淺談混凝土鋼筋桁架疊合樓板的設計應用

【摘要】主要介紹鋼筋桁架疊合樓板常見設計方式，連接節點，注意事項。

【關鍵詞】裝配整體式混凝土結構;樓蓋設計;疊合樓板

伴隨著國家大力推進生態文明建設，精益建造企業轉型升級，勞動力轉型升級;裝配式建筑實施“五化一體”的全產業鏈運營模式，能達到高質高效建造和節能環保的目的，是建筑工業化的必然發展方向。混凝土鋼筋桁架疊合樓板作為裝配式建筑的一個常見元素，在實際工程中節點連接及構造做法種類繁多，對其受力特性、拼縫質量及生產施工便捷性等問題常常困擾設計人員;本文根據作者多年的工程經驗，探討混凝土鋼筋桁架疊合樓板在設計階段的應用及生產施工過程應注意的問題。

1、鋼筋桁架疊合樓板的技術要求

1.1 鋼筋桁架疊合樓板應用規定[1]

高層裝配整體式混凝土結構中，樓蓋應符合下列規定：（1）裝配整體式結構的樓蓋宜采用疊合樓蓋，結構轉換層、作為上部結構嵌固部位的樓層宜采用現澆樓蓋。（2）屋面層和平面受力復雜或開洞較大的樓層宜采用現澆樓蓋，當采用疊合樓蓋時，樓板的后澆混凝土疊合層厚度不應小于100mm， 且后澆層內應采用雙向通長配筋，鋼筋直徑不宜小于8mm， 間距不宜大于200mm 。實際項目中除上述規定外，一般采用現澆樓蓋的部位為：通過管線較多的樓板，如電梯間、前室;局部下沉的不規則樓板（如衛生間）。

1.2 鋼筋桁架疊合樓板受力規定[2]

（1）鋼筋桁架預制板混凝土強度等級不宜低于C30。（2）疊合板的預制板厚度不宜小于60mm， 后澆混凝土疊合層厚度不應小于60mm ，通常考慮桁架鋼筋內部走管及支座面筋的要求，后澆混凝土疊合層的厚度不小于70mm。跨度大于3m 且小于6m的疊合板，宜采用鋼筋混凝土析架筋疊合板。（3）疊合樓板的平面內抗剪、抗拉和抗彎設計驗算可按常規現澆樓板進行設計。（4）鋼筋桁架疊合樓板可根據接縫構造、支座、長寬比按單向板或雙向板設計。a.當預制板之間采用分離式接縫時，宜按單向板設計，計算中應注意樓板導荷方式及支座條件的修改，此時預制底板板端支座處受力鋼筋宜伸入支座，板側支座處受力鋼筋考慮生產施工的便捷性，可不伸入支座，但為保證樓面的整體性和連續性，應在未出筋支座處附加鋼筋。b.當采用分離式接縫做法且后澆層厚大于75mm，設置有鋼筋桁架并配有足夠數量的接縫鋼筋時，此時可按整體式接縫的雙向板進行設計。c.對長寬比不大于3的四邊支撐疊合板，當其預制板之間采用整體式接縫或無接縫時，可按雙向板設計。

1.3 鋼筋桁架的技術要求[2]

（1）桁架鋼筋應沿主要受力方向布置（一般即指鋼筋桁架預制板的長邊方向）。（2）鋼筋桁架距板邊不應大于300mm，間距不宜大于600mm。（3）鋼筋桁架弦桿鋼筋直徑不宜小于8mm，腹桿鋼筋直徑不應小于4mm。（4）桁架鋼筋弦桿混凝土保護層厚度不應小于15mm。

2、鋼筋桁架疊合樓板拆分設計應用

2.1 鋼筋桁架疊合樓板拆分尺寸要求

鋼筋桁架疊合樓板尺寸主要受兩大因素影響，第一，工廠自動化流水線作業平臺，目前國內通用的流水線作業平臺寬度為3.2m，考慮平臺兩側模具的固定，可供生產的最大疊合板尺寸為3.0m;第二，運輸條件的限制，目前國內對于超限車輛的規定大致如下：總高不超過4m、總寬度不超過2.5m、總長度不超過18m;超過以上任意一項均屬于超限運輸，構件運輸時應根據所行駛路線提前提出申請。根據各地的政府鼓勵發展裝配式的政策，對于構件運輸同樣給予了一定的放寬條件，但由于目前道路最寬的車道僅3.75m，最大的橋隧凈空高度僅5m，通常的平板拖車臺面高度為1.1m，故構件運輸時的最大尺寸總高度不應超過3.9m，總寬度不應超過3.75m;綜合考慮以上兩大因素，構件的總寬度不大于3m，總高度不大于3.9m，總長度不大于8.4m。

2.2 鋼筋桁架疊合樓板受力分析應用

根據現有的技術規范圖集要求，目前鋼筋桁架疊合樓板搭接方式主要有兩大類，第一，是采用分離式接縫的單向板設計;第二，是采用整體式接縫或無接縫的雙向板設計。以上兩種設計方法均存在一定的優缺點，a.按單向板設計一方面會對傳統施工圖設計有一定的影響，增加相應的工作量，較雙向板設計會有相應的成本影響;同時對于后澆的整體疊合樓板受力性能是介于雙向板與單向板之間，對于長寬比小于2的雙向板，如按單向板進行拆分，在拼縫連接位置易造成跨中彎矩無法有效傳遞，甚至造成板底開裂。b.按雙向板進行設計，按規范及圖集要求，雙向板四邊支撐位置均應伸出鋼筋與支座連接;四邊出筋一方面會降低構件生產的施工效率，模具四邊均應考慮鋼筋開槽和澆筑封堵;另一方面四邊出筋在施工現場吊裝過程，易造成出筋與梁鋼筋碰撞，安裝效率降低。

綜合目前拆分中存在的問題，從安全便捷經濟合理的角度出發，可結合雙向板與單向板的綜合條件進行拆分，按照規范要求，鋼筋桁架疊合板后澆層厚度大于75mm，且配有足夠數量的接縫鋼筋保證樓板傳力性能的時，分離式接縫可按雙向板進行設計，此時僅需在主要受力方向的板端支座伸出鋼筋，板側支座鋼筋采用后澆層受力搭接的方式進行連接，從而便于生產施工。為確保對邊出筋桁架疊合樓板受力性能，需基于以下兩點進行設計：a.設計過程對于長寬比小于3的樓板，需進行單向板導荷計算，與雙向板計算結果取包絡值設計;b.疊合板拼縫位置需按實際后澆層厚度進行承載力計算，配置相應的拼縫鋼筋，保證樓板傳力的連續性及整體性。

采用雙向板設計單向板復核，在安全的前提下保證生產施工的便捷性，提升裝配效率。可以從以下幾方面找到相應依據：a.行業規程《裝規》第6.6.5條關于樓板受力及連接性能的介紹;b.《預制混凝土建造作業守則（香港2016）》中關于疊合板密拼整體式接縫連接做法，板端伸出鋼筋連接，板側采用受力搭接的方式進行連接;c.《鋼筋桁架混凝土疊合板應用技術規程》報批稿及相關單位的試驗數據，表明按照本規程的相關密拼式整體接縫，可保證樓板傳力的連續性和整體性。故在滿足上述規定的前提下，預制鋼筋桁架底板僅兩端出筋，板側采用受力搭接的形式可確保鋼筋桁架疊合板整體受力性能介入單向板與雙向板之間，同時可提升裝配效率。

3、鋼筋桁架疊合樓板的設計注意事項

（1）鋼筋桁架排布遵循沿預制底板長邊方向，加強預制底板的生產運輸吊裝過程的整體剛度;（2）鋼筋桁架可以采用《桁架鋼筋混凝土疊合樓板（60厚底板）》15G366-1中桁架鋼筋排布做法（即受力主筋與桁架鋼筋平行布置，且布置與次受力鋼筋之上，此時在結構計算時需按實際保護層厚度計算配筋），也可采用桁架鋼筋與主受力筋平行布置的方案（此時次受力筋布置在主受力筋與桁架筋頂部，制作鋼筋網片的過程需從桁架中部穿過，生產效率降低）：（3）接縫位置須留置在結構次要受力方向，對于雙向板應避免接縫留置在受力較大部位。

結語：

綜上所述，對于長寬比小于3的疊合樓板，設計采取按雙向板設計、單向板復核的設計方法更接近實際受力狀況，同時可保證接縫位置力的有效傳遞;對于接縫位置采取便捷可靠的密拼整體式接縫做法，可大大提高裝配效率，節省資源，充分體現裝配式建筑的優越性。裝配整體式混凝土結構的設計，應是在保證安全的前提下，充分考慮方案的易施工性。高效施工的前提是有適于高效施工的結構，智能建造的前提也是有適于智能建造的結構。“好”的設計，方有“好”的施工。

參考文獻：

[1]GB/T51231-2016.裝配式混凝土結構建筑技術標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[2]JGJ1-2014.裝配式混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[3]15G310-1～2.裝配式混凝土結構連接節點構造（2015年合訂本）[S].北京：中國計劃出版社，2015.

作者簡介：

趙羽中（1988.07-），男，本科，工程師，主要從事結構設計工作。