桁架鋼筋混凝土疊合板的優化設計要點

戴 琦, 余 峰

(1.成都廣益技術咨詢有限公司, 四川成都 610015； 2. 四川高速公路房地產開發有限公司, 四川成都 610000)

隨著我國城市化進程不斷深入,建筑產業化是城市發展的必然趨勢，裝配整體式建筑正符合建筑產業化的要求。在我國數十大城市，政府已對新建工程的預制裝配率提出了相應的要求，且提出到2020年裝配式建筑需占新建建筑的比例20 %以上，到2025年要求比例達到50 %以上的目標。目前在裝配建筑中應用最廣泛也最成熟的是疊合板的設計，然而施工與設計的配合，成本的控制等細節的考量仍值得細究。

本文以裝配建筑(PC)中的疊合板為例，嘗試梳理與普通混凝土現澆板結構設計的區別。

1 桁架鋼筋混凝土疊合板與普通混凝土樓板的區別和優劣

目前，國內大多數已建建筑結構采用的是現澆混凝土樓蓋，由于多年經驗積累，混凝土生產和泵送技術相對成熟，對工人技術水平和素質要求不高，農村勞動力相對便宜，成為近十多年來建筑工程的主流結構形式。

隨著國家對節能環保提出更高要求，以及勞動力成本上升帶來的壓力，推廣并實施建筑產業化是一條必經之路。其中PC建筑中樓板的最常用型式就是桁架鋼筋混凝土疊合板，其優勢相當明顯，其與普通混凝土樓板的優劣簡單對比，見表1。

桁架鋼筋混凝土疊合板(雙向板)和普通混凝土現澆樓板在經過數年試驗和工程檢驗后，得出結論兩者的極限承載力、剛度、延性和破壞形態基本相同，設計時可按普通混凝土樓板考慮。在造價上，若建筑平面布置合理，疊合板種類數量得以控制，從理論上說，造價將低于現澆普通混凝土樓蓋。但目前工程實施中，很難在造價上優于普通現澆混凝土樓板，故在疊合板設計細節上的優化，對控制造價有一定意義。

2 疊合板的設計要點

就目前國內裝配式建筑在建設過程中，普遍存在疊合板綜合造價高于普通現澆樓板，施工速度優勢發揮不出來的局面。通過對建筑平面、疊合板板跨的選擇、疊合板選板標準等的優化，更好發揮出疊合板的優勢。

2.1 建筑平面布局合理調整，減少疊合板種類

以普通住宅為例，由于市場要求，建筑戶型要求越來越多變，開間尺寸各不相同。未能根據疊合板的優勢對建筑平面做相應調整。

表1 現澆樓板與桁架疊合板的對比

由于受運輸車輛尺寸限制，15G366-1《桁架鋼筋混凝土疊合板》和川標16G118-TY規定的疊合板最大板寬為2.4 m和3.6 m。同時，JGJ 1-2014《裝配式混凝土結構技術規程》中考慮到預制板接縫處應變集中，提出“板接縫宜設置在疊合板的次要受力方向上且避開最大彎矩截面”，即原本可選兩個預制板拼縫的開間宜劃分為三個板。這一規定帶來的問題是臨時支撐數量的增加，成本上升。

疊合板的最大優勢在于少了施工現場模具費和施工速度快。當有需要拼縫的板則需要加設更多支撐，而沒有起到節約腳手架的目的。目前考慮整體剛度，樓板宜按雙向板設計，接縫要求采用整體式接縫，寬度不宜小于200 mm，在施工時將耗費大量人工在拼接吊裝板和調平板面上，施工速度的優勢將被降低，見圖1。

圖1 疊合板臨時支撐

若建筑平面規整、開間尺寸種類盡量歸并，在疊合板造價中的影響不容小視。對相近開間尺寸，設計在規范許可范圍內，常有多種選擇。合理的選板原則應該是：首先，一個開間內若能選擇一個疊合板布置，盡量選一個疊合板；其次，不同開間尺寸差別不大時，首先根據整個平面選定一個基本寬度板(使用最多的板)，盡可能調節接縫寬度減少模板種類，但接縫寬度不宜過寬，否則疊合板失去預制的意義。

2.2 板厚與板跨的合理布置

疊合板的預制板厚度不宜小于60 mm，后澆混凝土層不應小于60 mm，即疊合板最小厚度不宜小于120 mm。對小開間的住宅樓板，大多數現澆板板厚100 mm就足夠，采用疊合板后各層樓板均加厚20 mm，樓面恒荷載增大50 kg/m2左右，荷載的增加對梁板柱基礎配筋的增大，混凝土用量的增多，都造成造價不降反增的局面。板跨小板厚大，板中鋼筋的抗拉性能得不到充分利用，對疊合板性能也有較大浪費，沒發揮出疊合板優勢。

為充分利用疊合板中鋼筋的抗拉性能，建筑在平面布置時，單向板按1/30考慮，雙向板按1/35考慮，跨度單向板不宜小于4.2～4.8 m，雙向板不宜小于5.4～6 m，是較為經濟的作法，可作為設計參考。若板跨更大,疊合板厚加大，現澆層加厚,整體剛度更高，水電管線預埋也更容易，疊合板的優勢體現更明顯。

2.3 預埋電管對疊合板厚度的影響

疊合板中不可避免的會有電氣管線預埋敷設在現澆層中，有時集中于某一處的管線多達7～8根，這些管線直徑多為15～32 mm，穿梁而過，甚至立體交叉。工地上?？吹阶甙宕┝旱碾姽茴A埋如圖2所示。

圖2 樓板的電管預埋

若為普通現澆板，板厚100 mm的范圍內預埋只需避免立體交叉穿越對板的削弱即可?，F采用疊合板，現澆層僅60 mm，板面保護層15 mm，除去板面負筋三角桁架空間僅40 mm左右。若電管并排穿桁架，施工的排管和操作會耗費大量人工和時間。線管交叉位置，現澆板被削弱地過薄甚至影響鋼筋保護層厚度。在穿梁位置,梁鋼筋需直徑16 mm以下方可穿過，否則線管需彎折；若梁鋼筋為雙排，且用至25 mm直徑,可能還存在線管無法穿過的困難，見圖3。施工上確實存在的困難在設計中也應有所考慮，現提出三種可行方法：一是將現澆層加厚10 mm,增大走管空間，但會造成結構自重和成本的再增加；二是將梁加高10 mm并上翻，梁面抹灰減少10 mm，保證電管的順利穿梁，見圖4；三是若有剪力墻，由于墻鋼筋間距較大，可考慮將穿梁的管線走向改為穿剪力墻。

圖3 管線彎折穿梁

圖4 梁加高并上翻

3 疊合板出現裂縫的認識

從理論上講，工廠生產出符合標準的預制板，在攪拌、溫控、養護和堆放上都比施工現場便于管理和控制，出廠產品質量有保證。但從實際工程情況來看，有些預制板在送到工地時已出現不同程度的裂紋，在經過工地堆放和吊裝后，到達安裝點時可能出現更多裂縫。這一現象的出現主要原因在于工人依然沿用普通現澆板的工人，沒經過專業培訓，工人水平和素質不高，施工現場各方管理混亂，材料的不合理堆放、頻繁吊裝或吊裝點不正確，導致預制板出現不同程度的裂縫。但并非在安裝前出現裂縫，預制板就報廢，根據裂縫的發展程度、裂紋寬度和深度作出合理判斷，也是設計需要把控的關鍵點。

雖然預制板是工廠生產的產品，但依然是普通混凝土構件。由于板厚較薄，整體剛度不大，混凝土干縮有可能產生不規則細裂紋(龜裂)，一般出現在板中部，細而無規律，淋水會滲水，此類裂紋在疊合板的現澆層澆筑后，混凝土的水泥漿將自動下滲填補裂紋的縫隙，裂紋會自行愈合，不影響預制板的性能，也無需作額外性能檢測。

若在運輸、吊裝等過程中出現了較易辨識的通長裂縫，則需對裂縫進行評估并采取相應措施后再繼續使用。

若板縫在拼裝前出現上下裂通的裂縫，且裂縫寬度大于0.5 mm，則需評估該板是否應報廢。

對于住宅建筑，即便板本身帶裂縫工作不影響其安全性能，但在集中用水區域，若因為裂縫或雙板拼縫位置滲水，會對房屋的使用造成一定影響，故建議廚衛等小開間用水區域按普通現澆板設計。

4 結論

建筑工業化的推廣和使用是符合國際化趨勢，是更加環保且節約的技術方式。由于受國內現有生產水平、工人專業素質、經驗積累等影響，還沒達到預期效果。除卻施工和生產方面的影響，從設計的合理性看，列舉了4點建議：

(1)在疊合板選擇時，單開間優選單板，次選多板拼縫。

(2)裝配建筑的概念建議在項目方案階段介入，建筑開間尺寸的設計應盡可能發揮疊合板板厚和鋼筋性能的優勢，將板跨考慮在4.2 m以上。

(3)現澆層內預埋電管空間小，施工難度大，應優化管線排布，盡量避免穿梁改為穿墻，若不能避開穿梁的，可考慮將梁上翻10 mm，便于電管穿過。

(4)疊合板在安裝前不可避免出現不同裂縫時，應合理判斷，并提出處理意見。