裝配式結構若干問題的探討

北京藍圖工程設計有限公司，福建 福州 350011

1 概述

長期以來，我國建筑業是一個主要依靠農民工現場濕作業的勞動密集型產業。這種傳統的建造方式，管理方式粗放、能耗高、效率低、施工質量不易保證；現場濕作業引起的水污染、噪聲污染及揚塵對周邊居民的生產生活造成一定的影響。隨著我國進入老齡化社會，“人口紅利”逐漸消失。老一代建筑工人逐漸退出建筑市場，而年輕的一代卻鮮有愿意進入建筑行業，長此以往，我國建筑業很可能面臨無工人可用的地步。以上種種，迫使我們不得不改變傳統的建造方式，推動產業轉型升級，大力發展裝配式建筑，使農民工向產業工人和技術工人轉型，以適應經濟社會的發展。裝配式建筑的工業化水平較高，可減少現場濕作業量，減少環境污染，有利于文明施工；同時可以減少模板等耗材，提高生產效率，降低工程造價，實現節能減排的目的。然而目前我國的裝配式建筑還處于起步階段，工程經驗有待積累，理論還需完善，實際工作中還有許多問題需要解決。本文以福建省某學校宿舍樓為例，說明裝配式建筑疊合樓板在拆分、制作及施工中存在的一些問題，并提出可能的解決措施，以供同行探討，起到拋磚引玉的作用。

2 工程概況

本項目位于福建省福州市，設防類別為乙類，設防烈度7度，設計基本地震加速度0.1g，設計地震分組為三組，場地類別為三類，特征周期Tg=0.65S；基本風壓為0.8kN/m2，地面粗糙度為B 類。本項目為6 層框架結構，結構高度22.5m，抗震等級二級。

本工程采用疊合樓板、疊合梁（次梁）、預制梯板及預制內墻板，預制率20.55%，具體如下：疊合樓板的預制部分厚度為70mm，現澆層厚度為70mm；部分次梁采用疊合梁，預制部分厚度410mm，現澆層厚度140mm；標準層樓梯采用預制梯板；不與水直接接觸的內隔墻均采用預制內墻板。二層預制板結構平面布置（局部）如圖1 所示：

圖1 二層預制板結構平面布置圖（局部）

3 存在的問題及可能的處理措施

3.1 樓板預留孔問題

設備專業（尤其是給排水專業）經常有管線穿越樓板，預制板在生產過程中就應該做好預埋工作，通常的做法是預埋DN150 的圓管。由于預埋管的位置通常不可移動或僅可微調，預埋管與預制板的鋼筋就不可避免的會出現碰撞的情況。發生碰撞時，通常的做法是將鋼筋斷開，在預埋管邊上補加強鋼筋，如圖2 所示。此種做法增加了鋼筋種類，一塊簡單的預制板上有7 種規格的鋼筋，增加預制廠的工作量。圖2 預制板出筋間距正常為200mm，增加補強筋之后新增了95mm，175mm，130mm，250mm 幾種間距。加強筋出筋位置不規整，出筋的間距不符合模數，可能造成鋼模數量增加。

若在預制廠生產時不預埋管，待現場預制板安裝完成、現澆層澆筑完畢且達到預定強度后再用水磨鉆在板上取孔，則可避免以上情況。僅預埋管位置或數量不同，而截面尺寸、配筋、出筋長度等均相同的預制板可編為同一編號。按以上方法處理時，圖1 中的2-B-4 與2-B-51 兩塊預制板均可編為2-B-4，預制廠生產時均可按圖3 的拆分圖生產（圖3 中的板洞為現場開孔，圖上僅為示意開孔鉆斷板筋的效果）。這種處理方法可以大大減少預制板編號，降低鋼模數量；同時又可以減少預制板鋼筋規格，減少預制廠的工作量，進而達到節約成本的目的。這種處理方法存在的問題在于現場取孔對樓板的安全性是否有影響。以下就預制板2-B-4 為例來探討現場取孔對樓板安全性的影響。

圖2 預埋管，碰撞時鋼筋斷開、補加強筋

圖3 取消預埋管，現場開孔

預制板2-B-4 位置見圖1，疊合板按單向板設計計算（受力方向詳圖4）。板厚140mm（疊合板70mm+現澆層70mm），板上恒載按1.5kN/m2，活載按2.5kN/m2，板自重軟件自動考慮。混凝土強度等級為C30。計算軟件為YJK2.0.0，計算時先不考慮最小配筋率的要求，僅計算強度要求的配筋值，計算結果如圖4所示（計算結果單位為：mm2/m）。從計算結果上看，疊合板受力方向底筋（即預制板2-B-4 受力鋼筋）需要配置90mm2/m，疊合板受力方向面筋需要配置141mm2/m。

考慮脫模、運輸及吊裝各個環節的不同工況，預制板受力鋼筋都不會小于d8@200。此例中，預制板2-B-4 受力鋼筋配置為d8@200，共19 根鋼筋。除去因鉆孔斷開的2 根鋼筋及柱子位置處1 根鋼筋未出筋，實際錨入支座的鋼筋為16 根。16 根d8 鋼筋分布于3.66m的板上，實際配筋值為16×50.3/3.66=219.6mm2/m，遠大于計算要求的90mm2/m。一般情況下樓板面筋配置不會小于底筋，此例中疊合板面筋配置為d8@200，考慮鉆孔可能鉆斷面筋的情況，實際配筋值也為219.6mm2/m，遠大于計算要求的141mm2/m。說明此板在鋼筋（底筋及面筋）被鉆斷2根的情況下，強度還有富余，安全性沒有問題。

圖4 僅按強度計算的樓板配筋值

本例中疊合板厚度140mm，遠大于一般常規的現澆板（相同跨度下現澆板一般做100mm 厚），且板底筋配置較大，樓板承載能力遠超過其實際受力需求。其受拉鋼筋配筋率可按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010（2015 版））8.5.3 條進行折減：

對結構次要的鋼筋混凝土受彎構件，當構造所需截面高度遠大于承載的需求時，其縱向受拉鋼筋的配筋率可按下列公式計算：

查計算書得M=3.9KN·m/m。b=1000mm，h=140mm。

按此配筋率計算得出的疊合板配筋值為：

說明按此方案處理的樓板配筋率也沒有問題。

通過以上疊合樓板強度及配筋率的復核，說明在樓板開孔不太多（即板筋被切斷根數不太多）的情況下，現場開孔的處理方案是可行的，既可以降低成本，又可以保證樓板的安全。實際操作中，可以先尋找有代表性的樓板，復核其強度及配筋率，如符合要求，則其他跨度及開孔數量不超過此板的樓板均符合要求。

3.2 預制板鋼筋在支座錨固長度問題

《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ 1-2014 6.6.4 條第1款規定：“板端支座處，預制板內的縱向受力鋼筋宜從板端伸出并錨入支承梁或墻的后澆混凝土中，錨固長度不應小于5d（d為縱向受力鋼筋直徑），且宜伸過支座中心線。”《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010（2015 版））中對板底筋伸入支座的長度也有類似的規定。現澆結構相鄰樓板底筋能貫通則貫通；不能貫通時，分別在支座處錨固，其位置可以微調，不會出現底筋在支座處“打架”的現象。而預制板則不同，其鋼筋位置出廠前已固定，若要滿足規范“伸過支座中心線”的要求，就必須在拆分時將相鄰板筋錯開布置。如圖1 的預制板2-B-13 與2-B-16 截面尺寸及配筋均相同，為解決底筋“打架”的問題，必須將這兩塊板的底筋錯開布置，拆分為兩塊編號不同的預制板。同理，2-B-14 與2-B-17 也需拆分為兩塊編號不同的預制板。這樣勢必增加鋼模數量，提高工程造價，不符合裝配式建筑“少規格、多組合”的原則。現澆結構的鋼筋下料及擺布均在現場進行，由于工人素質參差不齊，施工質量難以控制，故有板底筋“伸過支座中心線”的要求。預制板在工廠生產，構件質量可控，出筋長度有保證；樓板支座寬一般不小于200mm，板底筋伸到中線位置時，錨固長度有100mm，已大大超過“5d”（底筋按d12 計，僅為60mm）的要求。故筆者認為在預制板出筋長度有保證的情況下，可不必強調板底筋“伸過支座中心線”的要求，甚至可以按支座半寬-15mm 來控制出筋長度（預制板在梁上的支承長度為10mm，板筋端頭距支座中心線實際為5mm），以避免底筋“打架”。

4 結論

本文就預制板現場鉆孔替代工廠預埋管的可能性及預制板鋼筋在支座的錨固長度展開探討，得出以下結論：

（1）在樓板開孔不多，鋼筋切斷數量可控的情況下，可以用現場鉆孔替代工廠預埋管。

（2）在預制板出筋長度有保證的情況下，可不必過分強調板底筋“伸過支座中心線”的要求。這對于減少預制板規格、降低工程造價有十分積極的作用。