徐德偉

筑友智造建筑設(shè)計(jì)有限公司 湖南 長沙 410000

隨著社會建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對空間的使用要求也越來越高，小跨度、小空間結(jié)構(gòu)在一定程度上已不能滿足部分使用功能上的要求。建筑業(yè)迫切需要一種新型建造方式來推動行業(yè)發(fā)展。密拼大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板能有效的增大跨度，開闊空間，滿足人們的使用要求。

1 大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的概述

預(yù)應(yīng)力空心疊合板構(gòu)件是指通過在工廠臺模上生產(chǎn)加工并采用先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)制作的各類水平和豎向預(yù)制混凝土構(gòu)件。

空心疊合板的底板按照受力鋼筋的種類可以分為預(yù)制混凝土底板和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土底板：預(yù)制疊合板底板采用非預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，為增強(qiáng)剛度目前多采用桁架鋼筋混凝土疊合板；預(yù)制預(yù)應(yīng)力疊合板底板可為預(yù)應(yīng)力混凝土平板和預(yù)應(yīng)力混凝土帶肋板、預(yù)應(yīng)力混凝土空心疊合板。

圖1 桁架鋼筋混凝土疊合樓板[1]

圖2 預(yù)制帶肋應(yīng)力空心雙向疊合板

大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板是采用先張法預(yù)應(yīng)力生產(chǎn)，并在板表面放置凸出減重輕質(zhì)填充塊，形成的預(yù)應(yīng)力底板。研究表明，大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板采用密拼方式連接能有效減少混凝土底板開裂，提高預(yù)應(yīng)力空心疊合板的整體剛度。保證空心疊合板面上下兩側(cè)的混凝土共同承載、整體受力是預(yù)制混凝土空心疊合樓板設(shè)計(jì)的要領(lǐng)，一般是通過控制空心疊合板面的粗糙度和界面抗剪構(gòu)造鋼筋來共同實(shí)現(xiàn)。

2 大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的特點(diǎn)

(1)改善結(jié)構(gòu)的使用性能，提高結(jié)構(gòu)的耐久性；(2)增加空間使用率，減小構(gòu)件截面尺寸，減輕構(gòu)件自重；(3)具有很好的裂縫收縮閉合與構(gòu)件變形恢復(fù)性能；(4)工業(yè)化程度高，能有效降低成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；(5)提高結(jié)構(gòu)使用舒適度，具有更大的商業(yè)價(jià)值。

3 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件技術(shù)方案的制定

3.1 技術(shù)編制依據(jù)

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(2015 年版) (GB50010-2010)[2]

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 (2016 年版) (GB20011-2010)[3]

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)[4]

《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 (JGJ1-2014)[5]

《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 (JGJ 369-2016)[6]

《裝配式混凝土建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》(T/CCIAT 0008-2019)[7]

《大跨度預(yù)應(yīng)力空心板(跨度 4.2m～18.0m)》(13G440)[8]

3.2 技術(shù)方案

在項(xiàng)目樓蓋體系中，板現(xiàn)澆層厚度為70mm，梁現(xiàn)澆層厚不小于140mm，疊合板的預(yù)制部分按單向板布置，預(yù)制底板受力方向采用預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度取30mm，非受力方向僅布置構(gòu)造鋼筋。疊合板、疊合梁吊裝就位后，在現(xiàn)場安裝頂面鋼筋，然后整體澆筑成型。預(yù)制板采用的混凝土強(qiáng)度等級為C40，受力方向預(yù)應(yīng)力底筋采用螺旋肋鋼絲或1x7鋼鉸線，分布鋼筋采用HRB400。預(yù)應(yīng)力空心疊合板表面做成凹凸高差不小于4mm的粗糙面。為增加預(yù)應(yīng)力空心疊合板的整體剛度和水平界面的抗剪性能，對懸挑板和跨度大于4m的疊合板，在預(yù)制板與后澆混凝土疊合層之間設(shè)置抗剪構(gòu)造鋼筋，抗剪構(gòu)造鋼筋的布置應(yīng)滿足《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 (JGJ1-2014) 第 6.6.8、6.6.9條規(guī)定。疊合樓板標(biāo)準(zhǔn)寬度≤2400mm，疊合板跨度根據(jù)工程實(shí)體情況按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)設(shè)計(jì)，普通疊合樓板一般跨度為4-6m，某項(xiàng)目中所使用的大跨度預(yù)應(yīng)力雙向疊合樓板最大跨度達(dá)8.5m，該技術(shù)樓板最大跨度可達(dá)10m以上。

3.3 技術(shù)特點(diǎn)

預(yù)制預(yù)應(yīng)力大跨度疊合樓板與上部現(xiàn)澆混凝土層結(jié)合成為一個(gè)整體，共同工作，薄板底面光滑平整，板縫經(jīng)處理后，頂棚可以不再抹灰，這種疊合樓板具有現(xiàn)澆樓板的整體性、剛度大、抗裂性好、不增加鋼筋消耗、節(jié)約模板等優(yōu)點(diǎn)；預(yù)應(yīng)力疊合樓板支撐系統(tǒng)采用工具式支撐，取消了傳統(tǒng)的滿堂支撐搭設(shè)，大幅提高效率，加上預(yù)制夾心保溫外墻等預(yù)制構(gòu)件與主體同步施工，可提前插入裝修工程，縮短整個(gè)工程的工期。

4 施工注意事項(xiàng)

4.1 大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的成品保護(hù)

堆場應(yīng)平整且堅(jiān)實(shí)，有良好的排水措施；疊合板底擱置的木方應(yīng)通長設(shè)置，其余部位可僅擱置 20～30cm；擱置位置在疊合板吊鉤的外側(cè)，緊靠吊鉤，擱置木方應(yīng)上下對齊；疊合板堆放時(shí)，堆放層數(shù)視現(xiàn)場的情況確定，一般不宜超過8層。

4.2 大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的運(yùn)輸

裝車運(yùn)輸時(shí)，平穩(wěn)擱置并采取加固措施；運(yùn)輸過程中，應(yīng)平穩(wěn)運(yùn)行，避免急停急啟；到達(dá)施工現(xiàn)場后，應(yīng)?？堪卜€(wěn)，便于設(shè)備起吊安裝。

4.3 大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的安裝過程

現(xiàn)場安裝時(shí)，盡量避免碰撞；疊合板安裝就位后，應(yīng)避免集中荷載的局部過大造成的板底開裂影響。

大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的生產(chǎn)和施工過程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行各省、市、縣制定的各項(xiàng)安全規(guī)范和要求，特別需要注意以下幾點(diǎn)：

1)鋼絲通過預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，必須扣上安全的鏈條，臺模生產(chǎn)線的兩端不得站人，防止鋼絲意外斷裂造成人員傷亡；

2)工廠內(nèi)部吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，需要注意工人安全并保持桁車運(yùn)行平穩(wěn)；

3)施工現(xiàn)場起吊安裝時(shí)，應(yīng)用無線設(shè)備指揮，起吊機(jī)臂下不得站人；

4)疊合板底支撐搭設(shè)牢固，并設(shè)置供人行走的施工通道；

5)高空作業(yè)時(shí)，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到10m/s時(shí)，所有吊裝作業(yè)均需立即停止。

5 推廣新技術(shù)工作與構(gòu)造措施參數(shù)

自仁康醫(yī)院項(xiàng)目確定應(yīng)用密拼大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板新技術(shù)后，我司立即成立了以總工為組長的新技術(shù)推廣領(lǐng)導(dǎo)小組。為了保證項(xiàng)目工作的持續(xù)開展，公司將新技術(shù)推廣工作列入部門的重點(diǎn)項(xiàng)目計(jì)劃，在新技術(shù)推廣實(shí)施過程中得到了參與各方的大力支持和幫助。該醫(yī)院項(xiàng)目極大的調(diào)動了我單位員工推廣應(yīng)用新技術(shù)的積極性和主動性，在專業(yè)領(lǐng)域開展了多次充分的探討和學(xué)習(xí)，為順利推廣應(yīng)用新技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.1 技術(shù)難點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力疊合板如何連接是決定本項(xiàng)技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，我司同湖南大學(xué)、湘潭大學(xué)、南昌航空大學(xué)等5家高校展開合作，先后進(jìn)行了6批次共計(jì)78組拼縫板力學(xué)性能試驗(yàn)，主要研究內(nèi)容包括拼縫構(gòu)造探索、拼縫構(gòu)造驗(yàn)證、細(xì)部構(gòu)造參數(shù)探索、優(yōu)化含鋼量設(shè)計(jì)以及彎矩調(diào)幅系數(shù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，密拼預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板具有典型的雙向板破壞特征，說明該拼縫形式下的密拼預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板具有良好的雙向受力性能；使用該構(gòu)造的拼縫板，力學(xué)性能持平甚至略優(yōu)于現(xiàn)澆板。

5.2 構(gòu)造措施

預(yù)應(yīng)力疊合單向板跨度大于4m或預(yù)應(yīng)力疊合雙向板短向跨度大于4m時(shí)，疊合板的預(yù)制板與后澆混凝土疊合層之間應(yīng)設(shè)置結(jié)合面抗剪構(gòu)造鋼筋，且應(yīng)符合下列構(gòu)造規(guī)定：

1)結(jié)合面抗剪構(gòu)造鋼筋應(yīng)均勻布置在預(yù)制底板的兩端，板端布置區(qū)段的長度不宜小于預(yù)應(yīng)力疊合板預(yù)應(yīng)力方向跨度的1/4倍，相鄰抗剪筋的間距不宜大于400mm；密拼整體式拼縫處非預(yù)應(yīng)力方向底筋彎起，角度宜在45-60度之間，并應(yīng)延伸至上層網(wǎng)片；

2)拼縫處預(yù)制底板頂面設(shè)置垂直于板縫方向的附加鋼筋并布置橫向分布鋼筋：

3)附加鋼筋截面面積應(yīng)考慮截面削弱，按照最大抵抗彎矩等效的原則計(jì)算確定；

4)橫向分布鋼筋，鋼筋直徑不宜小于6mm，間距不宜大于250mm，每側(cè)的鋼筋數(shù)量不應(yīng)少于2根。

5.3 重點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)

1)預(yù)制底板厚度不應(yīng)小于50mm；預(yù)應(yīng)力疊合板的后澆混凝土疊合層厚度不應(yīng)小于70mm，預(yù)應(yīng)力疊合雙向板的疊合層厚度尚不應(yīng)小于預(yù)制底板厚度的1.3倍；

2)預(yù)應(yīng)力筋間距不宜大于200mm，第一根預(yù)應(yīng)力筋距板邊的間距不應(yīng)小于50mm且不應(yīng)大于100mm；

3)計(jì)算預(yù)應(yīng)力疊合雙向板在預(yù)應(yīng)力布置方向的縱向受力鋼筋時(shí)，對跨中和支座彎矩宜進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整系數(shù)不宜小于1.2。

6 新技術(shù)推廣效果及效益

6.1 推廣效果

大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板由于其樓板自重輕，跨度大，受力性能好，施工簡便快捷，特別適用于大跨度的公建，本工程也受到了建設(shè)單位和住建部門的一致好評；采用空心塊的樓板結(jié)構(gòu)還有利于提高樓板的隔聲減震作用，據(jù)此預(yù)測大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板是非常有推廣前景的一種樓蓋結(jié)構(gòu)形式，隨和不斷應(yīng)用和研究的深入，這種結(jié)構(gòu)會做的性能更好，更加經(jīng)濟(jì)。

6.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板在拆分上比普通桁架疊合板的構(gòu)件數(shù)量可減少50%以上，且無需設(shè)置桁架筋，減少了樓板含鋼量，單板跨度大，室內(nèi)少梁的設(shè)計(jì)增加了空間靈活性。

大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合樓板，其具備生產(chǎn)效率高、抗裂性好、可形成大跨度、樓板厚度小等特點(diǎn)，可以有效減少裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、節(jié)省材料、降低全產(chǎn)業(yè)鏈成本，本項(xiàng)目在滿足預(yù)制裝配率計(jì)算細(xì)則的前提下，通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、成本比對，選用由自主研發(fā)的大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合樓蓋體系，從各方面綜合比較，成本降低約30元/㎡。

圖3 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)分析

6.3 社會效益

1)建設(shè)方滿意度高：大跨度預(yù)應(yīng)力空心板可最大限度減少梁的布置，增強(qiáng)室內(nèi)空間的靈活性布置，降低運(yùn)輸成本，提升吊裝效率，該體系在本項(xiàng)目的應(yīng)用得到建設(shè)方的認(rèn)可。

2)示范性強(qiáng)：大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板是首創(chuàng)的樓蓋體系，本項(xiàng)目是湖南省第一個(gè)采用該體系的醫(yī)院項(xiàng)目，曾獲得“省裝配式建筑示范項(xiàng)目”、“省安全文明示范工地”等獎(jiǎng)項(xiàng)，住建部門的認(rèn)可使該體系在當(dāng)?shù)仄鸬揭欢ǖ氖痉稁ь^作用。

7 結(jié)語

裝配式建筑體系中密拼大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板是在裝配式疊合樓蓋技術(shù)上的創(chuàng)新。板側(cè)不出筋，通過新型密拼的方式形成大跨度疊合樓蓋，解決工程建設(shè)中的問題?？缍却?、少次梁，統(tǒng)一模具的出筋方式，工藝拆分時(shí)減少預(yù)制構(gòu)件種類和數(shù)量，提高了生產(chǎn)、施工效率是密拼大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板的最大優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，密拼大跨度預(yù)應(yīng)力空心疊合板可有效節(jié)省材料，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的最佳效果，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于現(xiàn)代化建設(shè)中，也是裝配式建筑發(fā)展的必然趨勢。