隨著國家對(duì)建筑節(jié)材、節(jié)能和環(huán)保提出的更高要求,以及建筑業(yè)勞動(dòng)力成本上升帶來的壓力,對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)化起到極大的推動(dòng)作用。桁架鋼筋混凝土疊合板(以下簡(jiǎn)稱桁架疊合板)作為建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)重要組成部分,具有節(jié)約模板,提高施工速度,改善作業(yè)環(huán)境以及良好的外觀質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),被越來越多工程所應(yīng)用。
桁架疊合板對(duì)模具制作要求較低,制作比較簡(jiǎn)單,對(duì)工人技能要求不高。但設(shè)計(jì)中也暴露出一些問題,本文就其中應(yīng)注意的問題總結(jié)如下:
桁架疊合板的使用范圍
桁架疊合板使用范圍受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策因素等影響。
在技術(shù)方面,裝配整體式結(jié)構(gòu)除去結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復(fù)雜或開洞較大的樓層,作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層外,樓蓋宜采用疊合板(包括桁架疊合板)。對(duì)于主體現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu),也可采用桁架疊合板。
在經(jīng)濟(jì)方面,桁架疊合板使用定制模板,相對(duì)普通現(xiàn)澆樓蓋增加工廠模板費(fèi)用,但減少現(xiàn)場(chǎng)模板及支模費(fèi)用。當(dāng)板塊類型較少、模板組合后減少模板數(shù)量、 板塊數(shù)量多時(shí),能大大降低桁架疊合板模板攤銷,降低單塊板的造價(jià)。反之則不具有經(jīng)濟(jì)合理性。
在政策方面,目前政府支持推廣使用疊合板,加快建筑產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。
預(yù)制底板劃分及編號(hào)規(guī)則
預(yù)制底板劃分應(yīng)盡量減少板塊規(guī)格。通過調(diào)整現(xiàn)澆縫寬度調(diào)整板塊寬度減少模板規(guī)格,或通過模板組合減少模板數(shù)量。
預(yù)制底板編號(hào)應(yīng)有一定規(guī)律性,通過附加符號(hào)能辨識(shí)對(duì)稱構(gòu)件或微小尺寸差異的構(gòu)件,比如通過附加F表示對(duì)稱構(gòu)件,通過附加a~e等字母表示使用相同模板的構(gòu)件。
桁架疊合板結(jié)構(gòu)組成及厚度要求
桁架疊合板豎向構(gòu)成包括疊合層和預(yù)制底板:疊合層由保護(hù)層、頂部鋼筋層和預(yù)埋管線層組成;預(yù)制底板由桁架鋼筋錨固層,底部鋼筋層和保護(hù)層組成。
圖1桁架疊合板結(jié)構(gòu)組成及厚度
疊合層中保護(hù)層為15mm,頂部鋼筋層不小于16mm(2層鋼筋),預(yù)埋管線層為20mm(不考慮管線交叉時(shí))、30mm(入戶電纜穿管時(shí))、40mm(考慮管 線交叉時(shí)),理論總厚度不應(yīng)小于51mm,考慮施工誤差等其他因素不應(yīng)小于60mm。預(yù)制底板桁架鋼筋錨固層不小于30mm,底部鋼筋層不小于16mm(2層鋼筋),保護(hù)層15mm,因此總厚度不宜60mm。 由以上得出桁架疊合板厚度不宜小于120mm,考慮管 線交叉時(shí)不宜小于130mm。當(dāng)疊合板厚度大于180mm,宜采用空心疊合板。
桁架疊合板的合理跨度
桁架疊合板厚度不宜小于120mm,其合理跨度對(duì) 于單向板(跨厚比35~40)不宜小于4.2~4.8m;對(duì)于雙向板(跨厚比45~50)不宜小于5.4~6.0m。同時(shí)跨度亦受預(yù)制底板厚度、脫模、吊裝、運(yùn)輸、制作和蒸養(yǎng)設(shè)備等條件限制,合理使用跨度為3~6m。對(duì)于跨 度小于3m疊合板,可取消桁架鋼筋或只在跨端附近各設(shè)一道鋼筋桁架,兼做吊點(diǎn)。
從技術(shù)角度桁架疊合板適用于跨度較大的房間。當(dāng)采用普通現(xiàn)澆板與桁架疊合板厚度接近一致時(shí),最能發(fā)揮疊合板的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
桁架疊合板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及粗糙面要求
預(yù)制底板在工廠模臺(tái)上制作,質(zhì)量容易控制,同時(shí)高強(qiáng)度混凝土有利于脫模、吊裝及運(yùn)輸環(huán)節(jié),所以應(yīng)采用高強(qiáng)度混凝土,強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。疊合層強(qiáng)度等級(jí)一般宜高于預(yù)制底板的強(qiáng)度等級(jí),為施工方便應(yīng)與支撐疊合板的現(xiàn)澆梁或疊合梁的疊合層強(qiáng)度相同,當(dāng)設(shè)計(jì)的疊合層及支撐梁強(qiáng)度較低時(shí),預(yù)制板強(qiáng)度不應(yīng)降低。拼縫混凝土與疊合層混凝土等級(jí)相
同,并與之同時(shí)澆筑。預(yù)制底板與現(xiàn)澆層的結(jié)合面必須設(shè)置粗糙面,面
積不宜小于結(jié)合面的80%,凹凸深度不應(yīng)小于4mm。
鋼筋桁架平面布置要求
鋼筋桁架的主要作用是增強(qiáng)疊合層和預(yù)制底板界面(或稱為施工縫)上的抗剪承載力。因此鋼筋桁架應(yīng)沿主要受力方向布置;距離板邊不應(yīng)大于300mm,間距不宜大于600mm。
當(dāng)桁架疊合板為單向板且短跨較小時(shí),鋼筋桁架應(yīng)沿次受力方向布置(圖2c),跨端1/4跨度范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置鋼筋桁架。因端部剪力較大,間距宜小于600mm。 當(dāng)桁架疊合板為懸挑板時(shí),鋼筋桁架應(yīng)垂直懸挑方向布置,靠近錨固端處鋼筋桁架應(yīng)加密。
鋼筋桁架布置應(yīng)避開預(yù)留洞口,當(dāng)避開有困難時(shí), 考慮到施工過程中的有利作用,洞口處鋼筋桁架應(yīng)在預(yù)制底板安裝后或設(shè)備安裝時(shí)斷開。
鋼筋桁架與底部鋼筋位置關(guān)系及其高度
鋼筋桁架與底板鋼筋位置關(guān)系主要有三種情況(圖2a~圖2c)。
圖2a 中共有2層鋼筋,下弦鋼筋與主要受力鋼筋布置在最底層,能最大程度降低桁架疊合板的厚度,但施工時(shí)次受力筋○1需穿過鋼筋桁架,造成施工不便。 圖2b中共有3層鋼筋,施工方便,適用于較厚的桁架 疊合板。圖2c 中共2層鋼筋,能降低桁架疊合板厚度 和施工方便,但主受力筋○2在次受力筋○1上側(cè),布置 方式與內(nèi)力情況不一致,有可能增加○2配筋量,國標(biāo) 圖集15G366-1采用此形式。
圖2鋼筋桁架與底部鋼筋位置關(guān)系
鋼筋桁架的設(shè)計(jì)要求
鋼筋桁架上、下弦鋼筋直徑不宜小于8mm,腹桿 鋼筋直徑不應(yīng)小于4mm。當(dāng)不采用下弦鋼筋代替底部受力筋或桁架疊合板厚度較小時(shí),下弦鋼筋直徑可為6mm;鋼筋桁架較高時(shí),腹桿鋼筋直徑可為5~6mm, 腹桿直徑不宜過大,較大直徑腹桿設(shè)備彎折困難,精度不宜保證,從而影響焊接質(zhì)量。
腹桿鋼筋與上、下弦鋼筋采用電阻電焊,焊縫要滿足《鋼筋桁架樓承板》(JG/T368-2012)的要求。
下弦鋼筋的間距一般為固定值,其受制作設(shè)備影響,一般為75、80mm,由制作單位提供。
鋼筋桁架的高度與底部鋼筋位置關(guān)系、桁架疊合板的厚度、制作設(shè)備性能有關(guān)。制作設(shè)備因操作和制作空間限制,限定鋼筋桁架高度一般為75~270mm。鋼筋桁架頂部至疊合板頂面由保護(hù)層和1~2 層鋼筋層組成,可兼做馬鐙;其底部至疊合板底面由保護(hù)層和0~2層鋼筋層組成;鋼筋桁架高度為桁架疊合板高度去除以上兩部分。當(dāng)桁架疊合板高度較高且另設(shè)馬鐙時(shí),鋼筋桁架高度可以降低,其深入疊合層高度為穿管空間和上弦鋼筋直徑之和,且不小于30mm。
鋼筋桁架下弦鋼筋代替縱筋問題
鋼筋桁架下弦鋼筋可以代替同向受力縱筋,同時(shí)降低桁架疊合板配筋量,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
鋼筋桁架由設(shè)備自動(dòng)焊接而成,長度為節(jié)間(一般為200mm)的倍數(shù),斷點(diǎn)位置為上弦鋼筋焊點(diǎn),端頭若伸出模板會(huì)造成模板開孔復(fù)雜,影響模板重復(fù)利用率,因此鋼筋桁架不宜伸出模板。代替縱向鋼筋時(shí)深入支座鋼筋減少,通常端部為負(fù)彎矩,可以不附加鋼筋;當(dāng)桁架疊合板周邊有大開洞樓板、某方向樓板寬度變窄或其他原因造成桁架疊合板水平應(yīng)力較大時(shí),代替縱筋位置應(yīng)附加端部鋼筋以傳遞水平力。
預(yù)制底板鋼筋設(shè)計(jì)要求
預(yù)制底板鋼筋間距規(guī)格不宜多,常用間距有100, 150,180,,200mm。同一項(xiàng)目中厚度相等的桁架疊合板底板配筋間距應(yīng)盡量一致,可通過調(diào)整鋼筋直徑調(diào)整配筋量,不同直徑鋼筋隔一配一,以提高模板利用率。當(dāng)采用自動(dòng)焊接鋼筋網(wǎng)時(shí),同一方向鋼筋直徑應(yīng)相同,鋼筋間距應(yīng)為50mm 的倍數(shù),不同配筋量通過調(diào)整鋼筋間距處理,同一方向配筋間距規(guī)格不應(yīng)超過2個(gè)。
預(yù)留洞口、預(yù)埋件及洞口、非承重墻體處構(gòu) 造要求
預(yù)留洞口和預(yù)埋件應(yīng)制作時(shí)預(yù)留預(yù)埋,不應(yīng)后開洞或埋置,以防影響構(gòu)件外觀質(zhì)量,或留下質(zhì)量隱患。
預(yù)留洞口尺寸不超過300mm時(shí),底部配筋繞過洞孔;洞口尺寸大于300mm且不超過1000mm時(shí),洞孔每邊附加鋼筋不小于被截?cái)噤摻畹?0%,且不小于2根直徑12的鋼筋。當(dāng)孔洞位于疊合板中間部位,孔洞加強(qiáng)鋼筋應(yīng)伸出洞邊滿足錨固長度,當(dāng)孔洞位于疊合板邊角時(shí),洞邊加強(qiáng)鋼筋不宜伸出預(yù)制板邊。現(xiàn)澆層洞孔附加鋼筋見圖集11G101板開洞及洞邊加強(qiáng)鋼筋構(gòu)造部分。
參照現(xiàn)澆樓板構(gòu)造,非承重墻位置預(yù)制底板附加加強(qiáng)鋼筋,端部不宜伸出板邊,疊合板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮非承重墻的荷載作用。
桁架疊合板支座連接構(gòu)造要點(diǎn)
桁架疊合板邊支座連接中(圖3),疊合梁的疊合 層厚度和預(yù)制墻的后澆帶厚度hd 應(yīng)滿足疊合板頂部鋼筋彎折長度(15d,d為彎折鋼筋直徑)的空間要求, 且應(yīng)大于疊合板的厚度h,當(dāng)支座為現(xiàn)澆梁和現(xiàn)澆墻時(shí),不需考慮以上問題。
圖3桁架疊合板邊支座連接
桁架疊合板中支座連接中(圖4),電氣預(yù)埋管線一般從梁頂縱筋下面穿過;當(dāng)疊合層厚度h2不能滿足穿管要求時(shí),應(yīng)從梁縱筋和板頂鋼筋頂面穿過,穿管周邊采用水泥砂漿覆蓋,以滿足電氣防護(hù)要求,占用一部分樓面墊層空間。
圖4 桁架疊合板中支座連接
支座處預(yù)制底板應(yīng)深入梁內(nèi)或墻內(nèi),深入寬度b1 不宜大于15mm,一般取值10、15mm,距離梁、墻最外層鋼筋外表面不應(yīng)小于 5mm。豎向調(diào)整空間 a1不宜大于20mm,當(dāng)支座為預(yù)制梁或預(yù)制墻,頂部鋼筋彎折長度不能滿足要求時(shí),a1 應(yīng)按滿足彎折長度要 求調(diào)整,當(dāng)為現(xiàn)澆梁或墻時(shí),a1 可取值為0。
雙向桁架疊合板整體式拼縫連接構(gòu)造要點(diǎn)
圖5 雙向桁架疊合板整體式接縫連接
雙向桁架疊合板整體式拼縫(圖 5)宜設(shè)置在次要受力方向上且宜避開最大彎矩截面。圖5a 構(gòu)造比較 容易滿足,鋼筋搭接長度不應(yīng)小于0.6×1.6×La=0.96La≈La。圖5b構(gòu)造中搭接鋼筋彎鉤平直段h3
≥12d(d為搭接鋼筋直徑)時(shí),鋼筋搭接長度不應(yīng)小于La,此種情況在疊合板較厚時(shí)才能滿足;平直段h3<12d時(shí),搭接長度為不宜小于LL(LL=1.6La),可 考慮彎折頭的有利作用減小搭接長度。圖5c 構(gòu)造中搭 接鋼筋采用鋼筋焊接網(wǎng),采用平搭法搭接時(shí)搭接長度不小于1.3La,且不小于300mm。
專業(yè)條件提交與制作單位的設(shè)備參數(shù)
預(yù)制底板構(gòu)件圖設(shè)計(jì)中需要接收各專業(yè)條件:電氣專業(yè)提供配管圖和電氣預(yù)埋件圖;設(shè)備專業(yè)提供預(yù)留孔洞位置圖。以上條件需注明調(diào)整原則和調(diào)整范圍, 以便結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中微調(diào)。
制作單位的設(shè)備參數(shù)對(duì)預(yù)制底板構(gòu)件圖設(shè)計(jì)同樣重要,關(guān)系到預(yù)制底板分塊大小,鋼筋網(wǎng)的制作方式等。
運(yùn)輸條件也是非常的重要因素:目前車貨超出總高4m、總長18m、總寬2.5m之一屬于超限運(yùn)輸,運(yùn)輸時(shí)需要提前申請(qǐng)。同時(shí)最大車道寬度 3.75m,最大橋隧凈空高度5m,以上條件限制了構(gòu)件的最大尺寸。正常運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件最大尺寸為2.5×2.9×13m(拖車 臺(tái)面高度1.1m),超限運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件最大尺寸為3.75× 3.9m,長度不限制。當(dāng)構(gòu)件斜向放置時(shí),能增加構(gòu)件的尺寸?紤]到制作設(shè)備的因素,構(gòu)件可能的最大尺寸為2.5×3.9×8.4m。
桁架疊合板施工圖的組成
桁架疊合板施工圖主要包括專項(xiàng)設(shè)計(jì)說明(包括節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖)、預(yù)制底板布置圖、現(xiàn)澆層配筋圖(可與前圖合并繪制)、預(yù)制底板構(gòu)件圖。其中預(yù)制底板構(gòu)件圖是制作單位制作構(gòu)件的主要依據(jù),主要包括模板圖、配筋圖、預(yù)留孔洞和預(yù)埋件表,配筋表和構(gòu)件說明。
預(yù)制底板吊點(diǎn)設(shè)置要求
預(yù)制底板較小時(shí)可設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn),較大時(shí)應(yīng)增加吊點(diǎn)數(shù)量。吊點(diǎn)垂直于鋼筋桁架方向間距應(yīng)小于平行鋼筋桁架方向間距,使平行鋼筋桁架方向?yàn)橹魇芰Ψ较蛞员愠浞掷娩摻铊旒艿挠欣饔谩?/p>
圖6 預(yù)制底板吊點(diǎn)布置
吊點(diǎn)根據(jù)做法分為單獨(dú)設(shè)計(jì)的吊點(diǎn)和鋼筋桁架兼做吊點(diǎn)(圖6);根據(jù)受力特點(diǎn)可分為等位移和等力兩類。預(yù)制底板堆放、運(yùn)輸和安裝時(shí)為等位移受力狀態(tài),脫模起吊和安裝起吊時(shí)根據(jù)吊具不同分為等位移或等力受力狀態(tài)。等位移受力狀態(tài)時(shí),能發(fā)揮鋼筋桁架加強(qiáng)作用;等力受力狀態(tài)時(shí),能發(fā)揮鋼筋桁架和底板鋼筋的加強(qiáng)作用,因此吊裝時(shí)應(yīng)盡量為等力受力狀態(tài)。
預(yù)應(yīng)力桁架疊合板設(shè)計(jì)
預(yù)應(yīng)力桁架疊合板是指預(yù)制底板施加預(yù)應(yīng)力的桁架疊合板。預(yù)制底板的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40,不應(yīng)低于C30。預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)層不應(yīng)小于20mm。
預(yù)應(yīng)力桁架疊合板宜采用單向受力方式,只在跨度方向施加預(yù)應(yīng)力?缍纫藶3~6m,寬度1.2~2.4m。
結(jié)語
隨著建筑產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn),桁架疊合板的應(yīng)用逐漸增多,會(huì)遇到更多問題。桁架疊合板設(shè)計(jì)是否合理對(duì)其應(yīng)用和推廣影響巨大,同時(shí)影響其造價(jià)的高低,只有充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和綜合經(jīng)濟(jì)效益,才能成為建筑產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)力量。