預制帶肋梁條形板深化設計要點

任俊杰 王 偉 嚴子軍 方長江 李乾峰

中建三局集團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構是一種新型的裝配整體式樓板結構，具有預制構件剛度大、可自承重、疊合面抗剪性能強、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。該新型裝配式預制帶肋梁條形板為關鍵承重受力構件，板間采用半灌漿套筒進行水平向連接，具有密縫拼接、免支模、一次成形的快速施工優點，但半灌漿套筒容錯范圍小，導致在水平密集半灌漿套筒條件下，預制條板在高空精準拼裝的施工難度大，需在深化設計階段提前解決制約因素，保證后續制作、安裝階段高效施工。

1 工程概況

某大劇院項目的舞臺后臺區域為實現大跨度、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，板區采用雙肋梁預制條形板，混凝土強度等級C30，條板安裝時為單向受力構件，條板間通過半灌漿套筒連成雙向受力整體底板，肋梁間放置輕質填充物形成空腔后，現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 構件細分設計

1）因預制條板間采用力學性能穩定的半灌漿套筒連接，構件斷面可靈活深化設計為單肋、多肋等形式。在滿足結構安全計算條件的前提下，肋梁高度和凈間距宜結合市場易于采購的空心模盒尺寸進行優化調整。

2）平面尺寸細分時，需充分考慮預制場內制作模臺尺寸、蒸汽養護設備尺寸、運輸貨車型號、單塊條板質量及自承重穩定性、現場起重設備能力（一般采用塔吊、汽車吊）等因素，統一預制條板的模數，控制非標準件種類，減少異形鋼模具的使用。

3）預制條板一側灌漿套筒另一側出筋的構造，需依次拼接，限制了安裝方向和安裝順序，細分設計時要結合尺寸和出筋類型進行分類及編號，便于構件生產、安裝期間的信息化管理。

綜合考慮上述因素，該后臺區域最終選定單塊尺寸10.3 m×0.7 m×0.6 m的單肋預制條形板作為標準件，現場采用STCP7528塔吊吊運至距地面23 m處進行拼裝作業。

3 肋梁布置優化

肋梁采用預制成形構件，可提高預制條板安裝時的抗彎剛度，減少開裂，從而達到免支模效果。但肋梁預制部分過多會增加構件自重和肋梁間薄弱拼縫面，降低條板拼接的整體穩定性。在滿足結構設計要求條件下，需進一步合理優化肋梁的預制和現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“兩端現澆”形式進行設置。

4 拼接節點優化

1）鋼筋套筒灌漿連接是裝配式構件常用的連接方式，目前技術發展成熟、性能穩定。考慮到預制構件制作尺寸偏差影響，全灌漿套筒常用于預制梁板節點鋼筋的水平連接，半灌漿套筒常用于墻柱節點鋼筋的豎向連接。梁板底筋采用半灌漿套筒連接工藝時，套筒內徑比鋼筋直徑大約10 mm，需對構件制作尺寸的精度控制進行重點攻關，研究出筋鋼模具的專項設計和制作（圖2），宜采用“上下分層、內外雙孔”的聯合控制措施，并通過模型試驗和場內預拼裝措施來保障鋼筋、套筒、混凝土成形的尺寸偏差符合設計要求，為后期高空水平鋼筋密集對孔拼接創造有利條件。

圖2 出筋鋼模具

2）預制條板采用窄縫，縫隙下部采用密封條封堵，在套筒注入高強灌漿料時，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，拼接面可設成倒坡口、企口等來進一步加強預制條板間連接的緊密程度。

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

圖3 支座節點連接

5 配筋優化

1）原方案預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，該后臺區域條板整體組裝需進行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，制作精度要求高，高空水平密集對孔施工難度大。為減少拼接時工作量，降低制作時套筒定位累積誤差對樓板完工質量的影響，采用等強度鋼筋替換，將底板鋼筋優化為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，會造成保護層局部減少，需對長向梁板底筋進行減徑加密處理，以減小預制底板厚度。

6 機電預埋深化

預制條板板厚一般≥80 mm，機電管線可采用前期預埋和后期明敷2種方式。若采用預埋工藝，應綜合考慮機電走線和精裝修天花板點位需求來完善預制條形板結構深化設計內容，例如：機電管線應沿條板長向布設，盡量避免與灌漿套筒相交和穿越短向條板；鋼筋間距根據預埋線盒尺寸局部微調，并提前放置大型燈具的預埋鋼板等。

7 吊裝點位深化

1）吊裝點位設置應滿足在廠內轉運和現場吊裝工況下的構件自身抗彎強度、吊點局部抗沖切、裂縫控制以及吊裝工人操作平穩性要求。為避免吊裝轉運、就位拼裝過程中預制條板局部撓度過大，導致半灌漿套筒與鋼筋錯位，可利用有限元軟件模擬多點起吊和安裝工況，得到預制條板吊裝變形及應力云圖，進行吊點和支撐點布置。

2）吊筋可采用光圓吊筋和專用吊釘，單肋預制條板可單排設點，雙肋及多肋預制條板宜采用雙排設點，并據此設計具備調節松緊和平衡功能的分配鋼梁吊具（圖4）。

圖4 鋼梁吊具

8 結語

帶肋梁預制條形板采用水平半灌漿套筒連接工藝，施工精度要求高，施工過程易出現裂縫、成形尺寸偏差大、出筋定位不準、對孔困難等質量問題。本文從結構安全、構件制作、運輸、吊裝、高空水平密集對孔等方面綜合考慮，分析并總結了該結構深化設計要點，達到設計生產施工一體化管理效果，實現了高效高質量施工。