曹劉坤 楊 磊 沈淺灝

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 背景資料

近年來隨著裝配式建筑的推進，出現(xiàn)了較多預制混凝土結構、鋼結構和木結構，但是設想中的裝配式結構提高施工效率的優(yōu)點一直未有明顯體現(xiàn)。因此在施工方法、措施等方面不斷進行革新改良成為一個研究方向的情況下，希望通過使用專用工具能提升裝配式建筑施工效率，促進建筑業(yè)發(fā)展。

預應力樓板在最近幾年的裝配式建筑中廣泛應用，特別是肋梁預應力樓板，剛度大，變形小，可以減少模板、支架的搭設，降低現(xiàn)場施工強度，整體提升施工效率，但現(xiàn)場臨時支撐施工中存在一些問題。

首先，為了取得大空間而采用預應力樓板，導致預應力樓板跨度較大，單塊構件質量提升明顯，對運輸和現(xiàn)場吊裝機械要求較高，施工成本提高。

其次，為提升現(xiàn)場施工裝配效率，預應力樓板臨時支撐安裝一般采用擱置式，而且由于預應力樓板的受力特性，為避免多點支撐，板下少撐或無撐，端部局部荷載增大，易形成危險性較大的分部分項工程（危大工程），現(xiàn)場模板支架搭設與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構搭設稍顯不同。

本文通過對預應力肋梁樓板的特性進行考察和分析，結合實際工程中預應力肋梁樓板臨時支撐方案，對預應力樓板臨時支撐系統(tǒng)的設計及應用進行相應的研究。

2 預應力肋梁梁板特點分析

2.1 預應力混凝土雙T板

疊合預應力混凝土雙T板是一種板梁結合的預制鋼筋混凝土承載構件，應用先張法工藝。疊合預應力混凝土雙T板在構件廠制作養(yǎng)護完成運至施工現(xiàn)場吊裝，并與現(xiàn)澆混凝土形成整體。疊合預應力混凝土雙T板作為簡支構件，體型簡單，制作和施工過程省時、省料，易于工廠化制作，質量便于控制，擁有良好的承載性能。其特點包括：有效縮短建設工期，緩解安裝工程和裝飾工程的壓力，減少用工量，降低工人勞動強度；省略樓板及主次梁模板，減少施工現(xiàn)場作業(yè)量，降低粉塵、噪聲等污染，有利于環(huán)境保護。

但雙T板的缺點主要有：體型大，自重大，對運輸工具、吊裝設備和道路狀況的要求高。

從定性角度進行分析，簡支條件下，雙T板端部線荷載的影響因素隨著跨度、高度增加而變大，隨著寬度增加而減小。在簡支條件下，端部臨時支撐單側承受的線荷載易處于10 kN/m以上，加入梁自重、施工荷載或兩側荷載的情況下，線荷載可能超過20 kN/m，形成危大工程，需重點注意。通過計算可得出不同寬度的雙T板自重與板高的關系，如圖1所示。

圖1 不同寬度的雙T板自重與板高的關系

2.2 預應力空心樓板

預應力空心板除了擁有預應力雙T板的優(yōu)點外，同時還易于工廠化制作，質量便于控制，擁有良好的承載和抗震性能，隔聲保溫防火性能好。類似雙T板，通過計算可以得到不同寬度的GLY預應力空心板板自重與板高的關系，如圖2所示。

圖2 不同寬度的GLY預應力空心板板自重與板高的關系

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下，預應力雙T板單塊板比預應力空心板大且高，但在單位面積自重上，預應力空心板較雙T板更重，更應注意預應力空心板結構體系中擱置梁下的臨時支撐。

3 現(xiàn)場支撐方式

現(xiàn)場施工中，端部預制梁下支撐常采用滿堂支撐，工藝較為成熟，成本較低，可根據需要進行搭設，雖然預應力板底免撐，但也存在滿堂支撐的常見問題，如搭設拆除時間長、設計復雜、搭設完成后現(xiàn)場施工條件差。因此預應力肋梁樓板也需要一種能滿足現(xiàn)場裝配施工要求的臨時支撐，進而提升裝配式建筑現(xiàn)場施工的效率。

圖3、圖4為預應力雙T板、預應力空心板臨時滿堂支架現(xiàn)場照片，現(xiàn)場施工預應力板底部雖然無支撐，但為保證滿堂支架整體性，跨中、邊角均設置有水平連系桿，現(xiàn)場條件改善有限。

圖3 預應力雙T板端部預制倒T梁及滿堂支架

圖4 預應力空心板擱置T梁及滿堂支架

滿堂支架計算時，梁板支架分別進行計算，注意以下幾點：

1）當梁側立桿共用時，僅計算梁下滿堂支架，可將整塊預應力肋梁板線荷載增加到相應擱置梁上，折算成等線荷載的梁，再按照折算后的梁尺寸（梁側無板）進行計算，如圖3、圖4預應力雙T板、空心板跨度較小，梁側立桿梁板共用。

2）當跨度較大、梁側立桿不共用時，分別計算梁、板下滿堂支架。預應力肋梁板通過擱置梁、板下支架共同支撐。

預應力肋梁板下支撐可通過驗算簡支端立桿軸力確定，圖5為雙T板肋梁底部立桿布設示意，單塊雙T板質量為4.28 t，尺寸2 m×8 m，現(xiàn)澆層厚60 mm。簡支情況下，使用φ48 mm×3.0 mm鋼管，肋梁底部設置立桿支撐，搭設高度5 m，步距1.8 m，在板端各有1道2根立桿作為板下支架，擱置梁、板下支架共同作用承載雙T板荷載，共相當于8點支撐，荷載為66.80 kN，單桿荷載標準值為8.35 kN。立桿單桿容許軸力為16.00 kN。

圖5 預應力雙T板端部鋼管支架

經計算，立桿單桿可滿足軸力承載要求。梁下立桿按照每側承載1/4板自重折算梁截面，然后再計算梁下支架。

安裝前，應將支撐高度調整至設計標高，以控制樓板的標高及平整度。

預應力肋梁板擱置在預制梁上，通過在預制梁上設置橡膠墊塊或采用坐漿法，控制預應力雙T板安裝精度，并保護預制梁。

為保證整個架體的穩(wěn)定性，在縱橫向支撐架的連接部位增加短鋼管進行拉結，每步架體均需設置[1]。

4 支撐方式分析

上述雙T板現(xiàn)場臨時支撐系統(tǒng)，支撐立桿應力已經接近容許應力，在搭設高度增加、跨度增大、搭設工藝影響下，鋼管滿堂支架將不能滿足現(xiàn)場裝配化要求。

4.1 荷載取值

計算中荷載取值僅為預應力肋梁板加現(xiàn)澆層質量，在增加施工荷載的情況下，荷載將顯著增加，如施工荷載2 kN/m2，則單桿標準荷載最終為16.855 kN，超過板下支架立桿的允許壓力16.000 kN的容許值。

4.2 計算假定

受力分析中，假定4道支撐構件受力均分，每道支撐承載1/4板自重，實際受限于荷載位置、現(xiàn)場搭設精度、預應力肋梁板起拱影響，預應力構件支撐很難出現(xiàn)均分，局部承載力易超過1/4，并且在中部標高較高的情況下，局部會出現(xiàn)負彎矩，導致構件出現(xiàn)負彎矩裂縫等質量問題，因此，預應力混凝土肋梁板一般都要求簡支運輸、臨時存放。

隨著預應力肋梁板跨度增加，支撐數(shù)量增多，板下鋼管支撐的受力更加復雜，均分計算假定將無法滿足安全計算要求。

5 結語

經過上述分析，預應力肋梁板臨時支撐荷載較大，且肋梁板剛度較大，簡支條件下構件預應力結構完全可滿足要求，傳力明確，有利于提升裝配式建筑的現(xiàn)場施工效率，可得出以下結論：

1）盡量按照簡支，即擱置梁承載預應力肋梁板，臨時支撐設置支撐擱置梁，減少現(xiàn)場支撐搭設數(shù)量，促進現(xiàn)場裝配化。

2）荷載過大，滿堂鋼管支撐在承載上可能無法滿足要求，需要承載能力更高的臨時支撐，可參照鋼結構施工中臨時支撐設置，如獨立支撐、門式支撐、組合支撐，由于支撐在梁上，線荷載明顯增大，施工階段，預制框架主梁需要承擔整個樓面的施工荷載，為保證支撐結構安全，中間層支撐要進行相應基礎承載力驗算，通過增加預應力的方式控制主梁施工階段撓度和裂縫[2]。

3）當采用預制柱、梁，且預制梁可直接擱置在預制柱，并承擔施工階段的荷載時，如廠房預制梁柱，可采取面支撐施工。

可以預見，預應力肋梁板的應用會推進裝配式建筑的發(fā)展，提高現(xiàn)場裝配化水平，但工具化臨時支撐系統(tǒng)的應用更能提升現(xiàn)場的施工效率，讓各方更有動力推動裝配式建筑的發(fā)展[3-6]。