浅谈混凝土钢筋桁架叠合楼板的设计应用

【摘要】主要介绍钢筋桁架叠合楼板常见设计方式，连接节点，注意事项。

【关键词】装配整体式混凝土结构;楼盖设计;叠合楼板

伴随着国家大力推进生态文明建设，精益建造企业转型升级，劳动力转型升级;装配式建筑实施“五化一体”的全产业链运营模式，能达到高质高效建造和节能环保的目的，是建筑工业化的必然发展方向。混凝土钢筋桁架叠合楼板作为装配式建筑的一个常见元素，在实际工程中节点连接及构造做法种类繁多，对其受力特性、拼缝质量及生产施工便捷性等问题常常困扰设计人员;本文根据作者多年的工程经验，探讨混凝土钢筋桁架叠合楼板在设计阶段的应用及生产施工过程应注意的问题。

1、钢筋桁架叠合楼板的技术要求

1.1 钢筋桁架叠合楼板应用规定[1]

高层装配整体式混凝土结构中，楼盖应符合下列规定：（1）装配整体式结构的楼盖宜采用叠合楼盖，结构转换层、作为上部结构嵌固部位的楼层宜采用现浇楼盖。（2）屋面层和平面受力复杂或开洞较大的楼层宜采用现浇楼盖，当采用叠合楼盖时，楼板的后浇混凝土叠合层厚度不应小于100mm， 且后浇层内应采用双向通长配筋，钢筋直径不宜小于8mm， 间距不宜大于200mm 。实际项目中除上述规定外，一般采用现浇楼盖的部位为：通过管线较多的楼板，如电梯间、前室;局部下沉的不规则楼板（如卫生间）。

1.2 钢筋桁架叠合楼板受力规定[2]

（1）钢筋桁架预制板混凝土强度等级不宜低于C30。（2）叠合板的预制板厚度不宜小于60mm， 后浇混凝土叠合层厚度不应小于60mm ，通常考虑桁架钢筋内部走管及支座面筋的要求，后浇混凝土叠合层的厚度不小于70mm。跨度大于3m 且小于6m的叠合板，宜采用钢筋混凝土析架筋叠合板。（3）叠合楼板的平面内抗剪、抗拉和抗弯设计验算可按常规现浇楼板进行设计。（4）钢筋桁架叠合楼板可根据接缝构造、支座、长宽比按单向板或双向板设计。a.当预制板之间采用分离式接缝时，宜按单向板设计，计算中应注意楼板导荷方式及支座条件的修改，此时预制底板板端支座处受力钢筋宜伸入支座，板侧支座处受力钢筋考虑生产施工的便捷性，可不伸入支座，但为保证楼面的整体性和连续性，应在未出筋支座处附加钢筋。b.当采用分离式接缝做法且后浇层厚大于75mm，设置有钢筋桁架并配有足够数量的接缝钢筋时，此时可按整体式接缝的双向板进行设计。c.对长宽比不大于3的四边支撑叠合板，当其预制板之间采用整体式接缝或无接缝时，可按双向板设计。

1.3 钢筋桁架的技术要求[2]

（1）桁架钢筋应沿主要受力方向布置（一般即指钢筋桁架预制板的长边方向）。（2）钢筋桁架距板边不应大于300mm，间距不宜大于600mm。（3）钢筋桁架弦杆钢筋直径不宜小于8mm，腹杆钢筋直径不应小于4mm。（4）桁架钢筋弦杆混凝土保护层厚度不应小于15mm。

2、钢筋桁架叠合楼板拆分设计应用

2.1 钢筋桁架叠合楼板拆分尺寸要求

钢筋桁架叠合楼板尺寸主要受两大因素影响，第一，工厂自动化流水线作业平台，目前国内通用的流水线作业平台宽度为3.2m，考虑平台两侧模具的固定，可供生产的最大叠合板尺寸为3.0m;第二，运输条件的限制，目前国内对于超限车辆的规定大致如下：总高不超过4m、总宽度不超过2.5m、总长度不超过18m;超过以上任意一项均属于超限运输，构件运输时应根据所行驶路线提前提出申请。根据各地的政府鼓励发展装配式的政策，对于构件运输同样给予了一定的放宽条件，但由于目前道路最宽的车道仅3.75m，最大的桥隧净空高度仅5m，通常的平板拖车台面高度为1.1m，故构件运输时的最大尺寸总高度不应超过3.9m，总宽度不应超过3.75m;综合考虑以上两大因素，构件的总宽度不大于3m，总高度不大于3.9m，总长度不大于8.4m。

2.2 钢筋桁架叠合楼板受力分析应用

根据现有的技术规范图集要求，目前钢筋桁架叠合楼板搭接方式主要有两大类，第一，是采用分离式接缝的单向板设计;第二，是采用整体式接缝或无接缝的双向板设计。以上两种设计方法均存在一定的优缺点，a.按单向板设计一方面会对传统施工图设计有一定的影响，增加相应的工作量，较双向板设计会有相应的成本影响;同时对于后浇的整体叠合楼板受力性能是介于双向板与单向板之间，对于长宽比小于2的双向板，如按单向板进行拆分，在拼缝连接位置易造成跨中弯矩无法有效传递，甚至造成板底开裂。b.按双向板进行设计，按规范及图集要求，双向板四边支撑位置均应伸出钢筋与支座连接;四边出筋一方面会降低构件生产的施工效率，模具四边均应考虑钢筋开槽和浇筑封堵;另一方面四边出筋在施工现场吊装过程，易造成出筋与梁钢筋碰撞，安装效率降低。

综合目前拆分中存在的问题，从安全便捷经济合理的角度出发，可结合双向板与单向板的综合条件进行拆分，按照规范要求，钢筋桁架叠合板后浇层厚度大于75mm，且配有足够数量的接缝钢筋保证楼板传力性能的时，分离式接缝可按双向板进行设计，此时仅需在主要受力方向的板端支座伸出钢筋，板侧支座钢筋采用后浇层受力搭接的方式进行连接，从而便于生产施工。为确保对边出筋桁架叠合楼板受力性能，需基于以下两点进行设计：a.设计过程对于长宽比小于3的楼板，需进行单向板导荷计算，与双向板计算结果取包络值设计;b.叠合板拼缝位置需按实际后浇层厚度进行承载力计算，配置相应的拼缝钢筋，保证楼板传力的连续性及整体性。

采用双向板设计单向板复核，在安全的前提下保证生产施工的便捷性，提升装配效率。可以从以下几方面找到相应依据：a.行业规程《装规》第6.6.5条關于楼板受力及连接性能的介绍;b.《预制混凝土建造作业守则（香港2016）》中关于叠合板密拼整体式接缝连接做法，板端伸出钢筋连接，板侧采用受力搭接的方式进行连接;c.《钢筋桁架混凝土叠合板应用技术规程》报批稿及相关单位的试验数据，表明按照本规程的相关密拼式整体接缝，可保证楼板传力的连续性和整体性。故在满足上述规定的前提下，预制钢筋桁架底板仅两端出筋，板侧采用受力搭接的形式可确保钢筋桁架叠合板整体受力性能介入单向板与双向板之间，同时可提升装配效率。

3、钢筋桁架叠合楼板的设计注意事项

（1）钢筋桁架排布遵循沿预制底板长边方向，加强预制底板的生产运输吊装过程的整体刚度;（2）钢筋桁架可以采用《桁架钢筋混凝土叠合楼板（60厚底板）》15G366-1中桁架钢筋排布做法（即受力主筋与桁架钢筋平行布置，且布置与次受力钢筋之上，此时在结构计算时需按实际保护层厚度计算配筋），也可采用桁架钢筋与主受力筋平行布置的方案（此时次受力筋布置在主受力筋与桁架筋顶部，制作钢筋网片的过程需从桁架中部穿过，生产效率降低）：（3）接缝位置须留置在结构次要受力方向，对于双向板应避免接缝留置在受力较大部位。

结语：

综上所述，对于长宽比小于3的叠合楼板，设计采取按双向板设计、单向板复核的设计方法更接近实际受力状况，同时可保证接缝位置力的有效传递;对于接缝位置采取便捷可靠的密拼整体式接缝做法，可大大提高装配效率，节省资源，充分体现装配式建筑的优越性。装配整体式混凝土结构的设计，应是在保证安全的前提下，充分考虑方案的易施工性。高效施工的前提是有适于高效施工的结构，智能建造的前提也是有适于智能建造的结构。“好”的设计，方有“好”的施工。

参考文献：

[1]GB/T51231-2016.装配式混凝土结构建筑技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2]JGJ1-2014.装配式混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]15G310-1～2.装配式混凝土结构连接节点构造（2015年合订本）[S].北京：中国计划出版社，2015.

作者简介：

赵羽中（1988.07-），男，本科，工程师，主要从事结构设计工作。