升，在修繕改造過程中，經(jīng)常會(huì)遇到預(yù)制板開洞等損壞現(xiàn)象。特別是對于公共建筑，因增設(shè)衛(wèi)生間、管道井等原因，個(gè)別預(yù)制板開洞受損嚴(yán)重，導(dǎo)致預(yù)制板截面削弱、預(yù)應(yīng)力筋被截?cái)?，存在?yán)重安全隱患。

對于上述預(yù)制板局部開大洞（圖7），或一塊預(yù)制板上開較多洞口（圖8）的情況，應(yīng)在洞口邊另設(shè)邊梁支承傳力。新增支承梁可采用鋼梁或鋼筋混凝土梁，新增梁兩端應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)連接可靠。對于同一塊預(yù)制板開多個(gè)洞口的情況，宜采取更換或局部重做現(xiàn)澆板的方式進(jìn)行修復(fù)。

圖7 預(yù)制板開洞受損

圖8 樓面局部改為衛(wèi)生間，預(yù)制板增開多個(gè)洞口

4.3 預(yù)制板改現(xiàn)澆板的注意事項(xiàng)

在既有建筑更新過程中，因預(yù)制板損壞嚴(yán)重或樓面荷載增加較大等因素，部分項(xiàng)目將預(yù)制板拆除并更換為現(xiàn)澆混凝土板。通過上述方式，一方面，可以消除安全隱患，提高樓面承載力；另一方面，可以改善樓面防水效果。

因預(yù)制板為單向板，荷載主要傳遞至預(yù)制板兩端的橫墻或混凝土主梁上；改為現(xiàn)澆板后，可能會(huì)形成雙向板，并按雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。在上述情況下，應(yīng)注意對原自承重墻或次梁的承載力進(jìn)行復(fù)核。

另外，對于既有結(jié)構(gòu)的更新，在施工過程中，應(yīng)采取措施確?，F(xiàn)澆板有足夠的擱置長度。特別是對于兩端均擱置在橫墻上的預(yù)制板，預(yù)制板拆除后，橫墻上的凹槽深度較小，澆筑混凝土?xí)r，難以對凹槽內(nèi)的混凝土進(jìn)行振搗。因此，應(yīng)采取增加混凝土和易性等措施，確保擱置端牢靠。

例如，上海市某4 層建筑，建造于20 世紀(jì)80 年代，預(yù)制板樓、屋蓋，原設(shè)計(jì)為教學(xué)樓，后續(xù)修繕后作為老年服務(wù)中心使用，因此，需要把部分樓面改為衛(wèi)生間。預(yù)制板樓面改衛(wèi)生間后，需要對樓面開洞安裝排水管，同時(shí)，考慮到預(yù)制板樓面容易產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象，更新設(shè)計(jì)時(shí)，把該區(qū)域的預(yù)制板更改為現(xiàn)澆混凝土樓板。但在施工過程中，預(yù)制板拆除后，由于未清除橫墻凹槽中的殘留混凝土等雜物，導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土板擱置長度偏小，存在一定的安全隱患（圖9）。后期，采用在現(xiàn)澆板擱置端增設(shè)槽鋼梁的方式，增加了現(xiàn)澆板擱置長度（圖10）。

5 結(jié)語

圖9 預(yù)制板改現(xiàn)澆板后擱置長度偏小

圖10 后期采用槽鋼梁增加擱置長度

綜上所述，采用預(yù)制板結(jié)構(gòu)的既有建筑，在更新改造時(shí)，應(yīng)首先明確樓面承載力。當(dāng)原始圖紙缺失時(shí)，可根據(jù)房屋的建造年代、預(yù)制板厚度、寬度及跨度等尺寸信息，判斷預(yù)制空心板類型，估算孔洞率，計(jì)算樓板恒載。對于預(yù)制板樓、屋蓋，當(dāng)預(yù)制板型號(hào)未知時(shí)，可將混凝土梁的承載力作為樓面荷載效應(yīng)的控制指標(biāo)，根據(jù)混凝土梁的承載力倒推樓面承載力；確有必要時(shí)，可采用荷載試驗(yàn)等方式直接確定樓板承載力。預(yù)制板樓、屋蓋的常見損壞為沿預(yù)制板跨度方向、在預(yù)制板拼接處出現(xiàn)的界面裂縫，當(dāng)預(yù)制板出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂、開洞受損等損壞現(xiàn)象時(shí)，可采用增設(shè)梁加固等有效方式進(jìn)行處理；對于受損嚴(yán)重的預(yù)制板，條件許可情況下，可采用更換或局部改現(xiàn)澆板等方式進(jìn)行處理。另外，預(yù)制板樓面改現(xiàn)澆板時(shí)，應(yīng)注意對原自承重墻或次梁承載力的復(fù)核，并在施工過程中，采取有效措施保證現(xiàn)澆板有足夠的擱置長度，確保擱置端錨固牢靠。