SPD板免支撐體系在框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

王明民

(上海誠建建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司，上海 200000)

1 項目介紹

本工程為浙江某工廠標(biāo)準(zhǔn)三層框架結(jié)構(gòu)廠房，建筑總面積50 000 m2，占地面積14 800 m2。結(jié)構(gòu)合理使用年限50年，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05 g，建筑消防高度19.29 m，建筑規(guī)劃高度20.35 m。工廠使用要求：恒載1 KN/m2，活載8 KN/m2。

表1 板型參數(shù)Tab.1

構(gòu)件尺寸：標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)尺寸是8 m×8 m，局部有8 m×10 m。SPD板受力方向統(tǒng)一為8 m跨方向，這樣保證了SPD板規(guī)格的統(tǒng)一性。經(jīng)計算，柱尺寸為600 mm×600 mm，SPD板受力方向為單項受力，受力方向梁為400 mm×800 mm，非受力方向梁尺寸為300 mm×650 mm。

SP板選型如下：

圖1 SP板尺寸示意圖Fig.1 Sketch map of SP slab size

2 設(shè)計計算

計算跨度：7.9 m。

荷載計算：

疊合層自重：0.08×25=2 kN/m2。SPD20A板自重：3.14 kN/m2。灌縫重：0.07 kN/m2。面層重：1 kN/m2?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值：8 kN/m2。荷載分項系數(shù)：恒載1.3，活載1.5。

荷載基本組合計算：

qu=1.3×(板自重+疊合層重+灌縫重+面層重)+1.5×活載標(biāo)準(zhǔn)值=20.07 kN/m2。

qk= 板自重+疊合層重+灌縫重+面層重+活載標(biāo)準(zhǔn)值=14.21 kN/m2。

Vu=1/2×b×qu×l0=95.14 kN。

允許剪力設(shè)計值計算[Vu]= Cv0.7ftb1h0=1×1.71×215.4×180=46.4 kN。

根據(jù)混凝土規(guī)范6.3.3條：

疊合層剪力設(shè)計值V=0.7βhftbh0=0.7×1×1.43×1.2×60=72 kN，Vu<[Vu]+ V，疊合板抗剪承載力滿足要求。

根據(jù)13G440大跨度預(yù)應(yīng)力空心板圖集選板，抗彎承載力符合要求。

3 節(jié)點做法

3.1 梁的連接

采用擱置在柱牛腿的做法，驗算柱牛腿的承載力滿足要求，保證梁的擱置長度，避免施工誤差造成擱置不上等意外。

本工程具體做法如下：柱和牛腿節(jié)點一起在工廠生產(chǎn)完成，避免現(xiàn)場重復(fù)支模，減少現(xiàn)場濕作業(yè)工作量。

梁無支撐計算：

根據(jù)《混凝土規(guī)范》附錄H計算，分兩階段對預(yù)制梁的撓度計算：

第一階段：

18.155 2 mm<[f]=L0/C=7 250/250=29.000 0 mm滿足。

第二階段：

13.825 3 mm<[f]=L0/C=7 250/250=29.000 0 mm滿足。

確定此工程項目中預(yù)制梁構(gòu)件可以使用免支撐的施工做法。

圖2 帶牛腿預(yù)制柱、疊合梁中間層節(jié)點構(gòu)造示意Fig.2 Sketch map of intermediate layer joint with prefabricated column and composite beam

圖3 中間梁與預(yù)應(yīng)力空心板連接詳圖Fig.3 Details of connection between middle beam and prestressed hollow slab

圖4 SPD板拼縫處附加抗剪鋼筋詳圖Fig.4 Detail drawing of additional shear reinforcement at joint of SPD board

3.2 柱的連接

該項目考慮施工便捷、節(jié)約時間、節(jié)約成本等因素，決定在柱連接中使用佩克連接件。佩克連接具有快速、有效的技術(shù)特點，佩克連接件在國內(nèi)抗震區(qū)域的螺栓連接節(jié)點設(shè)計方法分為兩種：一種為強(qiáng)連接設(shè)計，另一種是耗能連接設(shè)計。本項目采用強(qiáng)連接設(shè)計方法，根據(jù)構(gòu)件自身的實配鋼筋計算相應(yīng)的承載力，在此承載力的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定強(qiáng)節(jié)點系數(shù)的放大，而螺栓連接節(jié)點的設(shè)計承載力需大于上述放大后的承載力，最后節(jié)點采用高強(qiáng)度、無收縮灌漿料填實。

使用佩克螺栓連接時，安裝柱只需10 min，無須臨時支撐。擰緊螺母時，連接牢固，起重機(jī)可以移動到下一根立柱上，更快更高效的工作流程也大大節(jié)省了施工成本。但是考慮到所有縱向鋼筋都使用佩克連接件替換，工程造價增加比較大，決定采用佩克螺栓連接+灌漿套筒復(fù)合連接，這樣既可以在柱的安裝過程中采用免支撐做法，又避免了大量采用佩克連接件增加過多的工程造價。

設(shè)計過程的注意事項：

注意佩克連接件的距離要求。角部要代換成佩克連接件，由于佩克連接件有一定的距離要求，在滿足鋼筋間距的要求下，盡量采用大直徑的鋼筋看。驗算帶換的佩克連接件是否滿足等強(qiáng)帶換的要求。安裝工況下，接縫并沒有完成灌漿，所有的荷載都是由四個角部的佩克連接件的螺栓承擔(dān)。根據(jù)荷載工況和構(gòu)件尺寸驗算佩克連接件是否滿足免支撐的驗算要求，驗算每個螺栓的承載力是否滿足要求。

圖5 預(yù)制柱底視圖Fig.5 View of prefabricated column bottom

4 生產(chǎn)施工

4.1 工廠生產(chǎn)注意事項

SPD板是擱置在梁的牛腿上的，牛腿的長度一般控制在100 mm以內(nèi)，太長既影響觀感，也不經(jīng)濟(jì)。工廠在生產(chǎn)制作時會考慮SP現(xiàn)場的情況，考慮施工誤差，不能預(yù)制過短，因為SP會有起拱效應(yīng)，生產(chǎn)過短，在牛腿上的擱置長度就不滿足圖集要求的55 mm。

預(yù)制梁吊裝到現(xiàn)場擱置柱的牛腿上，要盡快完成疊合層的澆筑，使兩邊產(chǎn)生拉結(jié)。如果簡支狀態(tài)下擱置時間過長，梁由于自重的作用會產(chǎn)生一定的變形，導(dǎo)致?lián)隙冗^大，影響美觀和使用。

施工前要將有關(guān)的資源配備好，以免在施工過程中影響施工進(jìn)度。現(xiàn)場施工進(jìn)度計劃、工廠構(gòu)件生產(chǎn)計劃、構(gòu)件運輸計劃三者應(yīng)協(xié)調(diào)一致。在開工前將預(yù)制構(gòu)件需求計劃及運輸相關(guān)事宜協(xié)商好，如裝車順序，車載數(shù)量，吊裝進(jìn)度計劃，裝車所需時間，從構(gòu)件廠到施工現(xiàn)場所需時間，需求計劃，到貨周期等。

4.2 拆分SPD板的注意事項

市場上SPD板的標(biāo)準(zhǔn)寬度是1 200 mm，由于建筑柱網(wǎng)不一定能和SPD板的整數(shù)倍相匹配?？梢酝ㄟ^梁位置的偏心或補(bǔ)邊來確保SPD板的排布，盡量保證是1 200 mm的整數(shù)倍，少切SPD板，減少工程材料的浪費。

圖6 SPD板側(cè)與梁間板縫做法Fig.6 Plate seam between SPD plate side and beam

4.3 設(shè)備管井設(shè)計的注意事項

SPD板相比于疊合樓板和現(xiàn)澆樓板開洞不是很方便，較好的方法是在SPD板的孔洞位置開設(shè)備管洞，避開預(yù)應(yīng)力鋼筋，確保預(yù)應(yīng)力鋼筋的保護(hù)層厚度，設(shè)備管徑盡量保證在120 mm以內(nèi)。

如果有大管井開洞要求，設(shè)備專業(yè)盡早介入，合理布置機(jī)房管井位置，可以局部設(shè)一部分樓板為現(xiàn)澆樓板，此跨度范圍內(nèi)不做SPD板拆分。

4.4 施工重點及難點

合理布置運輸路線；合理選用吊裝設(shè)備和配套機(jī)具，滿足最大構(gòu)件的吊裝需求；合理安排吊裝順序和吊裝進(jìn)度；柱鋼筋定位，精確控制預(yù)埋鋼筋的平面位置和垂直度。施工難點包括：預(yù)制構(gòu)件的固定和連接、校正方法和工具應(yīng)用；預(yù)制構(gòu)件誤差控制(平面偏差、標(biāo)高偏差、垂直度偏差控制和調(diào)整)；相鄰板間平整度、疊合層厚度的控制；預(yù)制構(gòu)件之間連接節(jié)點的施工，如節(jié)點鋼筋安裝、節(jié)點砼澆筑等。

5 結(jié)論

SP板和免支撐技術(shù)體系有較好的技術(shù)優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景，這種新型的技術(shù)體系有以下特點：

其一，在工廠生產(chǎn)，集成化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量有保證，無需模板，減少了大量的勞動力。非常適合車庫、倉庫、廠房、冷庫，能滿足各種設(shè)備的工藝要求。其二，承載力高，施工速度快，綜合造價低，單向傳力，受力方向的梁截面尺寸比較大，非受力方向的梁截面可以做小一點，滿足構(gòu)造要求。可以在非受力方向下進(jìn)行機(jī)電走管，這樣建筑物的整體凈高可以做高。其三，在滿足各工況下的承載力驗算要求，支撐做法可以廣泛推廣應(yīng)用，節(jié)材、節(jié)能，節(jié)約了大量的人力成本和時間成本。

佩克連接件在歐洲已經(jīng)廣泛應(yīng)用。佩克公司對這些連接節(jié)點均做過系統(tǒng)的足尺節(jié)點的低周反復(fù)荷載試驗，證明其抗震性能良好，可以積極推廣到國內(nèi)的一些低烈度區(qū)。對于重載SP板，抗剪承載力比較難以滿足要求，可以通過增加一定厚度的疊合層來滿足其抗剪承載力的要求。