全预制板在装配式高层住宅建筑中的应用探讨

徐其功，刘俊臣，李 娜

（广东省建科建筑设计院有限公司 广州 510010）

0 引言

在装配式住宅建筑中，叠合楼板是预制底板加现浇层的形式，预制底板可做模板使用，取代现浇混凝土楼板所需的底膜；板底面表观质量好，不用找平砂浆；可以相对减少支撑。但叠合板也存在不足，通常楼板比现浇板厚，一般住宅叠合板厚度为130～150 mm；预制底板只能解决模板和板底钢筋的问题，板顶钢筋仍需要现场铺设；预制板中设置的桁架钢筋，造成现场预埋管线施工困难；叠合板中预制底板一般仅厚60 mm，在起吊、运输过程中容易产生挠曲和裂缝，且安装时仍需要大量支撑。

楼（屋）盖是建筑结构的重要组成部分，承担了楼面的恒、活荷载，同时协调主体结构抗侧力体系共同作用抵抗水平力，保证结构整体性能和水平力的有效传递。显然，楼板与梁、墙的连接整体性和牢固性显得尤为关键。全预制板取消了现浇层后，仅连接结点处通过现浇连接。针对以上问题，以佛山某工程为依据，对全预制板进行全面的计算和研究。

佛山某装配式高层住宅项目，装配式方案［1］及装配式范围如图1、图2所示。

图1 装配式方案BIM三维模型Fig.1 3D BIM Model of Fabricated Scheme

图2 装配式范围立面示意图Fig.2 Elevation of Fabricated Range

外墙为铝模全现浇混凝土墙，剪力墙结构，抗震设防烈度7 度（0.1g），场地类别Ⅲ类，特征周期Tg=0.45 s，抗震等级二级，基本风压0.6 kN/m2，地面粗糙度C类，建筑体形系数1.4，该住宅层高2.9 m，共33层，建筑总高度100 m。1、2 层为商业裙楼，裙楼为现浇结构，裙楼以上为装配式建筑。

1 全预制板的布置与连接

本工程核心筒、卫生间采用现浇板，阳台采用叠合板，其他部位采用全预制板，如图3所示。

图3 标准层预制构件布置平面Fig.3 Precast Layout Plan of Typical Floor

1.1 结点钢筋避让和连接方式

全预制板外伸钢筋与剪力墙连接较简单，但会与梁纵筋碰撞，施工现场一般采取把板钢筋上掰（见图4），待梁钢筋绑扎完成后再把板外伸钢筋掰直。这样不仅增加了施工工序，同时影响了工期和造价。

图4 全预制板施工现场Fig.4 Full Precast Slab

图5 全预制板连接结点Fig.5 Full Precast Slab Connection（mm）

由于存在新旧混凝土结合面，板面仍存在出现微裂缝的可能［3］。全预制板的使用需避免施工冷缝处出现微裂纹，应采取如下措施：①采用不收缩混凝土；②现场浇筑混凝土前，接触面的湿润、表面清理；③加强混凝土的养护等。

1.2 企口宽度确定

1.2.1 板钢筋确定

图7 板弯矩图Fig.7 Bending Moment Diagram of Slabs（kN·m/m）

1.2.2 对于客顶、房间等部位较大的板块

根据《混凝土结构设计规范：GB 50010—2015》，100%搭接时，板顶筋搭接长度为：ll=1.6la=1.6×35×6=336 mm；板底筋搭接长度为：ll=0.7×1.6la=0.7×1.6×35×6=235 mm。

考虑施工误差，客顶、房间等部位较大板块的企口宽度取为350 mm。

1.2.3 对于厨房、过道等部位较小的板块

根据《混凝土结构设计规范：GB 50010—2015》第8.3.2 条第4 款，设计计算配筋面积/实际配筋面积≤0.5，可取修正系数为0.5。

板顶筋搭接长度为：ll=1.6la=1.6×36×6×0.5=168 mm

此时，如仍按规范规定的la≮200 mm 来计算，搭接长度ll=1.6×200=320 mm，这样对于小的板块来说，需留出的叠合面偏大。

根据国标图集《装配式混凝土结构连接节点构造：15G310-1》中B1-1 至3 后浇带形式拼缝，当纵筋末端采用弯钩连接时，其搭接长度可取为la。由此对于厨房、过道等部位较小的板块，边缘部位板上部搭接长度取la，企口宽度取为200 mm。

2 全预制板影响分析

2.1 楼板对结构整体性的影响

考虑楼板平面内无限刚和楼板刚度为零两种极端情况下的影响分析［4］，采用盈建科结构计算软件进行结构整体计算，对比结果如表1所示。

表1 指标对比Tab.1 Index Comparison

计算模型1：常规模型和传统计算，按刚性楼板假定。

计算模型2：全预制板自重换算成恒载并按0 mm板厚输入，如图8 所示。完全不考虑全预制板楼板平面内刚度，计算时不采用刚性楼板假定。

图8 计算模型2Fig.8 Computational Model 2

同时对比配筋计算结果，仅个别墙肢配筋有变化，变化幅度在10%以内。可见，即使是最不利的不考虑全预制板楼板平面内刚度状态，结构的整体性能也能很好地符合规范的各项性能指标要求，且其与刚性楼板假定的计算结果区别不大。

2.2 全预制板拼接处平面内抗剪承载力验算

2.2.1 持久设计状况［5，6］

采用弹性楼板计算模型，经计算分析，风荷载控制时，第10 层核心筒周边楼板A-A 剖面处平面内剪力最大，核心筒部位楼板平面内剪力分布如图9所示。A-A剖面处楼板平面内总剪力为393.89 kN。

图9 风荷载控制时，第10层楼板面内剪力Fig.9 Under Wind Load Control，the In-plane Shear Force of the 10th Floor（kN/m）

由于目前没有相关规范对楼板平面内的抗剪承载力给出计算方式，参考行业标准《装配式混凝土结构技术规程：JGJ 1—2014》，关于叠合梁竖向接缝受剪承载力设计值计算公式，对楼板平面内抗剪承载力进行估算［7］。

持久设计状况下楼板平面内抗剪承载力（kN）：

地震设计状况下楼板平面内抗剪承载力（kN）：

式中：Ac1为叠合梁端截面后浇混凝土叠合层截面面积（mm2）；fc为预制构件混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）；fy为垂直穿过结合面钢筋抗拉强度设计值（N/mm2）；Ak为各键槽的根部截面面积之和（mm2）；Asd为垂直穿过结合面所有钢筋的面积，包括叠合层内的纵向钢筋（mm2）。

计算区域的楼板总长7 800 mm，板宽7 000 mm，以最不利状态，仅考虑企口处40 mm 厚预制底板的抗剪承载力。板顶筋、底筋均为6@100，钢筋面积为28.3×70×2=3 962 mm2/m。4根梁伸入支座的纵筋总面积为6 354 mm2，梁配筋及截面如图10所示。

图10 第10层核心筒处梁配筋平面Fig.10 Beam Reinforcement Plan of the 10th Floor

持久设计状况：

2.2.2 地震设计状况［8］

经计算分析，地震荷载控制时，同样在第10 层核心筒周边楼板A-A剖面处平面内剪力最大，核心筒部位楼板平面内剪力分布如图11 所示。A-A 剖面处楼板平面内总剪力为394.42 kN。

图11 地震荷载控制时，第10层楼板面内剪力Fig.11 Under Seismic Load Control，the In-plane Shear Force of the 10th Floor（kN/m）

地震设计状况：

综上，梁加全预制板的总抗剪承载能力有足够富余。当核心筒周边的楼板抗剪承载力不满足计算要求或要求较高时，可将核心筒周边楼板设计为现浇板或叠合板。

3 管线问题处理

本工程实施管线分离，部分管线在天花造型位置处设置，如图12 所示。全预制板板底灯具所需的线管、线盒等，在预制构件厂生产时直接预埋在板内。

图12 标准层管线示意图Fig.12 Pipeline Diagram of Typical Floor

4 造价对比

以图3中全预制板和后浇带板拼缝为计算对比范围。①全预制板方案，全预制板厚110 mm，配筋双层双向6@100；②叠合板方案，相应的全预制板替换为叠合板，叠合板预制层厚度60 mm，现浇层厚度70 mm，配筋底筋双向8@200及板支座处配筋8@200。依据《广东省房屋建筑与装饰工程定额》（2018）［8］，综合考虑各因素，造价对比如表2所示。

经初步对比，全预制板方案单价为355 元/m2，叠合板方案单价为365 元/m2，全预制板相比叠合板在造价方面更具有优势［9］。

5 结论

⑴ 在住宅建筑中，叠合板板厚一般比设计板厚较厚，全预制楼板可按照楼板的设计厚度进行预制，厚度与传统楼板相同；全预制板整体性强、受力性能好，吊装、运输等不易开裂、变形，可以真正减少支撑，同时提高吊装效率。

表2 2种方案的造价分析Tab.2 Cost Analysis of Two Schemes

⑵本工程全预制板拼接处平面内抗剪承载力验算均能满足计算要求。当核心筒周边的楼板抗剪承载力不满足计算要求或要求较高时，可将核心筒周边楼板设计为现浇板或叠合板。

⑶装配式建筑中分离管线可设置在天花造型位置，预埋管线可埋至全预制板周边企口叠合层处。

⑷全预制板比叠合板在造价方面更具优势。