《装配式建筑全预制锯齿型楼板和应用》
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摘 要：全预制锯齿型楼板具有施工免支撑的优点,节约施工时间.针对该楼板的特点,结合工程案例,对楼板构件齿条设计优化、拆分方案及构件生产工艺进行探讨,达到降低生产成本和施工安装难度的目的,并进行工程应用分析,指出尚存问题及下一步需解决的问题,对推进装配式建筑行业的发展具有参考价值.
关键词：装配式混凝土结构;全预制锯齿型板;免支撑;构件设计优化
中图分类号：TU756文献标志码：A文章编号：2095-2945（2020）04-0178-03
Abstract： The full prefabricated sawtooth floor slab has the advantage of construction free from support and ses construction time. According to the characteristics of the floor slab, this paper discusses the optimization of rack design, the splitting scheme and the production process to reduce production costs and construction and installation difficulties, and engineering application analysis. The paper points out the remaining problems and the problems to be solved in the next step, which is of reference value to the development of the prefabricated building industry.
Keywords： fabricated concrete structure; fully prefabricated sawtooth slab; free support; component design optimization
引言
近年来,国家出台大量政策引导和推广装配式建筑体系,在国内等到了很快的发展,楼板是混凝土结构的重要组成部分,装配式结构首先考虑的是水平构件的预制,因此预制楼板是装配式混凝土结构的重要组成部分,现楼板应用较多的桁架叠合板,但钢筋用量较多,楼板较厚,满堂脚手架支撑体系也未能免除,为更好在工程中应用推广、提升装配式建造施工效率,很多学者专家研发了多种不同形式的板;郑焕奇[1]等提出了一种免除支撑体系的带肋叠合板,分析了带肋叠合板深化设计,生产、安装等在工程项目实施过程中的相互影响;董松员[2]提出了一种新型的带抗剪键的叠合板,以抗剪键取代桁架筋,从而达到减少钢筋用量,降低工程造价的目的;谭刚[3]研究了全预制蜂窝板在施工及使用阶段的受力性能,表明全预制蜂窝板满足板跨厚比不大于30时基本可实现免支撑施工;金松[4]对新型全预制板构造连接关键技术在项目中的应用进行了探讨,表明全预制楼板在受力特点上与传统现浇结构有部分相同之处,但在支座及构件间连接比较类似于叠合板构造.由于楼板占建筑装配式结构很大比例,为发挥装配式建筑建造的优势,研究开发免除满堂脚手架支撑体系,对提升装配式建造施工效率,具有重要的意义.
本文以由华南理工大学吴波研究员科研团队研发的且用于某业务楼项目的锯齿全预制板为研究对象,针对该类锯齿型板的特点,根据项目条件和要求,探讨构件设计优化,预制构件生产工艺、生产方案,现场施工,为同类建筑装配式设计方法提供一些参考和借鉴.
1 锯齿型楼板设计
1.1 设计概况
该业务用楼为5层的框架结构,抗震设防烈度为7度,抗震设防类别为丙类,抗震等级为;柱子、梁、墙板、楼板、女儿墙均进行预制,锯齿型楼板放在5层使用,屋面层使用叠合板,其他位置使用不带齿条的全预制楼板,齿条宽度和数量设计荷载工况：考虑锯齿型板自重及施工荷载,取恒荷载gk等于2.8kN/m2,活荷载qk等于4.0kN/m2,根据《建筑结构荷载规范》[5]中关于荷载组合设计方法,得荷载效应控制的计算式：
取恒载分项系数1.2,活荷载分项系数1.4,由可变荷载控制的效应设计值为：
Sd等于1.2×2.8+1.4×4等于8.96kN/m2
偏于安全设计,不考虑角钢提供的剪力,根据《混凝土结构设计规范》[6]一般板类构件斜截面受剪承载力设计值V等于0.7ftbh0,单個宽度为80mm的齿条承担的剪力为6.8kN,根据拆分后单块板尺寸可得齿条的数量和间距.根据本工程梁配筋情况：主、次梁端箍筋加密区间距分别为150、100,非加密区间距均为200,由此梁端加密区范围内齿条宽设计为50,则非加密区范围齿条宽度为80,齿条中附加25×25×4的角钢,如图1所示.齿条部位对模具设计、制作以及后续构件生产以及拆模影响较大,齿条处混凝土易出现麻面蜂窝现象,且锯齿型板边伸出的钢筋与梁箍筋存在碰撞的风险大,因此在齿条设计以及构件深化阶段就预判并解决了全预制锯齿型板在生产、施工阶段会遇到的问题,提高生产及施工效率！
1.2 楼板预制拆分方案
全预制锯齿型楼板跟普通的全预制板一样,板搭进梁10,齿条完全与梁顶面接触如图2所示,板与板之间的连接留300后浇带,如图3所示.
构件拆分方案其中一方面主要考虑是否能共模,实现标准化,此来降低生产成本.由于在齿条位置处的钢筋不进入齿条内,因此与齿条碰撞的钢筋需截断,若板钢筋不能按照设计要求伸出,会对构件受力情况产生影响,对结构安全产生很大的隐患,另外,齿条与梁箍筋存在碰撞可能性较大,如何解决锯齿型板伸出钢筋以及齿条与周边梁箍筋位置冲突的问题并实现标准化,是深化设计过程中的一大难题,本项目在构件设计采取的优化方法主要有：（1）首先根据拆分后锯齿型板的主要尺寸确定齿条的间距和数量,同齿条需避开梁的箍筋,不断调整齿条的数量和间距,直到相同尺寸的锯齿型板可共用一套模具,减少开模数量.（2）当板伸出的钢筋与齿条碰撞时,切断该位置的钢筋,同时在相邻位置增加相应数量的钢筋,钢筋的长度按锚固长度计算,保证钢筋足以抵抗支座端负弯矩.
2 构件生产及施工安装工艺
全预制锯齿型楼板相较于其他楼板生产工艺复杂,需在板边模进行处理,因此生产模具上的选型亦较其他楼板复杂,选择合适的锯齿型板模具生产方案,将直接关系到全预制锯齿型板时拆模、装模的效率以及模具使用次数,该项目在锯齿型楼板生产时结合各方面考虑,齿条处使用角钢膜,锯齿型板模具以及浇捣情况如图4所示.根据生产经验,由于锯齿型板的齿条尺寸较小,采用机械振捣困难较大,因此采用人工振捣配合,同时混凝土应振捣到没有气泡为止,尽量避免齿条面出现麻面蜂窝,且齿条尺寸较小,拆模容易崩边,需注意拆模的方向和力度.另一方面还需严格控制锯齿型板相邻叠合梁箍筋的精度,绑扎箍筋时严格按照图纸要求进行绑扎,必要时还需人工进行测量控制;与板边相邻的梁的梁面需平整,保证板伸出的齿条与梁面紧密接触,从而荷载能较好地通过齿条传递到梁上.
安装叠合梁完毕后,进行锯齿型板的安装,吊装时应保证齿条完全进去梁内,如图5所示,相对于一般的全预制板,板下不设支撑,如图6所示.吊装完毕后板上避免集中堆放钢筋,避免因自重以及集中荷载造成结构安全问题,安装完成后如图7所示.
3 工程应用分析
相对于叠合板,全预制楼板不增加混凝土用量,并可减少现场湿作业;相对于普通的全预制板,锯齿型楼板可完全实现免支撑施工,缩短施工时间,节约施工成本,锯齿型楼板与叠合板、现浇楼板材料用量对比情况如表1所示.
鋸齿型楼板虽具有材料用量少以及免支撑的特点,但尚有以下问题需解决：（1）由于锯齿型楼板结构相对复杂,板边模需特别处理,对生产工艺要求高,应针对锯齿型板生产工艺进行研究,采用简单化生产方式.（2）与普通全预制板一样,施工现场亦存在梁纵筋放置难度大的问题.（3）当采用叠合板时,设备管线预埋在现浇叠合层,而当采用全预制板方案时,则需进行管线协同设计,即在深化设计之初进行BIM管综设计,找出机电管线与楼板冲突位置,重点解决设备管线集成安装以及集成管线路等的设计问题,以保证施工现场的可操作性.
4 结束语
相对于叠合板,全预制锯齿型楼板不增加混凝土用量,并可减少现场现浇工作;相对于普通的全预制板,锯齿型楼板可完全实现免支撑施工,缩短施工时间,节约施工成本,因此锯齿型楼板在实际项目中具备一定的可行性,为使锯齿型板完全具备工程适用条件,尚需进一步研究：（1）锯齿型楼板结构相对复杂,板边模需特别处理,对生产工艺要求高,应对锯齿型板生产工艺进行研究,采用简单化生产方式则是重点研究内容.（2）与普通楼板一样,施工现场尚需解决梁纵筋放置难度大的问题.（3）采用全预制楼板需重点解决设备管线集成安装以及集成管线路等设计问题,以保证施工现场的可操作性.（4）为解决全预制楼板设备管线问题,可在楼板无齿条的2边区域预留出一定高度的现浇段,机电管线预埋在楼板周圈的现浇层中,该现浇段同时满足钢筋搭接以及机电管线预埋的要求.
参考文献：
[1]郑焕奇,邓声捷.装配式建筑预制带肋叠合板设计优化与生产工艺研究[J].建材与装饰,2019（21）：76-77.
[2]董松员.带抗剪键叠合板的制作施工及安装方法[J].建材与装饰,2019（16）：20-21.
[3]谭刚,刘亚东.新型蜂窝全预制免撑楼板研究[J].城市住宅,2019,26（06）：78-82.
[4]金松.新型全预制板在装配式建筑中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2018（10）：62-64.
[5]GB50009-2012.中国建筑科学研究院.建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2015.
[6]GB50010-2010.中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2015.
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建筑和装配式引用文献:
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