可拆底模鋼筋桁架樓承板在鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅中的應(yīng)用

楊震，徐晗，陳萬(wàn)里，段坤朋

（1.浙江中天恒筑鋼構(gòu)有限公司，浙江 杭州 310008；2.中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310009）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅是裝配式建筑的一種，是以鋼結(jié)構(gòu)體系為主、局部采用組合結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)體系，配套建筑圍護(hù)系統(tǒng)、裝飾裝修系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的住宅，是推進(jìn)新型建筑工業(yè)化的重要路徑之一[1-3]。

鋼筋桁架樓承板是鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅常用的樓板形式[4]，王振昊等[5]站在施工質(zhì)量提升的角度探討了鋼框架結(jié)構(gòu)與桁架樓承板施工技術(shù)，許浩波等[6]提出了解決鋼筋桁架樓承板裂縫的工藝方法，張宇昕[7]通過(guò)有限元分析得到樓承板施工極限荷載和無(wú)支撐最大跨度以減小樓承板撓曲變形。

本文在此基礎(chǔ)上，以杭州某鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅項(xiàng)目為案例，總結(jié)了不同形式的鋼筋桁架樓承板的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了竹膠木合板底模更適用于鋼結(jié)構(gòu)住宅，并總結(jié)了關(guān)鍵施工技術(shù)和質(zhì)量通病治理措施。

1 工程概況

杭州某裝配式建筑項(xiàng)目包含住宅和商業(yè)綜合體、臨街商業(yè)建筑（如圖1 所示），其中5 幢住宅地上建筑面積約12 萬(wàn)m2，地下2 層。1 幢住宅建筑高度為48.8m，其余4 幢住宅建筑高度為98.9m。

圖1 項(xiàng)目效果圖

該項(xiàng)目裝配率要求不低于60%，為了匹配高裝配率的要求，5 幢住宅主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架－鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系。豎向構(gòu)件主要為矩形鋼管內(nèi)灌注密實(shí)混凝土柱，鋼梁主要為窄翼緣H 形鋼梁，減少露梁露柱。樓板全部采用鋼筋桁架樓承板，減少支撐架搭設(shè)。

2 不同形式鋼筋桁架樓承板對(duì)比

2.1 傳統(tǒng)鋼筋桁架樓承板

鋼筋桁架樓承板主要由鋼筋桁架、底模組成，是將混凝土樓板中的受力鋼筋在工廠中加工成穩(wěn)定的三角鋼筋桁架梁形式，然后再與鍍鋅鋼板電阻點(diǎn)焊為一體的鋼樓承板產(chǎn)品，如圖2 所示。鋼筋桁架樓承板可以在工廠采用機(jī)械高效率、高質(zhì)量組拼，減少現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎工作量，同時(shí)可減少現(xiàn)場(chǎng)支模，機(jī)械化程度高、施工速度簡(jiǎn)單便捷。

圖2 傳統(tǒng)鋼筋桁架樓承板

該樓承板的缺點(diǎn)比較明顯，即底模拆卸困難。鍍鋅鋼板底模長(zhǎng)時(shí)間使用局部容易生銹，如果勉強(qiáng)拆卸底模，則鋼筋桁架腹桿鋼筋裸露更易生銹，如圖3 所示。樓板下方需做吊頂裝飾層才能將底模遮擋，如果保持層高不變，則吊頂層會(huì)降低室內(nèi)凈高，影響住宅品質(zhì)。如果增加層高以增加室內(nèi)凈高，則項(xiàng)目整體造價(jià)增加較多。

圖3 鋼筋桁架樓承板完成后底板缺點(diǎn)

2.2 可拆底模鋼筋桁架樓承板

可拆底模鋼筋桁架樓承板組合樓板是近年來(lái)對(duì)傳統(tǒng)鋼筋桁架樓承板的一種改進(jìn)創(chuàng)新，樓承板的底模在施工完成后可以拆除，充分滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅高品質(zhì)要求[8]。

可拆底模鋼筋桁架樓承板采用直角桁架，桁架腹桿的下折角不側(cè)向彎曲。同時(shí)，相比傳統(tǒng)鋼筋桁架樓承板增加了核心部件扣件，鋼筋桁架與底模的連接方式由原來(lái)的電阻焊接改成高強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)扣件機(jī)械組裝。樓板混凝土澆筑后，扣件主體埋于樓板內(nèi)部，扣件外側(cè)通過(guò)卡扣或者安裝螺栓與底模連接，樓板養(yǎng)護(hù)完成只需在樓板底部拆除卡扣或者安裝螺栓，即可完成底模的拆卸。

由于底模可拆，且鋼筋桁架與底模不需要焊接，因此底模具備承受澆筑混凝土的剛度即可，底模材料選擇多樣，目前常用的有鍍鋅鋼板、木板、鋁合金等。

2.2.1 鍍鋅鋼板底模

在傳統(tǒng)鋼筋桁架樓承板主要兩種部品不變的情況下，設(shè)計(jì)一種連接扣件，即可做到底模可拆，如圖4 所示。鍍鋅鋼板底模的造價(jià)低，但是剛度較小容易變形，樓承板與樓承板之間咬合不嚴(yán)密，會(huì)導(dǎo)致樓板底面不平整，需要找平抹灰。另外，鍍鋅底模的鍍鋅量不穩(wěn)定，容易銹蝕，重復(fù)使用效果不好。

圖4 鍍鋅鋼板底模

2.2.2 鋁合金底模

鋁合金模板近年來(lái)越來(lái)越多地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，是以鋁合金型材為主要材料，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和焊接等工藝制成，具有強(qiáng)度高、變形小的優(yōu)點(diǎn)，如圖5 所示。

圖5 鋁合金底模

對(duì)于施工速度快、戶型個(gè)性化的住宅項(xiàng)目，鋁合金底模高周轉(zhuǎn)率的特點(diǎn)難以全部發(fā)揮，造成一次性投入成本較高。

2.2.3 竹木膠合板底模

竹木膠合板是竹篾、竹材單板或小竹條用膠粘貼在膠合板上的一種材料，如圖6 所示。其材質(zhì)堅(jiān)韌、防潮耐腐、耐熱耐寒，硬度及強(qiáng)度高于木材，介于鍍鋅鋼板和鋁合金底模之間，可克服鍍鋅鋼板底模變形大的問題。由于竹木膠合板切割、拼接簡(jiǎn)單，可克服鋁合金底模低周轉(zhuǎn)率的問題，造價(jià)適中。因此，相比其他兩種底模，竹膠木合板底模在鋼結(jié)構(gòu)住宅中具有廣闊應(yīng)用空間。

圖6 竹木膠合板底模

3 可拆卸底模鋼筋桁架樓承板關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→樓承板排版深化→樓承板吊裝→樓承板鋪設(shè)→支座鋼筋焊接→栓釘焊接→二次鋼筋綁扎→封邊→水電預(yù)埋、洞口處理→臨時(shí)支撐搭設(shè)→混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)→底模拆除。

3.2 關(guān)鍵施工要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)施工圖，結(jié)合安裝節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并做出排版圖，一般是按開間進(jìn)行分批加工。

3.2.2 樓承板吊裝

將一個(gè)開間的樓承板打包為一捆或多捆相鄰擺放，采用第一榀正放，第二榀倒插放在第一榀上的方法，逐層擺放，每層桁架鋼筋處插入防滑鋼筋，同時(shí)配備專用吊裝胎具，減少吊裝引起的變形。

使用起重設(shè)備將樓承板吊至所屬開間位置，樓承板兩端支承在鋼梁上，如圖7 所示。

圖7 樓承板按開間擺放

3.2.3 樓承板鋪設(shè)

為提高整體工期，在鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)進(jìn)行穿插樓承板施工，樓承板遇鋼結(jié)構(gòu)焊縫位置不鋪設(shè)，在鋼結(jié)構(gòu)焊接并檢測(cè)合格后，進(jìn)行第二次鋪設(shè)，如圖8 所示。

圖8 樓承板鋪設(shè)

3.2.4 支座鋼筋焊接

將支座鋼筋焊于鋼梁上，鋼柱、剪力墻等無(wú)鋼梁支撐位置，預(yù)先焊接角鋼，將樓承板焊接于角鋼上表面，如圖9 所示。

圖9 支座鋼筋焊接

3.2.5 栓釘焊接

根據(jù)定位放線，確定焊接位置，并對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行除銹、除漆、除油污處理，并確保使施焊點(diǎn)局部平整。焊接時(shí)，將保護(hù)瓷環(huán)擺放就位，按照規(guī)定施焊。焊后清除瓷環(huán)，以便于檢查。

3.2.6 二次鋼筋綁扎

樓承板鋪設(shè)一定面積后，設(shè)置樓板支座連接筋、加強(qiáng)筋及負(fù)筋。

同向鋪設(shè)的樓承板之間，順向搭接筋按上部間距200mm、下部間距100mm 搭設(shè)，搭接筋應(yīng)分別與鋼筋桁架上下弦鋼筋綁扎固定。

垂直方向鋪設(shè)的樓承板平之間，分布筋兼做搭接筋，搭接筋應(yīng)分別與鋼筋桁架上下弦鋼筋綁扎牢固，如圖10 所示。

圖10 二次鋼筋綁扎

3.2.7 封邊

邊模板安裝時(shí)應(yīng)拉線校直，調(diào)節(jié)適當(dāng)后利用鋼筋一端與栓釘點(diǎn)焊，一端與邊模板點(diǎn)焊，將邊模固定，邊模板底部與鋼梁的上翼緣點(diǎn)焊間距300mm。

3.2.8 水電預(yù)埋、洞口處理

建筑施工預(yù)留洞口大于200mm 時(shí)，排版生產(chǎn)制作已預(yù)留，其余小洞口均現(xiàn)場(chǎng)處理。

樓承板中敷設(shè)管線，宜采用柔韌性較好的材料。由于鋼筋桁架間距有限，應(yīng)盡量避免多根管線集束預(yù)埋，盡量采用直徑小一點(diǎn)的管線，分散穿孔預(yù)埋。電氣接線盒的預(yù)留預(yù)埋，事先將其在底模上固定，鉆孔應(yīng)小心，避免鋼筋桁架樓承板的變形，影響外觀或?qū)е侣{。

3.2.9 臨時(shí)支撐搭設(shè)

是否搭設(shè)臨時(shí)支撐與鋼筋桁架的型號(hào)和樓承板跨度有關(guān)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，如圖11 所示。若考慮減少臨時(shí)支撐，加快施工速度和降低措施費(fèi)，可適當(dāng)改變鋼筋桁架型號(hào)，例如將TD3-90型改為TD4-90 型的鋼筋桁架，提高不設(shè)支撐架的開間跨度。

圖11 臨時(shí)支撐搭設(shè)

3.2.10 混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)

嚴(yán)格按照規(guī)范及施工方案進(jìn)行混凝土澆搗、養(yǎng)護(hù)，未達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度前，不得在樓面上附加任何其他荷載。

3.2.11 底模拆除

樓承板混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，使用電動(dòng)機(jī)械拆除法依次拆除底模，如圖12 所示。底模可重復(fù)用于后續(xù)樓承板加工、使用。

通過(guò)“說(shuō)一說(shuō)，辯一辯，理思路”，學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中建立起一種統(tǒng)攝性、符號(hào)化的具有數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)特征的“模型”載體，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)抽象。這有助于學(xué)生掌握“用乘除法兩步計(jì)算解決”含有“歸一”數(shù)量關(guān)系的實(shí)際問題，為后續(xù)學(xué)習(xí)含有“歸總”等數(shù)量關(guān)系的實(shí)際問題，提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)支持。

圖12 底模拆除

4 質(zhì)量通病治理措施研究

4.1 鋼柱周邊裂縫控制措施

鋼柱四周斜向鋼筋施工困難，容易造成該部位樓板裂縫。因此，對(duì)常用的構(gòu)造措施進(jìn)行優(yōu)化，如圖13 所示將2 根平行于鋼柱柱邊與3 根斜向鋼筋優(yōu)化為5 條平行于鋼柱的鋼筋，降低該部位裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

圖13 鋼柱周邊鋼筋優(yōu)化前后示意圖

4.2 降板樓板底部平整度差

原樓板降板10mm 連接節(jié)點(diǎn)的彎折鋼板尺寸小、易變形，樓承板支撐穩(wěn)定性不足，造成樓板底部平整度差，甚至漏漿的質(zhì)量問題。

因此，將降板開間的樓承板鋼筋桁架水平筋替換成95mm×15mm×4mm 厚度鐵片，豎筋長(zhǎng)度根據(jù)鐵片厚度調(diào)整，將鋼筋桁架支撐于鋼梁的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)降板10mm 的效果，如圖14 所示。

圖14 降板措施優(yōu)化前后示意圖

4.3 樓板表面平整度差

樓板表面沿鋼筋桁架方向出現(xiàn)線狀凸起問題，表面平整度差，如圖15 所示。鑿開凸起部分發(fā)現(xiàn)鋼筋保護(hù)層厚度滿足要求，分析原因?yàn)殇摻铊旒軇偠让黠@大于另一方向分布筋，導(dǎo)致兩個(gè)方向的鋼筋撓度不一致，同時(shí)，由于混凝土塌落度較大導(dǎo)致混凝土收縮大，綜合兩種原因產(chǎn)生樓板表面線狀凸起的質(zhì)量問題。

圖15 樓板表面現(xiàn)狀凸起

因此在使用鋼筋桁架樓承板時(shí)，需控制混凝土塌落度，如有必要可進(jìn)行小樣品試驗(yàn)確定合理的混凝土塌落度，如圖16所示。尤其當(dāng)選用鋼筋直徑較大、桁架高度較大的鋼筋桁架型號(hào)時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注此問題。

圖16 改善后樓板表面效果

4.4 水電預(yù)埋洞口處理

當(dāng)水電PVC 管或金屬管鋼筋桁架碰撞時(shí)，在無(wú)法避開鋼筋桁架的情況下，鋼筋鋼架需切割，在底部無(wú)支撐架時(shí)，該塊樓承板在混凝土重量下容易掉落。針對(duì)此問題，在切割鋼筋桁架時(shí)，每個(gè)鋼筋桁架切割1 ～2 根鋼筋，盡量避免切割整個(gè)桁架的3 根鋼筋。鋼筋桁架被切斷的位置，在垂直鋼筋桁架方向的PVC 管或金屬管兩側(cè)，離切斷位置最近的分布筋與鋼筋桁架上弦和下弦點(diǎn)焊，且至少和5 個(gè)鋼筋桁架點(diǎn)焊，如圖17 所示。當(dāng)預(yù)留洞口較大時(shí)，可采用擠塑板、鋼絲網(wǎng)等方式，在樓板澆筑完以后再切割鋼筋桁架，減少樓板澆筑前對(duì)鋼筋桁架的破壞，影響樓板質(zhì)量。

圖17 水電洞口預(yù)埋處理

4.5 樓板底部鐵銹

針對(duì)上述問題，在混凝土澆筑前一天應(yīng)采用高壓水槍沖洗板面，若僅采用普通沖洗板面的方法，則拆模后樓板底部鐵銹較多，表觀質(zhì)量差，需增加除銹工作，如圖18 所示。

圖18 樓板底部生銹及治理后效果

5 結(jié)論

可拆底模鋼筋桁架樓承板是一種改進(jìn)創(chuàng)新型的樓承板，更適用于鋼結(jié)構(gòu)住宅。而竹膠木合板底模在底模剛度、可周轉(zhuǎn)率、造價(jià)等方面綜合優(yōu)勢(shì)明顯，其關(guān)鍵施工技術(shù)簡(jiǎn)單易行，施工過(guò)程中針對(duì)裂縫、平整度、水電管預(yù)埋、鐵銹等質(zhì)量通病問題可采取合理化改進(jìn)措施，提高鋼結(jié)構(gòu)住宅品質(zhì)。