疊合板施工工程荷載穩(wěn)定性分析
——兼談疊合板施工技術(shù)

許文健

（中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

近幾年，隨著生活水平持續(xù)提高，人們對于居住環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求。樓板振動直接影響人們的日常生活，與樓板荷載不穩(wěn)具有較大關(guān)系。當(dāng)前以裝配式建筑為主要形式的住宅產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，疊合板在裝配式建筑中得到大面積的應(yīng)用。疊合板由下方預(yù)制板、上方現(xiàn)澆混凝土層疊合而成，樓板荷載穩(wěn)定性受預(yù)制板與現(xiàn)澆面接觸、預(yù)制板與現(xiàn)澆層上行人重的直接影響。因此，疊合板的施工必須建立在其荷載穩(wěn)定性合格的基礎(chǔ)上。本文對疊合板的荷載穩(wěn)定性進行計算，并介紹疊合板施工技術(shù)，為類似疊合板施工荷載設(shè)計與處理提供一些參考。

1 疊合板結(jié)構(gòu)及材料規(guī)格

某工程疊合板預(yù)制底板為帶鋼筋桁架底板（見圖1 所示），尺寸為5800mm×2100mm×60mm、5800mm×6900mm×80mm、5800mm×6900mm×130mm 和5800mm×6900mm×140mm，編號分別為①、②、③和④。

圖1 疊合板預(yù)制底板結(jié)構(gòu)

一個房間的疊合樓板由3塊帶鋼筋桁架預(yù)制底板拼接組合而成，預(yù)制底板之間拼接縫寬度為300mm，組合底板上方現(xiàn)澆混凝土。工程所用材料規(guī)格見表1所示。

表1 疊合板工程材料規(guī)格

表1中混凝土彈性模量為靜力分析下的彈性模量，混凝土的動態(tài)彈性模量為靜力分析下彈性模量的1.35倍。

2 疊合板施工工程荷載穩(wěn)定性分析

2.1 板間接觸荷載

預(yù)制底板與現(xiàn)澆板之間接觸荷載是疊合板施工工程荷載穩(wěn)定性計算的主要因素，需要從面與面接觸著手，借鑒庫倫摩擦模型，計算板間接觸荷載。具體如下：

式中：

tlim——極限剪切力，MPa；

u——摩擦系數(shù)，存在鋼筋伸出的預(yù)制底板與現(xiàn)澆板摩擦系數(shù)為1；

P——法向接觸壓力；

b——接觸黏聚力，MPa。考慮預(yù)制底板與現(xiàn)澆板接觸節(jié)點之間接觸狀態(tài)，設(shè)定接觸面為標準接觸，法向接觸剛度為1.0，最大穿透容差為0.1。

2.2 人行荷載

人行荷載是疊合板施工工程荷載穩(wěn)定性分析的重要因素，根據(jù)人行步頻、步幅隨機性以及連續(xù)步伐周期性特點，借助傅里葉級數(shù)模擬方法，建立人行荷載模型，如式（2）所示：

式中：

F(t)——人行激勵荷載，MPa；

P0——人質(zhì)量，kg；

ai——第i階荷載動力因子；

i——傅里葉計算階，i=1,2,3...，n；

fs——人行頻率，2.0Hz；

t——時間；

qi——第i階荷載相位角，第1階荷載相位角為0，第2階、第3階荷載相位角均為π/2[1]。

2.3 荷載穩(wěn)定性計算

在疊合板施工過程中，人行荷載相對較小，疊合板結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，此時，疊合板預(yù)制底板、現(xiàn)澆板接觸對處于初始狀態(tài)且維持處置接觸一定。從荷載均布視角建立四邊疊合板的撓度和彎矩分配公式，具體如下：

式中：

Dx——疊合板x方向的抗彎剛度；

G——實際抗彎剛度；

W——疊合板泊松比；

Gx——疊合板x方向單位寬度的實際抗彎剛度；

Gy——疊合板y方向單位寬度的實際抗彎剛度；

B——綜合抗扭剛度；

q(x,y)——垂直于疊合板面均布荷載。

將已有數(shù)值代入式（3），得出四邊疊合板跨度比為0.6304，疊合板跨中最大撓度系數(shù)的彈性系數(shù)為0.00825、疊合板x方向的跨中彎矩系數(shù)為0.0777，疊合板y方向的跨中彎矩系數(shù)為0.0265時，疊合板荷載均布穩(wěn)定。

3 基于荷載穩(wěn)定的疊合板施工技術(shù)

3.1 疊合板施工流程

荷載穩(wěn)定的疊合板施工流程如圖2所示。

圖2 疊合板施工流程

3.2 疊合板施工技術(shù)要點

3.2.1 吊裝準備

根據(jù)疊合板吊裝順序圖，對疊合板編號進行核查，確認無誤后，根據(jù)疊合箭頭方向指向放置疊合板。材料準備完畢后，根據(jù)支撐布置圖進行疊合板上標記線核查。確認無誤后，清掃現(xiàn)場，查找軸線、控制線等基準線。先在板上彈出1000mm標高控制線，周邊彈通交圈，再加密。加密彈線執(zhí)行先基準線后內(nèi)墻線、先長線后短線、先放平行線后放垂直線、交叉線、門洞位置線的原則，若存在梁，則先放出地面線，再將同一位置線放到梁下，上下放雙線。

3.2.2 安裝支模架

該工程支模架選擇Ф60盤扣式腳手架。

（1）依據(jù)腳手架配置圖放樣，確定可調(diào)底座位置，相鄰底座之間距離為900mm，底座、疊合板端頭之間距離≤300mm。隨后將標準基座主架套筒部分朝上套入可調(diào)底座上方，標準基座下緣則完全放置到扳手受力平臺內(nèi)部。

（2）底座安裝完畢后，裝第一層橫桿。安裝期間，將第一層橫桿頭套入圓盤小孔位置，使第一層橫桿前端抵住立桿圓管。同時借助楔形銷，貫穿圓盤小孔，固定第一層橫桿與立桿圓管。

（3）根據(jù)腳手架配置圖，將起步立桿（未加裝連接棒立桿）長端插入標準基座套筒內(nèi)，檢查套筒位置，確定起步立桿順利插入套筒底部，完成第一層立桿搭接。利用同樣的方法安裝第二層橫桿、對接立桿（以連接棒連接下層管）。

第二層橫桿與對接立桿安裝完畢后，全部順時針方向增加第一層斜桿，斜桿頭部前端抵住主架圓管，并借助斜楔貫穿圓管大孔固定斜桿、主架，各層斜桿均處于一條豎直線，避免疊合板承受上層立柱沖擊、剪切力，疊合板實際長度與斜桿設(shè)置關(guān)系見表2所示。利用同樣的方式安裝第三層橫桿、第二層斜桿，直到設(shè)計層。

表2 疊合板實際長度與支撐設(shè)置關(guān)系

（4）向立桿管內(nèi)插入U型調(diào)整絲座，借助扳手，調(diào)節(jié)至所需高度。

在支模架疊合板擱置點，通長粘貼1.5mm×25mm單面泡沫膠條，規(guī)避疊合板混凝土澆筑時漿液滲漏問題。

3.2.3 疊合板吊裝及校正

該工程疊合板選擇4點掛鉤起吊安裝方式（見圖3所示），疊合板4點掛鉤吊運路線處于防墜隔離區(qū)內(nèi)（建筑物外邊線向外側(cè)延伸6m），區(qū)域內(nèi)無其他施工人員。掛鉤起吊前需要確保銷軸順利擰入連接板位置，且疊合板構(gòu)件位于起吊后凈空距離300mm及以上停滯10s。在吊裝穩(wěn)固性確定后，對鋼絲繩、吊具、塔機保險、限位磨損情況進行檢查，確保其均處于良好狀態(tài)[2]。同時檢查吊具、卡環(huán)、鋼絲繩之間連接牢靠性，確保各用具均與吊裝重量相匹配。確認無誤后，檢查吊釘周邊，確定吊釘周邊混凝土無蜂窩、麻面、開裂等干擾吊釘受力的質(zhì)量問題。

圖3 4點掛鉤起吊安裝示意圖

吊爪勾頂端兩側(cè)設(shè)置連接板，連接板一端經(jīng)銷軸與吊爪勾頂端相連接，另外一端穿入銷軸，銷軸下方穿插吊繩，吊繩穿插后向上提拉一段距離，接入吊環(huán)。在疊合板起吊過程中，吊爪勾呈梯字形，吊爪勾底部鉤子角度超出100°但小于120°，確保各個吊點均勻受力[3]。根據(jù)疊合板構(gòu)件編號以及構(gòu)件制作詳細圖紙、構(gòu)件上預(yù)先留設(shè)孔洞，沿著疊合板構(gòu)件標識方向緩慢起吊、快速上升、緩慢下落，期間牽引纜風(fēng)繩，確保吊裝疊合板構(gòu)件不與已安裝構(gòu)件碰撞。進而進行疊合板落位，確保疊合板短邊支承于剪力墻（或梁）上15mm，且疊合板正反面無誤，預(yù)先留設(shè)管線接駁口、樓面預(yù)先留設(shè)位置對齊。

落位后，借助2m靠尺校核疊合板底部拼縫高低差，在發(fā)現(xiàn)偏差時，利用支架螺栓調(diào)節(jié)至拼縫高低差小于2mm。調(diào)節(jié)完畢后，取出吊具。

3.2.4 拼接縫支模

靠近內(nèi)墻疊合板吊裝完畢后，進行防護欄桿安裝。同時在相鄰疊合板拼接縫隙位置進行1.5mm×25mm單面泡沫膠條的粘貼，規(guī)避后期漿液滲漏問題[4]。

全部拼接完畢后，檢查支撐管穩(wěn)固性、牢固性、與地面垂直性，確認無誤后，將三腳架拆除，準備進入下一步工序。

3.2.5 疊合層鋼筋綁扎

疊合層鋼筋綁扎對疊合板承載力、穩(wěn)定性具有較大影響。作業(yè)者應(yīng)注重與線管線盒預(yù)埋協(xié)調(diào)，使疊合板桁架位于線管上方，規(guī)避線管踩踏失穩(wěn)以及地面澆筑后線管出露問題。在與預(yù)埋工種協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，工作人員應(yīng)注重根據(jù)設(shè)計圖規(guī)定鋼筋尺寸，先將主筋排列成主要承載體，再布置負筋[5]（見圖4所示）。同時在負筋布置交界位置，進行桁架筋下方分布筋的綁扎，并借助箍筋處理鋼筋接頭，規(guī)避多層鋼筋交叉造成的現(xiàn)澆面不平整問題，獲得更加穩(wěn)固的結(jié)合。

圖4 疊合板配筋

3.2.6 疊合層混凝土澆筑及拆模

在疊合層混凝土澆筑時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙，借助前期配置完畢的混凝土，由一端出發(fā)連續(xù)、均勻澆筑[6]。疊合層混凝土澆筑面如圖5所示。

圖5 疊合層混凝土澆筑面

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50204-2015）關(guān)于底模拆除的相關(guān)規(guī)定，在疊合板構(gòu)件跨度≤2m時，達到設(shè)計的混凝土立方體抗壓強度標準值50%及以上時方可拆除；在疊合板構(gòu)件跨度超出2m但小于8m時，達到設(shè)計的混凝土立方體抗壓強度標準值75%及以上時方可拆除；在疊合板構(gòu)件跨度超出8m時，達到設(shè)計的混凝土立方體抗壓強度標準值100%及以上時方可拆除[7]。達到拆除標準后，清除多余模板、雜物，將其堆放到不干擾拆除作業(yè)的位置，先拆除并清理模板，底部堵漏用木方、模板，再拆除下沉部位矩形吊模，按區(qū)域借助鐵絲捆扎吊模后平方（板面朝上），為下層作業(yè)做好準備。進而拆除內(nèi)側(cè)模板、蓋板、陰角模，并將雜物清理后歸位。在混凝土強度達到1.2MPa后，將疊合板側(cè)模拆除，準備進行下一次預(yù)制內(nèi)墻板作業(yè)。

4 基于荷載穩(wěn)定的疊合板施工效果

借助式（1）、式（2）計算的物體荷載以及式（3）的彈性系數(shù)，計算統(tǒng)計疊合板施工期間荷載自振頻率如表3所示。

表3 荷載自振頻率

由表3可知，施工期間結(jié)構(gòu)自振頻率適中，不會引發(fā)影響結(jié)構(gòu)荷載穩(wěn)定性的共振。

5 結(jié)束語

綜上所述，案例工程通過荷載穩(wěn)定性計算，結(jié)果表明疊合板荷載均布穩(wěn)定。在確定施工方案荷載穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)疊合板施工流程，從吊裝準備、安裝支模架、疊合板吊裝及校正、拼接縫支模、疊合層鋼筋綁扎、疊合層混凝土澆筑及拆模等方面總結(jié)了疊合板施工技術(shù)，可供類似工程參考。