裝配式結(jié)構(gòu)若干問題的探討

北京藍圖工程設(shè)計有限公司，福建 福州 350011

1 概述

長期以來，我國建筑業(yè)是一個主要依靠農(nóng)民工現(xiàn)場濕作業(yè)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)。這種傳統(tǒng)的建造方式，管理方式粗放、能耗高、效率低、施工質(zhì)量不易保證；現(xiàn)場濕作業(yè)引起的水污染、噪聲污染及揚塵對周邊居民的生產(chǎn)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(yè)，長此以往，我國建筑業(yè)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(tǒng)的建造方式，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，大力發(fā)展裝配式建筑，使農(nóng)民工向產(chǎn)業(yè)工人和技術(shù)工人轉(zhuǎn)型，以適應(yīng)經(jīng)濟社會的發(fā)展。裝配式建筑的工業(yè)化水平較高，可減少現(xiàn)場濕作業(yè)量，減少環(huán)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(chǎn)效率，降低工程造價，實現(xiàn)節(jié)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(jīng)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(shè)防類別為乙類，設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度0.1g，設(shè)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(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(yù)制梯板及預(yù)制內(nèi)墻板，預(yù)制率20.55%，具體如下：疊合樓板的預(yù)制部分厚度為70mm，現(xiàn)澆層厚度為70mm；部分次梁采用疊合梁，預(yù)制部分厚度410mm，現(xiàn)澆層厚度140mm；標準層樓梯采用預(yù)制梯板；不與水直接接觸的內(nèi)隔墻均采用預(yù)制內(nèi)墻板。二層預(yù)制板結(jié)構(gòu)平面布置（局部）如圖1 所示：

圖1 二層預(yù)制板結(jié)構(gòu)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(yù)留孔問題

設(shè)備專業(yè)（尤其是給排水專業(yè)）經(jīng)常有管線穿越樓板，預(yù)制板在生產(chǎn)過程中就應(yīng)該做好預(yù)埋工作，通常的做法是預(yù)埋DN150 的圓管。由于預(yù)埋管的位置通常不可移動或僅可微調(diào)，預(yù)埋管與預(yù)制板的鋼筋就不可避免的會出現(xiàn)碰撞的情況。發(fā)生碰撞時，通常的做法是將鋼筋斷開，在預(yù)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(yù)制板上有7 種規(guī)格的鋼筋，增加預(yù)制廠的工作量。圖2 預(yù)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(guī)整，出筋的間距不符合模數(shù)，可能造成鋼模數(shù)量增加。

若在預(yù)制廠生產(chǎn)時不預(yù)埋管，待現(xiàn)場預(yù)制板安裝完成、現(xiàn)澆層澆筑完畢且達到預(yù)定強度后再用水磨鉆在板上取孔，則可避免以上情況。僅預(yù)埋管位置或數(shù)量不同，而截面尺寸、配筋、出筋長度等均相同的預(yù)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(yù)制板均可編為2-B-4，預(yù)制廠生產(chǎn)時均可按圖3 的拆分圖生產(chǎn)（圖3 中的板洞為現(xiàn)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(yù)制板編號，降低鋼模數(shù)量；同時又可以減少預(yù)制板鋼筋規(guī)格，減少預(yù)制廠的工作量，進而達到節(jié)約成本的目的。這種處理方法存在的問題在于現(xiàn)場取孔對樓板的安全性是否有影響。以下就預(yù)制板2-B-4 為例來探討現(xiàn)場取孔對樓板安全性的影響。

圖2 預(yù)埋管，碰撞時鋼筋斷開、補加強筋

圖3 取消預(yù)埋管，現(xiàn)場開孔

預(yù)制板2-B-4 位置見圖1，疊合板按單向板設(shè)計計算（受力方向詳圖4）。板厚140mm（疊合板70mm+現(xiàn)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?；炷翉姸鹊燃墳镃30。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(jié)果如圖4所示（計算結(jié)果單位為：mm2/m）。從計算結(jié)果上看，疊合板受力方向底筋（即預(yù)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(huán)節(jié)的不同工況，預(yù)制板受力鋼筋都不會小于d8@200。此例中，預(yù)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(guī)的現(xiàn)澆板（相同跨度下現(xiàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010（2015 版））8.5.3 條進行折減：

對結(jié)構(gòu)次要的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，當構(gòu)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(fù)核，說明在樓板開孔不太多（即板筋被切斷根數(shù)不太多）的情況下，現(xiàn)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(fù)核其強度及配筋率，如符合要求，則其他跨度及開孔數(shù)量不超過此板的樓板均符合要求。

3.2 預(yù)制板鋼筋在支座錨固長度問題

《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 1-2014 6.6.4 條第1款規(guī)定：“板端支座處，預(yù)制板內(nèi)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010（2015 版））中對板底筋伸入支座的長度也有類似的規(guī)定?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)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(diào)，不會出現(xiàn)底筋在支座處“打架”的現(xiàn)象。而預(yù)制板則不同，其鋼筋位置出廠前已固定，若要滿足規(guī)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(yù)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(yù)制板。同理，2-B-14 與2-B-17 也需拆分為兩塊編號不同的預(yù)制板。這樣勢必增加鋼模數(shù)量，提高工程造價，不符合裝配式建筑“少規(guī)格、多組合”的原則?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的鋼筋下料及擺布均在現(xiàn)場進行，由于工人素質(zhì)參差不齊，施工質(zhì)量難以控制，故有板底筋“伸過支座中心線”的要求。預(yù)制板在工廠生產(chǎn)，構(gòu)件質(zhì)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(yù)制板出筋長度有保證的情況下，可不必強調(diào)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(yù)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(jié)論

本文就預(yù)制板現(xiàn)場鉆孔替代工廠預(yù)埋管的可能性及預(yù)制板鋼筋在支座的錨固長度展開探討，得出以下結(jié)論：

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

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