裝配式建筑梁板快速連接

錢鈞瓏

(廈門市建設工程施工圖審查所 福建廈門 361004)

0 引言

2016年9月27日，國務院印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》(國辦發〔2016〕71號)，決定大力發展裝配式建筑，推動建筑業產業結構調整升級。由于現階段我國工程管理比較粗放，產業工人的素質及水準特別是建筑產業工人與發達國家同行相比存在巨大的差異，施工精度差、工序復雜、建造周期長，施工質量難以保證，不能體現裝配式建筑高精度、高效率和高品質等優點。

鋼結構樓蓋主要形式有：壓型鋼板組合樓板、鋼筋桁架樓承板組合樓板、預制混凝土疊合樓板或預應力空心樓板等，一般采用疊合樓板設計。疊合樓板施工的主要問題是：壓型鋼板、鋼筋桁架樓承板、預制混凝土板或預應力空心板，僅起到樓板混凝土底模的作用，疊合層混凝土的施工仍然采用傳統的施工方法，需要現場綁扎鋼筋、澆筑混凝土，誤工誤時。其次，預制混凝土板板端“胡子筋”外露，在生產、運輸、安裝過程中極易被踩踏，難以滿足設計要求，施工質量無法得到保證。

近年來，對于鋼結構建筑樓板的傳統施工方法，工程界也進行了較多探索，但相關的探索還不盡如人意。因為中國是個地震多發國家，為保證樓板的整體剛度，保證樓板的整體牢固性，樓板仍然較多采用預制板加疊合層的做法，相關的探索只是改進了梁板連接方式，并沒有改變現場澆筑混凝土樓板的傳統做法。查閱公開的最新發明專利可知，樓板施工工藝的改進，主要是梁板連接方式的改進，樓板疊合層混凝土施工的改善未見觸及。這些發明普遍存在用鋼量大、混凝土二次澆筑量大、預制板銷釘定位困難、相鄰預制板不易咬合，以及預制板“胡子筋”易被踩踏、現場焊接量大等缺點，如《一種裝配式樓板》CN106948533A[1]、《一種預制裝配式咬合鋼板輕質樓板體系》CN206279675U[2]、《一種裝配式預制輕質樓板連接裝置》CN106836588A[3]、《一種裝配式鋼框架預制混凝土樓板結構》CN206233434U[4]等，或多或少存在上述缺點，不能解決現場澆筑混凝土誤工誤時現實問題，以及預制混凝土板板端“胡子筋”易被踩踏等問題，難以滿足設計要求，不能充分發揮裝配式建筑快速安裝的優點。

為解決上述裝配式鋼結構建筑樓板的問題，充分發揮裝配式建筑快速安裝的優點，實現裝配式建筑梁板快速連接，本文擬就“裝配式建筑梁板快速連接”的技術方案進行探索。

1 初步設想

我國傳統施工工藝主要采用現場濕式作業，存在施工精度差、工序復雜、建造周期長及工人水平不一，導致質量難以保證等問題，而干式工法可實現施工作業高精度、高效率和高品質。裝配式建筑應采用工業化生產方式，即工廠制造預制構件、現場吊裝施工。

2017年1月10日發布、2017年6月1日起實施的《裝配式鋼結構建筑技術標準》GB/T 51232-2016 是裝配式鋼結構建筑的最新國標。對于裝配式鋼結構建筑的樓板，該標準規定：樓板可選用工業化程度高的壓型鋼板組合樓板、鋼筋桁架樓承板組合樓板、預制混凝土疊合樓板及預應力空心樓板等。樓板應與主體結構可靠連接，保證樓蓋的整體牢固性。同時，上述標準第5.2.18條第3款規定：抗震設防烈度為6～7度且房屋高度不超過50m時，可采用裝配式樓板(全預制樓板)或其他輕型樓蓋，但應采取下列措施之一保證樓板的整體性：①設置水平支撐；②采取有效措施保證預制板之間的可靠連接。

綜上可知，抗震設防烈度為6～7度且房屋高度不超過50m時，可采用裝配式樓板即全預制樓板，但要采取措施以保證樓板的整體性。初步設想，樓板一次預制到設計厚度，預制板采用特殊做法，鋼梁上設置抗剪連接件，現場澆筑比預制樓板高一強度等級的梁板邊界縫自密實混凝土條帶，使預制樓板通過抗剪連接件、混凝土條帶與鋼梁緊密結合，實現樓板的整體牢固性，保證樓板與鋼結構的可靠連接。這樣，樓板一次預制到設計厚度，梁板拼縫后澆，只占用小部分的作業面，不影響后續施工。

2 技術方案

“裝配式建筑梁板快速連接”的技術方案是：工廠預制鋼筋混凝土樓板，并在預制板內預埋連接板；工廠制作鋼梁，并在預制鋼梁上預焊垂直栓釘；預制板安裝就位后，現場鎖緊連接板，使鋼梁兩側的預制板鋼筋緊密連接；現場澆筑比預制板高一強度等級的梁板邊界縫自密實混凝土條帶。通過上述方案，實現樓板的整體牢固性，保證樓板與鋼結構的可靠連接。以下是該技術方案的實施要點。

2.1 預制鋼筋混凝土樓板

按照平面梁分割的板塊并考慮運輸能力、吊裝能力設計預制樓板，預制樓板一次預制到設計厚度。與常見預制板相比較，本預制板的特殊做法是：在板周邊即預制板與鋼梁交接的板邊緣，設有半杯形企口，企口剖面為倒直角梯形和矩形上下疊合而成(下文簡述“企口”)。預制板端部混凝土表面為凹凸差不小于6mm粗糙面，作為預制板與鋼梁的結合面(下文簡述“結合面”)。企口處的板鋼筋外露，待預制板安裝固定后澆筑混凝土。預制板周邊每隔一定間距預埋連接板，同時作為板鋼筋的外沿支架。

板鋼筋與連接板的連接方式有3種：

方式一：預制板上下層鋼筋端頭焊于連接板上；

方式二：預制板上下層鋼筋網沿板周邊設置加勁鋼筋，加勁筋宜比兩向板配筋大2 mm，連接板焊于加勁鋼筋上；

方式三：預制板上下層鋼筋延伸并焊于連接板上。

預制板鋼筋僅局部外露，且外露鋼筋周邊有連接板支撐，在制作、運輸、安裝過程中不易踩踏。其次，預制板的四邊澆搗自密實混凝土形成整體樓板，一次成型完成樓板的施工，不需要現場制作安裝模板、不需要設置支撐。

連接板預留有螺栓鎖孔，布置時應避讓下文所述的鋼梁垂直栓釘，其尺寸、間距應滿足《混凝土設計規范》《鋼結構設計規范》等相關規范的構造要求，鋼板厚度不宜小于5 mm，寬度不宜小于60 mm，間距不宜大于300 mm。預制板板鋼筋宜采用焊接鋼筋網。當預制板連接板保護層厚度不滿足相關規定時，可采用防腐涂層處理。預制鋼筋混凝土樓板端部構造及連接板做法如圖1～圖3所示。

圖1 預制板端部構造及連接板做法(方式一)

圖2 預制板端部構造及連接板做法(方式二)

圖3 預制板端部構造及連接板做法(方式三)

2.2 制作鋼梁

按照設計圖紙在工廠制作鋼梁，并根據圖紙要求在鋼梁頂預焊梁軸線方向的垂直栓釘。栓釘尺寸、間距應計算確定，并滿足《鋼結構設計規范》等相關規范的構造要求。栓釘宜采用M16～M19，間距不宜大于300mm，高度不宜小于60mm。

2.3 鎖緊預制板連接板

預制樓板安裝就位后，現場用螺栓將鋼梁兩側的連接板鎖緊，預制板與鋼梁連接做法如圖4～圖6所示。預制板端部擱置長度不宜小于30 mm，螺栓宜選用M16，并滿足《混凝土設計規范》《鋼結構設計規范》等相關規范的構造要求。

圖4 預制板與鋼梁連接做法(方式一)

圖5 預制板與鋼梁連接做法(方式二)

圖6 預制板與鋼梁連接做法(方式三)

2.4 澆筑混凝土條帶

現場澆筑比預制板高一強度等級的梁板邊界縫自密實混凝土條帶。

需要指出的是，“裝配式建筑梁板快速連接”除了用于裝配式鋼結構建筑的梁板連接外，也可應用于裝配式混凝土建筑的梁板連接。當裝配式混凝土建筑的梁板連接采用“裝配式建筑梁板快速連接”時，預制混凝土樓板做法以及現場預制板安裝就位、鎖緊預制板連接板、澆筑自密實混凝土條帶的做法均不必改變，只需將預制鋼梁改為預制鋼筋混凝土梁或預制型鋼混凝土梁。

當采用預制鋼筋混凝土梁時，前述鋼梁上的垂直栓釘下加焊鋼錨板，形成“倒T形”的抗剪連接件，并預埋于預制鋼筋混凝土梁中，具體做法如圖7所示。當鋼錨板沿梁通長設置時，可考慮替代預制梁梁頂鋼筋。當采用預制型鋼混凝土梁時，前述鋼梁上的垂直栓釘直接下延，焊于型鋼上翼緣，具體做法如圖8所示。現場預制鋼筋混凝土梁、預制型鋼混凝土梁的安裝就位按一般裝配式混凝土建筑的施工方法即可。

以上是“裝配式建筑梁板快速連接”的技術方案，該方案是裝配式建筑結構的一種創新，已向國家知識產權局申報發明專利。下文就該技術方案的實施方式做簡述。

圖7 預制板與預制鋼筋混凝土梁連接做法 (僅繪出方式一)

圖8 預制板與預制型鋼混凝土梁連接做法 (僅繪出方式一)

3 實施方式

3.1 圖紙深化

按照設計圖紙進行裝配式建筑的深化設計，對所有的結構構件進行預制拆分設計，拆分成在工廠生產的一個個預制構件，完成鋼結構及鋼筋加工圖。

3.2 鋼結構構件制作與鋼筋加工制作

按照加工圖下料切割鋼板或型鋼，組合焊接形成鋼梁，并焊接栓釘于鋼梁頂。按照加工圖切割、彎曲鋼筋，制作鋼板連接板。鋼筋焊接形成鋼筋骨架，并將連接板與鋼筋骨架焊接。

3.3 澆筑預制樓板混凝土與預制樓板養護

按照設計要求在模臺上進行預制構件的混凝土澆筑，模板制作安裝及混凝土澆筑過程，與普通裝配式混凝土預制構件的制作基本一致。

預制樓板在養護車間高溫蒸汽養護，達到設計強度即可進行脫模、包裝出廠。

3.4 裝載運輸

預制樓板及鋼構件制作完成后，對邊角、接頭等處適當包裝防護，即可裝車、運往工地。

3.5 現場吊裝與裝配施工

鋼構件、預制樓板運至工地后，在工地現場進行裝配化施工。先吊裝柱、梁，梁、柱節點區栓接或焊接連接，再吊裝、就位預制樓板，初步形成受力結構體系。

3.6 澆筑梁板邊界縫混凝土

鎖緊預制板連接板，澆筑梁板邊界縫處混凝土，完成樓板結構整體施工。

考慮到預制板安裝就位后，板邊拼縫的混凝土一般不會馬上澆筑，可采用點焊將預制板連接板固定于鋼梁上。當柱、梁拼接完成，就基本形成受力的框架結構體系；吊裝完一層梁即可進行該層預制樓板的吊裝。預制板的支承邊都有梁可擱置，所有梁板邊界縫內現澆高一強度等級的自密實混凝土，并經養護后，即完成了該層樓板的裝配施工。

3.7 管線、墻體施工

樓板安裝就位后，即可同步展開設備管線及墻體裝配、設備安裝等其他子項的施工。

4 結論

“裝配式建筑梁板快速連接”解決了現有裝配式建筑存在的施工精度差、工序復雜、建造周期長，施工質量難以保證等缺點，即混凝土樓板傳統施工方式的預制板“胡子筋”易被踩踏、現場綁扎鋼筋、現場澆筑樓板混凝土面層等缺點，以及現有發明用鋼量大、預制板銷釘定位困難、相鄰預制板不易咬合、現場焊接量大等缺點。該技術方案融合裝配式鋼結構建筑現場裝配連接快捷、方便、質量可靠和便于檢測的優點，以及預制構件尺寸準確、精度高、養護條件好、品質優秀的優點，可實現裝配式建筑高精度、高效率和高品質。