桁架钢筋混凝土叠合板的优化设计要点

戴 琦, 余 峰

(1.成都广益技术咨询有限公司, 四川成都 610015； 2. 四川高速公路房地产开发有限公司, 四川成都 610000)

随着我国城市化进程不断深入,建筑产业化是城市发展的必然趋势，装配整体式建筑正符合建筑产业化的要求。在我国数十大城市，政府已对新建工程的预制装配率提出了相应的要求，且提出到2020年装配式建筑需占新建建筑的比例20 %以上，到2025年要求比例达到50 %以上的目标。目前在装配建筑中应用最广泛也最成熟的是叠合板的设计，然而施工与设计的配合，成本的控制等细节的考量仍值得细究。

本文以装配建筑(PC)中的叠合板为例，尝试梳理与普通混凝土现浇板结构设计的区别。

1 桁架钢筋混凝土叠合板与普通混凝土楼板的区别和优劣

目前，国内大多数已建建筑结构采用的是现浇混凝土楼盖，由于多年经验积累，混凝土生产和泵送技术相对成熟，对工人技术水平和素质要求不高，农村劳动力相对便宜，成为近十多年来建筑工程的主流结构形式。

随着国家对节能环保提出更高要求，以及劳动力成本上升带来的压力，推广并实施建筑产业化是一条必经之路。其中PC建筑中楼板的最常用型式就是桁架钢筋混凝土叠合板，其优势相当明显，其与普通混凝土楼板的优劣简单对比，见表1。

桁架钢筋混凝土叠合板(双向板)和普通混凝土现浇楼板在经过数年试验和工程检验后，得出结论两者的极限承载力、刚度、延性和破坏形态基本相同，设计时可按普通混凝土楼板考虑。在造价上，若建筑平面布置合理，叠合板种类数量得以控制，从理论上说，造价将低于现浇普通混凝土楼盖。但目前工程实施中，很难在造价上优于普通现浇混凝土楼板，故在叠合板设计细节上的优化，对控制造价有一定意义。

2 叠合板的设计要点

就目前国内装配式建筑在建设过程中，普遍存在叠合板综合造价高于普通现浇楼板，施工速度优势发挥不出来的局面。通过对建筑平面、叠合板板跨的选择、叠合板选板标准等的优化，更好发挥出叠合板的优势。

2.1 建筑平面布局合理调整，减少叠合板种类

以普通住宅为例，由于市场要求，建筑户型要求越来越多变，开间尺寸各不相同。未能根据叠合板的优势对建筑平面做相应调整。

表1 现浇楼板与桁架叠合板的对比

由于受运输车辆尺寸限制，15G366-1《桁架钢筋混凝土叠合板》和川标16G118-TY规定的叠合板最大板宽为2.4 m和3.6 m。同时，JGJ 1-2014《装配式混凝土结构技术规程》中考虑到预制板接缝处应变集中，提出“板接缝宜设置在叠合板的次要受力方向上且避开最大弯矩截面”，即原本可选两个预制板拼缝的开间宜划分为三个板。这一规定带来的问题是临时支撑数量的增加，成本上升。

叠合板的最大优势在于少了施工现场模具费和施工速度快。当有需要拼缝的板则需要加设更多支撑，而没有起到节约脚手架的目的。目前考虑整体刚度，楼板宜按双向板设计，接缝要求采用整体式接缝，宽度不宜小于200 mm，在施工时将耗费大量人工在拼接吊装板和调平板面上，施工速度的优势将被降低，见图1。

图1 叠合板临时支撑

若建筑平面规整、开间尺寸种类尽量归并，在叠合板造价中的影响不容小视。对相近开间尺寸，设计在规范许可范围内，常有多种选择。合理的选板原则应该是：首先，一个开间内若能选择一个叠合板布置，尽量选一个叠合板；其次，不同开间尺寸差别不大时，首先根据整个平面选定一个基本宽度板(使用最多的板)，尽可能调节接缝宽度减少模板种类，但接缝宽度不宜过宽，否则叠合板失去预制的意义。

2.2 板厚与板跨的合理布置

叠合板的预制板厚度不宜小于60 mm，后浇混凝土层不应小于60 mm，即叠合板最小厚度不宜小于120 mm。对小开间的住宅楼板，大多数现浇板板厚100 mm就足够，采用叠合板后各层楼板均加厚20 mm，楼面恒荷载增大50 kg/m2左右，荷载的增加对梁板柱基础配筋的增大，混凝土用量的增多，都造成造价不降反增的局面。板跨小板厚大，板中钢筋的抗拉性能得不到充分利用，对叠合板性能也有较大浪费，没发挥出叠合板优势。

为充分利用叠合板中钢筋的抗拉性能，建筑在平面布置时，单向板按1/30考虑，双向板按1/35考虑，跨度单向板不宜小于4.2～4.8 m，双向板不宜小于5.4～6 m，是较为经济的作法，可作为设计参考。若板跨更大,叠合板厚加大，现浇层加厚,整体刚度更高，水电管线预埋也更容易，叠合板的优势体现更明显。

2.3 预埋电管对叠合板厚度的影响

叠合板中不可避免的会有电气管线预埋敷设在现浇层中，有时集中于某一处的管线多达7～8根，这些管线直径多为15～32 mm，穿梁而过，甚至立体交叉。工地上常看到走板穿梁的电管预埋如图2所示。

图2 楼板的电管预埋

若为普通现浇板，板厚100 mm的范围内预埋只需避免立体交叉穿越对板的削弱即可。现采用叠合板，现浇层仅60 mm，板面保护层15 mm，除去板面负筋三角桁架空间仅40 mm左右。若电管并排穿桁架，施工的排管和操作会耗费大量人工和时间。线管交叉位置，现浇板被削弱地过薄甚至影响钢筋保护层厚度。在穿梁位置,梁钢筋需直径16 mm以下方可穿过，否则线管需弯折；若梁钢筋为双排，且用至25 mm直径,可能还存在线管无法穿过的困难，见图3。施工上确实存在的困难在设计中也应有所考虑，现提出三种可行方法：一是将现浇层加厚10 mm,增大走管空间，但会造成结构自重和成本的再增加；二是将梁加高10 mm并上翻，梁面抹灰减少10 mm，保证电管的顺利穿梁，见图4；三是若有剪力墙，由于墙钢筋间距较大，可考虑将穿梁的管线走向改为穿剪力墙。

图3 管线弯折穿梁

图4 梁加高并上翻

3 叠合板出现裂缝的认识

从理论上讲，工厂生产出符合标准的预制板，在搅拌、温控、养护和堆放上都比施工现场便于管理和控制，出厂产品质量有保证。但从实际工程情况来看，有些预制板在送到工地时已出现不同程度的裂纹，在经过工地堆放和吊装后，到达安装点时可能出现更多裂缝。这一现象的出现主要原因在于工人依然沿用普通现浇板的工人，没经过专业培训，工人水平和素质不高，施工现场各方管理混乱，材料的不合理堆放、频繁吊装或吊装点不正确，导致预制板出现不同程度的裂缝。但并非在安装前出现裂缝，预制板就报废，根据裂缝的发展程度、裂纹宽度和深度作出合理判断，也是设计需要把控的关键点。

虽然预制板是工厂生产的产品，但依然是普通混凝土构件。由于板厚较薄，整体刚度不大，混凝土干缩有可能产生不规则细裂纹(龟裂)，一般出现在板中部，细而无规律，淋水会渗水，此类裂纹在叠合板的现浇层浇筑后，混凝土的水泥浆将自动下渗填补裂纹的缝隙，裂纹会自行愈合，不影响预制板的性能，也无需作额外性能检测。

若在运输、吊装等过程中出现了较易辨识的通长裂缝，则需对裂缝进行评估并采取相应措施后再继续使用。

若板缝在拼装前出现上下裂通的裂缝，且裂缝宽度大于0.5 mm，则需评估该板是否应报废。

对于住宅建筑，即便板本身带裂缝工作不影响其安全性能，但在集中用水区域，若因为裂缝或双板拼缝位置渗水，会对房屋的使用造成一定影响，故建议厨卫等小开间用水区域按普通现浇板设计。

4 结论

建筑工业化的推广和使用是符合国际化趋势，是更加环保且节约的技术方式。由于受国内现有生产水平、工人专业素质、经验积累等影响，还没达到预期效果。除却施工和生产方面的影响，从设计的合理性看，列举了4点建议：

(1)在叠合板选择时，单开间优选单板，次选多板拼缝。

(2)装配建筑的概念建议在项目方案阶段介入，建筑开间尺寸的设计应尽可能发挥叠合板板厚和钢筋性能的优势，将板跨考虑在4.2 m以上。

(3)现浇层内预埋电管空间小，施工难度大，应优化管线排布，尽量避免穿梁改为穿墙，若不能避开穿梁的，可考虑将梁上翻10 mm，便于电管穿过。

(4)叠合板在安装前不可避免出现不同裂缝时，应合理判断，并提出处理意见。