預(yù)制帶肋梁條形板深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

任俊杰 王 偉 嚴(yán)子軍 方長江 李乾峰

中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

鋼混裝配式帶肋梁條板疊合空心樓蓋結(jié)構(gòu)是一種新型的裝配整體式樓板結(jié)構(gòu)，具有預(yù)制構(gòu)件剛度大、可自承重、疊合面抗剪性能強(qiáng)、整體雙向傳力、樓板自重輕、適用跨度大、保溫隔聲效果好等特點(diǎn)。該新型裝配式預(yù)制帶肋梁條形板為關(guān)鍵承重受力構(gòu)件，板間采用半灌漿套筒進(jìn)行水平向連接，具有密縫拼接、免支模、一次成形的快速施工優(yōu)點(diǎn)，但半灌漿套筒容錯(cuò)范圍小，導(dǎo)致在水平密集半灌漿套筒條件下，預(yù)制條板在高空精準(zhǔn)拼裝的施工難度大，需在深化設(shè)計(jì)階段提前解決制約因素，保證后續(xù)制作、安裝階段高效施工。

1 工程概況

某大劇院項(xiàng)目的舞臺后臺區(qū)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)大跨度、高凈空的建筑效果，采用鋼混裝配式帶肋梁條板疊合空心樓蓋體系（圖1），后臺區(qū)域長23 m，寬22 m，層高18.7 m，疊合樓板厚0.8 m，四邊主梁為U形鋼梁，中間次梁為箱形梁，板區(qū)采用雙肋梁預(yù)制條形板，混凝土強(qiáng)度等級C30，條板安裝時(shí)為單向受力構(gòu)件，條板間通過半灌漿套筒連成雙向受力整體底板，肋梁間放置輕質(zhì)填充物形成空腔后，現(xiàn)澆上部鋼筋混凝土疊合層。

圖1 鋼混裝配式帶肋梁條板疊合空心樓蓋

2 構(gòu)件細(xì)分設(shè)計(jì)

1）因預(yù)制條板間采用力學(xué)性能穩(wěn)定的半灌漿套筒連接，構(gòu)件斷面可靈活深化設(shè)計(jì)為單肋、多肋等形式。在滿足結(jié)構(gòu)安全計(jì)算條件的前提下，肋梁高度和凈間距宜結(jié)合市場易于采購的空心模盒尺寸進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

2）平面尺寸細(xì)分時(shí)，需充分考慮預(yù)制場內(nèi)制作模臺尺寸、蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備尺寸、運(yùn)輸貨車型號、單塊條板質(zhì)量及自承重穩(wěn)定性、現(xiàn)場起重設(shè)備能力（一般采用塔吊、汽車吊）等因素，統(tǒng)一預(yù)制條板的模數(shù)，控制非標(biāo)準(zhǔn)件種類，減少異形鋼模具的使用。

3）預(yù)制條板一側(cè)灌漿套筒另一側(cè)出筋的構(gòu)造，需依次拼接，限制了安裝方向和安裝順序，細(xì)分設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合尺寸和出筋類型進(jìn)行分類及編號，便于構(gòu)件生產(chǎn)、安裝期間的信息化管理。

綜合考慮上述因素，該后臺區(qū)域最終選定單塊尺寸10.3 m×0.7 m×0.6 m的單肋預(yù)制條形板作為標(biāo)準(zhǔn)件，現(xiàn)場采用STCP7528塔吊吊運(yùn)至距地面23 m處進(jìn)行拼裝作業(yè)。

3 肋梁布置優(yōu)化

肋梁采用預(yù)制成形構(gòu)件，可提高預(yù)制條板安裝時(shí)的抗彎剛度，減少開裂，從而達(dá)到免支模效果。但肋梁預(yù)制部分過多會增加構(gòu)件自重和肋梁間薄弱拼縫面，降低條板拼接的整體穩(wěn)定性。在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求條件下，需進(jìn)一步合理優(yōu)化肋梁的預(yù)制和現(xiàn)澆部位的布置來提高施工效率，一般情況下可按照“隔一布一”和“兩端現(xiàn)澆”形式進(jìn)行設(shè)置。

4 拼接節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

1）鋼筋套筒灌漿連接是裝配式構(gòu)件常用的連接方式，目前技術(shù)發(fā)展成熟、性能穩(wěn)定。考慮到預(yù)制構(gòu)件制作尺寸偏差影響，全灌漿套筒常用于預(yù)制梁板節(jié)點(diǎn)鋼筋的水平連接，半灌漿套筒常用于墻柱節(jié)點(diǎn)鋼筋的豎向連接。梁板底筋采用半灌漿套筒連接工藝時(shí)，套筒內(nèi)徑比鋼筋直徑大約10 mm，需對構(gòu)件制作尺寸的精度控制進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，研究出筋鋼模具的專項(xiàng)設(shè)計(jì)和制作（圖2），宜采用“上下分層、內(nèi)外雙孔”的聯(lián)合控制措施，并通過模型試驗(yàn)和場內(nèi)預(yù)拼裝措施來保障鋼筋、套筒、混凝土成形的尺寸偏差符合設(shè)計(jì)要求，為后期高空水平鋼筋密集對孔拼接創(chuàng)造有利條件。

圖2 出筋鋼模具

2）預(yù)制條板采用窄縫，縫隙下部采用密封條封堵，在套筒注入高強(qiáng)灌漿料時(shí)，溢漿將拼縫填滿，并對底板拼接面采用拉花、水洗等方式形成粗糙面，拼接面可設(shè)成倒坡口、企口等來進(jìn)一步加強(qiáng)預(yù)制條板間連接的緊密程度。

3）原方案預(yù)制條板端部與鋼梁采用高強(qiáng)螺栓連接，需在預(yù)制條板端部鋼耳板和鋼梁翼緣板處提前排版鉆孔，多種專業(yè)生產(chǎn)配合要求高，施工容錯(cuò)空間小，精確度難以保證，故將支座處連接優(yōu)化為焊接方式，便于安裝（圖3）。

圖3 支座節(jié)點(diǎn)連接

5 配筋優(yōu)化

1）原方案預(yù)制條形板灌漿套筒連接向板底筋為φ18 mm@100 mm，肋梁底筋2φ14 mm，該后臺區(qū)域條板整體組裝需進(jìn)行9 112根套筒連接，且單根灌漿套筒和鋼筋定位誤差必須控制在2 mm以內(nèi)，制作精度要求高，高空水平密集對孔施工難度大。為減少拼接時(shí)工作量，降低制作時(shí)套筒定位累積誤差對樓板完工質(zhì)量的影響，采用等強(qiáng)度鋼筋替換，將底板鋼筋優(yōu)化為φ25 mm@200 mm，整體樓板灌漿套筒量減至5 712根，大幅度提高制作和安裝效率。

2）一般灌漿套筒外徑為鋼筋直徑的2～3倍，底板長向鋼筋與短向灌漿套筒垂直疊加排布時(shí)，會造成保護(hù)層局部減少，需對長向梁板底筋進(jìn)行減徑加密處理，以減小預(yù)制底板厚度。

6 機(jī)電預(yù)埋深化

預(yù)制條板板厚一般≥80 mm，機(jī)電管線可采用前期預(yù)埋和后期明敷2種方式。若采用預(yù)埋工藝，應(yīng)綜合考慮機(jī)電走線和精裝修天花板點(diǎn)位需求來完善預(yù)制條形板結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)內(nèi)容，例如：機(jī)電管線應(yīng)沿條板長向布設(shè)，盡量避免與灌漿套筒相交和穿越短向條板；鋼筋間距根據(jù)預(yù)埋線盒尺寸局部微調(diào)，并提前放置大型燈具的預(yù)埋鋼板等。

7 吊裝點(diǎn)位深化

1）吊裝點(diǎn)位設(shè)置應(yīng)滿足在廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和現(xiàn)場吊裝工況下的構(gòu)件自身抗彎強(qiáng)度、吊點(diǎn)局部抗沖切、裂縫控制以及吊裝工人操作平穩(wěn)性要求。為避免吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)、就位拼裝過程中預(yù)制條板局部撓度過大，導(dǎo)致半灌漿套筒與鋼筋錯(cuò)位，可利用有限元軟件模擬多點(diǎn)起吊和安裝工況，得到預(yù)制條板吊裝變形及應(yīng)力云圖，進(jìn)行吊點(diǎn)和支撐點(diǎn)布置。

2）吊筋可采用光圓吊筋和專用吊釘，單肋預(yù)制條板可單排設(shè)點(diǎn)，雙肋及多肋預(yù)制條板宜采用雙排設(shè)點(diǎn)，并據(jù)此設(shè)計(jì)具備調(diào)節(jié)松緊和平衡功能的分配鋼梁吊具（圖4）。

圖4 鋼梁吊具

8 結(jié)語

帶肋梁預(yù)制條形板采用水平半灌漿套筒連接工藝，施工精度要求高，施工過程易出現(xiàn)裂縫、成形尺寸偏差大、出筋定位不準(zhǔn)、對孔困難等質(zhì)量問題。本文從結(jié)構(gòu)安全、構(gòu)件制作、運(yùn)輸、吊裝、高空水平密集對孔等方面綜合考慮，分析并總結(jié)了該結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工一體化管理效果，實(shí)現(xiàn)了高效高質(zhì)量施工。