适用装配式住宅的无支撑叠合楼板研究

文/吴灿阳、孙宇波、杨光芒、刘世辉 中建科技湖南有限公司 湖南长沙 410000

近年来，国家大力推动装配式建筑大力发展，许多企业和机构也对装配式建筑做了大量研究性工作，取得了不错的效果。但较现浇结构而言，在当前的管理理念、经营模式而言，目前的装配式建筑的 成本控制还有大量空间。目前装配式建筑主要集中在地产板块，据文献[1]描述，装配式剪力墙住宅结构土建工程费用每平米较现浇结构增加近750元，高出现浇结构12.26个百分点，其主要体现在构件制作、运输、吊装以及支撑等费用的增加。尤其值得注意的是，对于支撑而言，由于目前的设计思路还是由传统设计改为装配式设计、现场支撑方案设计等等因素导致装配式建筑的支撑相对于现浇结构而言并没有明显的减少。

从经济性的角度出发，改进的思路可以分两种，一种思路是保留原来支撑的情况下，尽量去除桁架钢筋的存在，我们可以称之为“节约型”；另一种思路是尽量发挥桁架钢筋的作用，做到减少，甚至去除支撑，我们称之为“投资型”。

1、无支撑叠合楼板

叠合楼板由预制混凝土层、钢筋桁架、底板钢筋构成。目前对于桁架钢筋的认识仅限于加强叠合楼板整体刚度（吊装时减少开裂的现象）、加强叠合面的抗剪能力。规范对于桁架钢筋的间距要求也仅为距边小于300、桁架钢筋间距不大于600。叠合楼板施工时按“一次叠合受力结构” 考虑，预制叠合楼板吊装到位后，在其下设置支撑结构，预制楼板部分仅考虑模板作用，偏于保守。

目前住宅项目户型设计，考虑卧室、客厅需求的统一，一般而言，其开间都在4500mm以下。这为无支撑叠合楼板的实现提供了建筑上的可能性。

无支撑叠合楼板，考虑将预制部分作为后浇混凝土的模板和支撑，承受施工期的荷载，其主要包括预制楼板自重、叠合层的自重以及本阶段的施工荷载。待后浇混凝土达到设计强度，叠合构件按整体结构计算，承受施工阶段和使用阶段的最大荷载。整个构件受力是两个阶段，故称为“二阶段受力叠合结构”。

2、预制叠合楼板中性轴

假定构件符合平截面假定，假定构件受压混凝土、受压钢筋、受拉钢筋处于弹性状态，不考虑混凝土的受拉作用。

2.1 中性轴在预制板上

由于不考虑混凝土的受拉作用，则由受拉钢筋和受压钢筋对中性轴面积矩相等的条件可得：

2.2 中性轴在预制楼板下

不考虑混凝土的受拉作用，考虑混凝土受压作用，则由受拉钢筋、受压钢筋、受压混凝土对中性轴面积矩相等的条件可得：

3、预制叠合楼板短期刚度计算

考虑纵向钢筋、混凝土预制层对截面刚度的作用，假定构件符合平截面假定，假定构件受压混凝土、受压钢筋、受拉钢筋处于弹性状态，不考虑混凝土的受拉作用。由以上假定，分别对受压钢筋处和受拉钢筋处求矩[2]，可以得到下式：

4、叠合前预制叠合板弯矩计算

根据《混凝土结构设计规范》[3]附录H，后浇的叠合层未达到强度设计值之前，荷载由预制构件承担，预制构件按简支构件计算；荷载包括预制构件自重、预制楼板自重、叠合层自重以及本阶段的施工荷载。

根据《混凝土结构设计规范》7.2.1条，混凝土构件挠度计算按准永久组合取值，准永久值系数取为0.4。

5、算例

4500mm跨度，以中建玥熙台项目5、6、8、9栋为例，传统设计板厚为130mm，板底筋为8@100.按传统的建筑工业化来拆分设计，预制层60、现浇层70（6+7），桁架钢筋高度70mm,如下图所示：

现将桁架钢筋高度加高至120mm，预制层120mm、现浇层40（12+4），上弦杆钢筋为12mm，下弦杆钢筋为10mm，腹杆钢筋为6mm,桁架钢筋间距为200mm，如下图

中性轴计算：假定中性轴在预制楼板内

将具体数据带入公式中得到：

弯矩计算：

挠度计算

结语：

本文从适用装配式住宅的建筑条件下出发，从几何关系、物理关系分析了桁架叠合楼板的短期刚度，并通过算例计算了典型跨度的叠合楼板在第一阶段受力状态下的挠度，为实现无支撑叠合楼板提供了计算方法和资料。