桁架鋼筋混凝土疊合板吊點位置研究

孟凡文 謝景輝

摘 要：本文結合相關圖集、規范，利用理論計算的方法對桁架鋼筋混凝土疊合板的吊點位置進行了研究，通過控制桁架鋼筋混凝土疊合板吊點及跨中處混凝土的裂縫寬度，計算出吊點與疊合板邊緣的最大距離以及采用四點吊裝時疊合板的最大跨度。旨在為裝配式建筑中疊合板吊裝提供理論依據。

關鍵詞：桁架鋼筋混凝土疊合板；吊點；裂縫寬度；裝配式建筑；吊裝

近年來，隨著裝配式建筑在我國的發展和應用，吊裝單元日趨大型化、復雜化，再加上吊裝單元在吊裝過程中的邊界條件和受力狀態與設計階段不同，對吊裝工程提出了更高的要求。因此，通過結合力學理論，了解吊點位置對預制構件的應力、變形等的影響，進而為制定合理的吊裝方案提供理論依據是目前裝配式建筑施工所迫切需要的技術之一。

確定預制構件的吊點位置時，通常先根據構件的幾何形狀和約束情況將吊裝體系（吊裝體系由預制構件、吊索和吊鉤三部分組成）簡化成吊裝簡圖，然后結合材料力學相關知識進行計算。對于梁、柱等細長構件而言，可以將吊裝體系簡化成上部受均布荷載作用的簡支梁或者外伸梁，然后根據彎矩法、撓度法或者應變能法計算吊點的位置。預制樓板一般采用四點吊裝，對于尺寸較大或者形狀不規則的預制樓板可能采用六點吊裝甚至八點吊裝。因此，確定預制樓板的吊點位置時，計算簡圖更復雜，計算量更大。美國的《PCI設計手冊》[1]（第六版）中介紹了一種確定預制混凝土樓板吊點位置的方法并且提供了預制混凝土樓板采用四點吊裝時的吊點位置。該方法先根據吊點的位置將預制混凝土樓板“分割”成若干塊“條狀平板”（國內學者稱之為“等效梁”或者“等代梁”），然后按照梁的吊裝簡圖和彎矩法計算吊點位置。對于一塊長度為b，寬度為a，厚度為t的矩形板，采用四點吊裝時，Mx作用的截面寬度取15t與b/2之間的較小值，My作用的截面寬度為a/2。

確定預制樓板的吊點位置是預制樓板吊裝的重點和難點，不僅要保證預制構件所受到的應力在混凝土的抗拉、抗壓強度和鋼筋的屈服強度的范圍之內，還要控制預制樓板的裂縫寬度。因此，本文主要從裂縫控制的角度對桁架鋼筋混凝土疊合板吊點位置的確定方法進行研究。

1 吊點位置的確定方法

現有文獻中評判吊點位置合理性的方法主要有最小彎矩法和最小應變能法[2]。

1.1最小彎矩法

所謂最小彎矩法，就是將被吊物體簡化成質量分布均勻的桿件，同時將吊點簡化成支座，通過調整支座的位置，使桿件的最大正彎矩和最大負彎矩相等，進而確定吊點的合理位置的方法。目前，最小彎矩法常用于評判鋼筋混凝土柱（或樁）等細長構件吊點位置的合理性。

1.2最小應變能法

最小應變能法是一種以結構整體應變能取得最小值為目標，逐步優化吊點位置的方法。這種方法在大跨度鋼桁架結構吊裝、大跨度鋼網架結構吊裝等領域得到了深入研究和廣泛應用。

2 基于裂縫控制的吊點位置研究

本文以圖集《桁架鋼筋混凝土疊合板（60mm厚底板）》[3]（15G366-1）中編號為DBD67-2720-2的疊合板為研究對象進行分析。疊合板混凝土強度等級為C30，底板鋼筋、鋼筋桁架的上弦鋼筋和鋼筋桁架的下弦鋼筋采用HRB400級鋼筋，鋼筋桁架的腹桿鋼筋采用HPB300級鋼筋。板配筋圖如圖1所示，相關參數見表1和表2。

對于跨度為L，寬度為W，底板厚度t為60mm的疊合板，采用等代梁模型計算吊點位置時，取等代梁的長度為l，寬度b為900mm。

如圖2所示，設吊點位置距離疊合板邊緣長度為 ，起吊時安全考慮動力系數取1.5。則等代梁上作用的均布荷載q、吊點處橫截面上的彎矩M—和跨中截面上的彎矩M +計算如下：

對于混凝土構件而言，吊裝時應保證危險截面處的裂縫寬度不超過《鋼筋混凝土結構設計規范》中規定的限值，即一類環境，最大裂縫寬度不應超過0.30mm；二a、二b、三a、三b類環境，最大裂縫寬度不應超過0.20mm。按荷載效應的準永久組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度計算過程[4]如下：

式中，

—構件受力特征系數，對受彎構件有 =1.9；

當 時，取 ；當 時，取 ；

—最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區底邊的距離（mm）：當 <20mm時，取20mm； >65mm時，取65mm；

—按荷載準永久組合計算的鋼筋混凝土構件縱向受拉普通鋼筋應力；

—縱向受拉鋼筋的等效直徑（mm）；

—按有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率，在最大裂縫寬度和撓度驗算中，當 時，取 ；

—按荷載準永久組合計算的截面彎矩；

、 分別為受拉區第i種縱向鋼筋的根數、公稱直徑（mm）；

為第i種縱向鋼筋的相對粘結特性系數，光圓鋼筋 =0.7；帶肋鋼筋 =1.0；

2.1 吊點處裂縫寬度驗算

=60-20-6-8=26mm

由 <0.3得，a<1796.1mm

2.2 跨中裂縫寬度驗算

令a=1795mm，則

=20mm

由 <0.3得，l<8781.36mm

綜上所述，處于一類環境的桁架鋼筋混凝土疊合板采用四點吊裝時，吊點與疊合板邊緣的最大距離不宜超過1795mm，疊合板跨度不宜超過8780mm。

3 結語

本文基于裂縫控制相關理論對桁架鋼筋混凝土疊合板的吊點位置進行研究，通過計算得到了處于一類環境的疊合板在四點吊裝工況下吊點與疊合板邊緣的最大距離及疊合板的最大跨度，為桁架鋼筋混凝土的吊點位置確定提供了理論依據。

參考文獻

[1] PCI industry handbook committee. PCI design handbook（6th edition）[M].Chicago，2004.

[2] 姚剛，謝巍，居虎.基于應變能法的大跨度鋼桁架四吊點選取分析[J].重慶大學學報，2009，32（9）：1080-1085.

[3] 15G366-1，桁架鋼筋混凝土疊合板（60mm厚底板）[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[4] 東南大學，同濟大學，天津大學.混凝土結構設計原理[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.