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谈带肋混凝土叠合楼板深化设计施工

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摘要:通过对楼板的尺寸进行分割及荷载计算,再运用标准图集进行选型,从而确定预应力混凝土叠合楼板的规格及配筋。深化设计完成后由工厂进行预制构件的生产。在施工之前要规划叠合楼板的堆放区,并应综合考虑塔吊起重量、运输道路、构件数量等因素。预应力混凝土叠合楼板的施工过程应从吊运、安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护、成品保护等方面进行过程管理,对每一个施工过程进行细致分析,并制定具体的操作措施。叠合板体系可无需使用木材及模板等材料,对钢管的使用量大大减少,同时也可减少劳动力需求并缩短施工周期。解决了这项新技术在施工中的应用问题。

关键词:预制带肋混凝土叠合板;深化设计;荷载;吊装

1工程概况

兰州铁路局西客站安置房项目3#楼工程为地上34层剪力墙结构-叠合板体系建筑,楼板设计为预制带肋混凝土叠合板,单体建筑叠合板使用面积9000m2。预应力混凝土叠合板由项目部进行深化设计后交由专业预制构件生产厂家生产,项目部进行存放、吊装及叠合层施工。叠合楼板由预制带肋混凝土叠合板及叠合层组成。叠合板吊装完成后进行叠合层钢筋绑扎及混凝土浇筑。预制带肋混凝土叠合板取代了模板,并充当楼板的下部受拉区段。预制带肋混凝土叠合板是采用预制预应力混凝土带肋底板并在板肋预留孔中布置横向穿孔钢筋,再绑扎叠合层钢筋(楼板支座负筋),最后浇筑混凝土叠合层形成的装配式整体楼板。本工程所用叠合板为预应力构件,叠合板厚30mm,主筋采用预应力螺旋肋钢丝。本工程的叠合楼板用的是2008年国家科技进步二等奖“新型装配整体式楼盖体系的关键技术及应用”中的专利技术。

2预应力混凝土叠合楼板深化设计

2.1设计概述

根据图纸要求,由兰州铁路局西客站安置房项目部对叠合楼板进行深化设计,再报设计院审批完成后开始施工。预制带肋混凝土叠合板参照《甘11G13》图集进行深化设计,并应满足相关要求。设计时应将双向叠合板等效为双向同性板进行计算,采用双向叠合板的简化弹性计算方法。装配式结构深化设计除应满足承载力、荷载等设计要求外,还应考虑施工现场环境因素,如:场地布置情况、道路运输条件、起重设备起重量、现场实际情况、机电管线优化、构件应力分布等。较大的预制构件道路运输不便,且自重较大对起重吊装设备有更高的要求,由此增加施工成本。深化设计时应依据楼板尺寸、荷载强度对每一块楼板进行独立设计。以一块4000mm×3000mm的楼板为例,进行深化设计及施工全过程描述。

2.2预制带肋底板规格选择

4000mm×3000mm的楼板尺寸较大,运输不便,预制带肋底板可拆分成几段进行生产安装。预制带肋底板标志宽度有:单肋板为400mm、500mm,双肋板为1000mm,根据房间的开间及进深尺寸,可采用单肋板与双肋板相结合的布置方式。根据《甘11G13》图集节点详图要求,当叠合板支撑在现浇混凝土梁上时,叠合板长边方向应锚入现浇梁20mm以上;当叠合板支撑在现浇混凝土剪力墙上时,叠合板长边方向应锚入剪力墙15mm以上。两种情况下叠合板短边都无需锚入现浇梁或剪力墙。叠合板短边方向加工时缩小10mm以便施工吊装。本工程叠合板长3040mm,宽990mm。当叠合板跨度小于3300mm时,带肋混凝土叠合板板厚30mm、肋高55mm、肋宽100mm。

2.3预制带肋混凝土叠合板配筋选型

预制带肋混凝土叠合板规格尺寸确定完成后根据楼面荷载,选取配筋。楼面承受荷载标准值为:楼板面层、吊顶等自重荷载标准值为1.5kN/m2,卧室及客厅楼面可变荷载为2.5kN/m2,厨房卫生间楼面可变荷载为2.0kN/m2。楼面外加荷载设计值为:根据板跨和外加荷载设计值从《甘11G13》图集选用表中选择如下。(1)叠合板端跨内支座及中间跨支座负弯矩筋选用HRB400级直径8mm钢筋,间距200mm。(2)双肋混凝土叠合板预应力主筋选择8根直径5mm低松弛消除预应力螺旋肋钢丝;双肋底板短边分部钢筋取HRB400级直径6mm钢筋,间距200mm,板肋分部钢筋取2根HRB400级直径6mm钢筋。预制带肋混凝土叠合板配筋平面图如图1所示;预制双肋混凝土叠合板1-1剖面图如图2所示。图中①代表预应力主筋,②代表短边分部钢筋,③代表板肋分部钢筋。(3)板端附加短钢筋选用Φ8@100,长度为560mm,板端附加短钢筋与胡子筋排板方向应交替布置,如图3所示。预制带肋混凝土叠合板应与现浇墙、梁以及叠合层板采取有效的连接构造,保证叠合板在结构受力中发挥出相应作用,并可有效抵抗地震荷载。(4)板端附加短钢筋选用Φ8@100,长度为560mm,板端附加短钢筋与胡子筋排板方向应交替布置,如图3所示。预制带肋混凝土叠合板应与现浇墙、梁以及叠合层板采取有效的连接构造,保证叠合板在结构受力中发挥出相应作用,并可有效抵抗地震荷载。

3预制带肋混凝土叠合楼板的制作与运输

3.1制作生产

对预制叠合板的设计、生产、施工应进行一体化研究,结果证明,为确保装配式建筑的建造质量,需要整合全产业链的资源,产业链上各企业要密切配合、共同协商。预应力混凝土叠合楼板采用钢模板生产线生产方式。主要材料有:直径5mm的低松弛消除应力螺旋肋钢丝、HRB400级直径6mm钢筋,强度等级为C40的混凝土。叠合板预应力筋采用先张法施工,张拉锚具两端应有安全防护措施。受张拉的钢丝板端胡子筋每端外露长度不小于150mm,预应力钢丝在板底的混凝土保护层厚度为15mm,预应力钢丝放张必须在混凝土立方体抗压强度达到设计强度等级值的75%后方可进行。混凝土浇筑过程中采用平板振动器振捣,预制构件不得出现蜂窝麻面现象。此外,预制带肋混凝土叠合板的上表面应做成凹凸差不小于4mm的粗糙面,以便叠合层混凝土与叠合板结合。混凝土成型终凝后的构件和所取留的同条件试块,在蒸汽或自然养护下覆盖洒水养护不应少于7d,此期间应做好成品保护工作。

3.2叠合板运输

预制带肋混凝土叠合板在运输、吊装、安装时,其混凝土立方体抗压强度应达到设计强度等级的100%。在施工过程中应做好各阶段施工进度计划及物资需求计划,保证叠合板供应满足施工进度需求,由于叠合板运输时强度要达到100%。西客站安置房项目部要求叠合板等预制构件运输时应使用专用运输支架,并设置阻尼橡胶垫做支座。工程应用表明,无损运输措施显著降低了大型构件的变形及振颤响应,大幅减少了预制构件的破损率。项目部应对运输道路路况提前考察,确定是否存在限行、限高、限重的情况,如果存在问题,需及时调整运输线路或对构件尺寸进行优化。场内运输需考虑运输车辆转弯半径、起重设备最大荷载及临时道路混凝土强度及厚度,防止因车辆摇晃导致构件碰撞、扭曲和变形。西客站安置房项目部按照节点工期要求,编制了预制带肋混凝土叠合板供需计划,并且综合考虑了道路运输时间及风雨天气等影响因素。项目部对场内及场外道路进行了规划,由于临时道路宽度仅4m,故设计了环形线路保证车辆通行。项目部对临时道路进行了硬化处理,保证车辆通行时不摇晃,最大限度地保证叠合板运输过程中的成品保护。

3.3叠合板堆放

预制带肋混凝土叠合板的现场堆放本着“用一备一”的原则进行场地规划。主楼每层需预制带肋混凝土叠合板300m2,两层叠合板约600m2,叠合板叠放高度不超过7层,叠合板堆放场地投影面积约为85.7m2。考虑到叠合板堆放和吊装时要有足够的施工操作面,故项目部规划了200m2场地作为叠合板堆放区。项目部针对叠合板的堆放制定了专项方案。首先,叠合板堆放区采用混凝土硬化处理,场地平整、坚实、并有排水措施。其次,项目部对每一块叠合板进行编号,规划堆放位置,按照施工计划分类存放。由于预应力混凝土叠合板厚度仅3cm,容易因撞击或堆放吊装不合理产生细小裂缝影响施工质量,项目部对叠合板堆放做了如下要求:叠合板距离两端20cm处设置垫木,当叠合板长度小于3.6m时,跨中垫一条木垫板;当叠合板长度大于3.6m时,跨中均匀布置两条垫木。叠合板堆码高度不超过7层,每层垫木上下应对齐,解决了叠合板的运输及堆放等问题,才能为叠合板的吊装施工打下基础。

4预制带肋混凝土叠合板吊装施工

4.1施工阶段验算

预制带肋混凝土叠合板施工吊装之前应进行施工验算,叠合板吊装时考虑动力系数1.5。底板施工阶段承载力验算时荷载按叠合板自重加1.0kN/m2的施工可变荷载。预制带肋底板按简支受弯构件、承受均布荷载考虑,跨中弯矩设计值式中,G1k为预制带肋底板自重和叠合层自重标准值;Q1k为后浇的叠合层混凝土强度未达到设计值之前的可变荷载标准值,取1.0kN/m2的施工荷载。

4.2吊装作业

叠合板的吊装与现浇结构散拼模板安装有着本质的区别。预制带肋混凝土叠合板吊装施工前,项目部根据其特点,对吊装人员进行了专项安全教育及技术交底。同时,预制构件应按照施工方案吊装顺序提前编号,吊装时严格按编号顺序起吊。为保证预制带肋混凝土叠合板吊装过程中每个吊点受力均匀,项目部制作了专用横梁式吊具,吊具有4根长度相同的吊索。吊装时吊索与构件的水平夹角不宜小于60°,最不利情况下不应小于45°。叠合板起吊应采用慢起、快升、缓放的操作方式,构件吊装校正,可采用起吊、静停、就位、初步校正、精细调整的作业方式。安装预制带肋混凝土叠合板前应首先对支撑架体顶面标高及平整度进行检查。吊装就位后,应对相邻两块叠合板接缝高差进行校核,当叠合板板底接缝高差大于2mm时,应将叠合板重新起吊,调节托座后再安装就位。叠合楼板属于水平类构件,安装时严格检查标高及相邻两块板接缝平整度。预制带肋混凝土叠合板胡子筋应锚入梁内150mm以上,故吊装及运输过程中应采取措施对叠合板胡子筋及短向附加钢筋进行保护,避免重复弯折影响强度,以满足施工锚固要求。

4.3叠合层施工

预制带肋混凝土叠合板叠合层钢筋绑扎前应清理干净叠合板上的杂物,根据钢筋间距弹线绑扎,叠合层钢筋绑扎过程中,应注意避免局部钢筋堆载过大。叠合层混凝土浇筑前应清除叠合面上的杂物、浮浆及松散骨料,浇筑前应洒水润湿,洒水后不得留有积水,浇筑时宜采取由中间向两边的方式,叠合层与现浇构件交接处混凝土应采用平板振动器振捣密实,混凝土布料时要求布料均匀,避免局部堆载过大,布料堆积高度应按照叠合层厚度加施工可变荷载1.0kN/m2的规定进行控制。叠合层混凝土浇筑完毕后应养护14d。待叠合层混凝土强度达到设计强度的70%后方可拆除支撑,当板的标志跨度大于4.5m时,叠合层混凝土强度达到混凝土设计强度100%时才可拆除下部支撑。

5结语

在国家大力发展装配式建筑的背景下,湿作业将逐步退出历史舞台。预应力混凝土叠合楼板作为装配式建筑的一部分也将得到长远的发展。兰州铁路局西客站安置房项目对预制带肋混凝土叠合楼板进行深化设计,同时考虑了道路运输、场地堆放及起重设备起重量等因素,施工吊装过程中严把过程控制,攻克了这一新技术关。

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作者:李桢旺 单位:中铁二十局集团

谈带肋混凝土叠合楼板深化设计施工责任编辑:张雨    阅读:人次
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