混凝土疊合板預(yù)制底板脫模、吊裝及施工階段受力分析

鄭俊雄

（廈門中建東北設(shè)計(jì)院有限公司）

住宅產(chǎn)業(yè)化是通過工業(yè)化生產(chǎn)方式生產(chǎn)住宅，以提高建設(shè)效率，降低建設(shè)成本[1]。在此趨勢(shì)下，一些新型構(gòu)件、新技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生。其中鋼筋桁架混凝土疊合板便是這一勢(shì)態(tài)下的優(yōu)良產(chǎn)物。鋼筋桁架混凝土疊合板是將鋼筋桁架與混凝土底板澆筑一體形成預(yù)制部分，現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，再澆筑疊合層混凝土形成整體受力的疊合樓板。作為一種新型的樓板形式，結(jié)合了預(yù)制板施工速度快和現(xiàn)澆板整體剛度大、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮組合優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出了良好的力學(xué)性能。目前國內(nèi)外一些學(xué)者就鋼筋桁架混凝土疊合板的力學(xué)性能、剛度以及拼接縫的力學(xué)性能等方面進(jìn)行了有限元分析及試驗(yàn)研究，本文在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)鋼筋桁架混凝土疊合板滿足脫模、運(yùn)輸、吊裝和施工階段的合理尺寸進(jìn)行了分析計(jì)算，方便相關(guān)人員參考使用。

1 計(jì)算說明

1.1 疊合板平面布置圖

圖1 疊合板平面布置圖

1.2 材料

預(yù)制板混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C30，脫模時(shí)預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度按設(shè)計(jì)值的70%考慮；鋼筋：HRB400、HPB300。混凝土鋼筋和彈性模量、軸心受拉壓標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范[2]取值。

鋼筋混凝土容重：26.5kN/m3；模板吸附力：150㎏/m2；合1.5kN/m2。

1.3 荷載

預(yù)制鋼筋桁架混凝土疊合板脫模、存放及施工設(shè)計(jì)按如下荷載工況取值：

⑴預(yù)制疊合板脫模時(shí)，計(jì)算荷載取板自重+吸附力與1.5 倍的自重兩者較大值。

⑵預(yù)制疊合板吊裝時(shí)計(jì)算荷載取板自重1.5 倍。

⑶現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土?xí)r，計(jì)算荷載取1.3 恒載+1.5活載，其中恒載為預(yù)制板自重+現(xiàn)澆混凝土自重，活載取2.0kN/m2。

2 桁架鋼筋截面參數(shù)計(jì)算

由于鋼筋桁架混凝土疊合板的特殊性，相關(guān)截面參數(shù)需同時(shí)考慮鋼筋桁架與混凝土預(yù)制板，具有一定復(fù)雜性，且目前國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)尚無鋼筋桁架混凝土疊合板脫模、存放及施工階段的相關(guān)計(jì)算公式，本文參照上海市地標(biāo)《裝配整體式混凝土住宅體系設(shè)計(jì)規(guī)程》[3]相關(guān)章節(jié)進(jìn)行計(jì)算。以單根桁架鋼筋和鋼筋混凝土板組成的等效組合梁為單元進(jìn)行計(jì)算，參考現(xiàn)有圖集以及工程經(jīng)驗(yàn)，取桁架鋼筋間距B 為600mm 來進(jìn)行分析，詳見圖2。

截面參數(shù)計(jì)算公式如下：

圖2 桁架鋼筋計(jì)算模型

3 容許值計(jì)算

4 計(jì)算結(jié)果分析

本文以實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，取起吊點(diǎn)以預(yù)制樓長度1/4位置的前提下，基于上述截面參數(shù)以及容許值計(jì)算方法，分別以桁架鋼筋高度和上弦鋼筋直徑為變量，得到常用上下弦筋、斜筋、板內(nèi)筋及桁架鋼筋參數(shù)所對(duì)應(yīng)的最大板跨長度，具體選用的桁架數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 鋼筋桁架混凝土疊合板鋼筋及高度數(shù)據(jù)

如圖3、圖4 所示，根據(jù)理論數(shù)據(jù)對(duì)比，得出以下結(jié)論：

⑴上下弦筋、斜筋和板內(nèi)筋不變，僅改變桁架高度（即上弦筋和下弦筋的形心距離）的情況下，隨著高度增加疊合板的懸臂長度呈減小趨勢(shì)，所能承受的板跨長度減小。

⑵下弦筋、斜筋、板內(nèi)筋及桁架高度一定，僅改變上弦筋直徑時(shí)，隨著上弦筋直徑變大，疊合板可懸挑長度增加，即板跨可以更大。

⑶通過理論公式計(jì)算，增加桁架上弦鋼筋高度反而會(huì)限制預(yù)制板長度，這種情況是因?yàn)榧哟箬旒茕摻罡叨?，?duì)于中性軸y0（含桁架鋼筋合成截面）及慣性矩Ix數(shù)值增加很小，基本沒影響，但是桁架上弦鋼筋距離中心點(diǎn)位置按線性增大，中性軸上側(cè)Wc變小，在懸挑板長度相同的情況下，挑板根部彎矩是一樣，桁架上弦鋼筋的內(nèi)力增大，更加容易失穩(wěn)。

圖3 疊合板最大起吊懸挑長度

圖4 疊合板允許最大預(yù)制板長度

⑷通過理論公式可以比較直觀計(jì)算出來，加大桁架上弦鋼筋直徑可以有效增加桁架鋼筋上弦筋失穩(wěn)容許彎矩，故為了保證預(yù)制板脫模、吊裝及施工各階段混凝土不開裂，鋼筋不失穩(wěn)，加大桁架上弦鋼筋直徑的作用對(duì)于增加預(yù)制板長度效果明顯。