预制板槽型连接装置研究

钱至棽

(福建省厦门第一中学 福建厦门 361003)

0 引言

近年来，我国的装配式建筑发展方兴未艾，但楼板施工工艺的进步还不大。为保证楼板的整体性，装配式建筑楼板普遍采用预制板加叠合层的做法，预制板仅起到叠合层混凝土底模的作用，楼板上半部分的施工仍需现场绑扎钢筋、浇筑混凝土。其次，预制板相互间的连接采用“胡子筋”搭接方式，在生产、施工的各个环节都极易被有意无意破坏，达不到设计要求。

对于建筑楼板的传统施工方法，建设者们也进行了较多探索，但大都没有改变叠合楼板做法，只是改进了梁板连接方式[1-3]。查阅近年公开的专利文献可知，相关方面的专利或多或少存在相邻预制板咬合困难、销钉不易定位，且采用新型连接方式存在用钢量增加量大、二次浇筑混凝土量大等缺点。

能否将楼板在工厂一次预制到位，现场只需进行预制板的安装固定？经过不断摸索，笔者研发了“预制板槽型连接装置”，以下是该装置的总体思路、实施方案、有益成效、设计实例简述。

1 总体思路

当前的预制板生产技术相对成熟，能做到大批量、自动化生产，成品质量有保证。将普通的钢筋混凝土楼板分解成标准板块，在工厂一次成型。预制板运到现场后，用一种搭扣将预制板拼接起来。

需要解决的问题主要是连接问题，即如何实现预制板之间的连接，以及板梁之间的连接。总体思路是预制板设置搭扣，并采取特殊的预制板布置方式，使梁及其两侧预制板通过搭扣的耳板、销钉及梁顶栓钉、梁顶钢筋、后浇自密实混凝土连成整体，实现三者间的有机连接。

2 实施方案

该装置如图1所示，由搭扣、锚筋、销钉组成，搭扣、锚筋成对预埋于预制板两端。预制板现场就位后，插入销钉，浇筑拼缝混凝土，即完成楼板的施工，实现楼板与主体结构的可靠连接。下文是该装置技术方案的详细介绍。

图1 槽型连接装置散开图

2.1 各部件做法

2.1.1左、右搭扣

左、右搭扣如图2～图3所示，横断面均为槽型，右搭扣略小，可嵌入左搭扣内。搭扣由上、下耳板及立板3部分组成，可采用钢板焊接，也可采用定制槽钢制作。

图2 左搭扣三视图

图3 右搭扣三视图

上、下耳板型体尺寸相同，为轴对称梯形，外沿在不影响耳板受力的条件下削切处理成圆弧状，中间开设长圆形销钉孔，左搭扣长圆孔纵向平行于立板，右搭扣则垂直于立板。耳板的等效强度不应小于预制板对应纵向受力钢筋的设计强度，即“等强代换”后的耳板横截面有效面积不应小于板受力钢筋面积。立板为矩形，板厚应大于上、下耳板，轴对称设置2个锚筋孔。

由于预制板左、右端的搭扣是成对配置，相应地，梁两侧的预制板搭扣也是成对配置。左、右搭扣的销钉孔设计成相互垂直的长圆孔，孔径大小考虑了混凝土预埋件及混凝土预制构件的安装施工误差，可保证预制板在现场较轻松完成就位。

2.1.2锚筋、销钉

左、右搭扣各设有2根锚筋，分别插于左、右搭扣的立板上，做法如图4所示。

图4 锚筋示意图

锚筋可采用带肋钢筋制作，其直径、长度应由计算确定。锚筋由锚筋杆体、球缺锚头、螺栓锚头3部分构成。其中，位于立板处的锚筋杆体一端经熔化镦粗处理后形成球缺锚头，另一端则预先攻牙。搭扣预埋时，先将锚筋由搭扣槽口内向外插入立板上的锚筋孔，再将锚筋拉出，使球缺锚头紧贴立板，之后旋上螺母或锚固板，形成螺栓锚头。

如能保证预制板生产、运输、就位时不破坏锚筋的螺栓锚头，锚筋也可反向插入立板，将带螺纹的一端插入立板，旋紧螺母，其他做法不变。这样，只要保证锚筋定位准确，槽型搭扣可待预制板在现场就位时再安装。

销钉外形与普通铆钉相似，但端部做倒角处理，可采用常见的半圆头铆钉，并将钉脚切削倒角成型。也可采用带肋钢筋切割、熔化镦粗、切削倒角制作。有需要时，也可将销钉改为同尺寸螺栓，并配备相应尺寸螺母。

2.2 预埋做法

预制板在工厂浇筑前应预埋“槽型连接装置”。左、右搭扣成对设置，即预制板一端设置左搭扣，另一端对应设置右搭扣。搭扣应设于预制板支承端板高度方向中线，设置的数量应经计算确定，每端不少于2个，做法如图5所示。

图5 左、右搭扣预埋示意图

预埋时，先将锚筋插入立板，旋上锚筋螺栓锚头的螺栓，将搭扣放入已绑扎安放的板钢筋内，用铁丝将搭扣绑紧固定后，即可浇筑混凝土。

由于所有的预制板两端均成对设置左、右搭扣，预制板在现场安装时，梁左、右两侧的预制板正好有一对相对应的右、左搭扣一一配对，只需将梁左侧预制板的右搭扣嵌入梁右边预制板的左搭扣中，再将销钉插入销钉孔即可。

2.3 楼板整体措施

为保证楼板的整体性，在预制板的设计和预制板的排布方式等方面采取特殊做法，使梁及其两侧预制板通过搭扣的耳板、销钉及梁顶栓钉、梁顶钢筋、后浇自密实混凝土连成整体，保证楼板与钢结构的可靠连接，保证楼板水平力的有效传递。

2.3.1相邻柱网开间的预制板排板方向相互垂直

预制板采用“相邻柱网开间预制板排板方向相互垂直”的方式布置，下文举例说明。如图6所示，A、B、C、D为相邻的4个柱网开间，柱网尺寸为9m×9m，预制板尺寸为0.9m×3m。A开间预制板为东西向排板，即A1、A2、A3……支承于东西向梁上，而B开间则为南北向排板，即B1、B2、B3……支承于南北向梁上。C、D开间同理。

图6 预制板布置示意图

2.3.2同向首尾相邻的预制板错缝布置

槽型搭扣设于预制板支承端的1/4板宽处，同向首尾相邻的预制板的位置相差1/2宽度。如图6所示，A开间的预制板均搁在东西向梁上，A1、A3、A5……与A2、A4、A6……的位置均相差1/2板宽。这样，A2北端的第1个右搭扣插入A1南端的左搭扣，A2北端的第2个右搭扣插入A3南端的左搭扣，以此类推。这样，可保证预制板不会通缝破坏，保证预制板安装就位后楼板的整体性能。

2.3.3预制板长向设置企口

方式一、二做法大同小异，都是相互咬合的企口，下企口预埋有M16@400的栓钉，上企口相应位置预留栓钉孔，预制板就位后浇筑自密实混凝土固定。不同的是，方式一板横断面为“之”字形，预制板依次排开；方式二板横断面则有正T形和倒T形之分。

图7 预制板长向企口做法示意图

2.3.4局部二次浇筑混凝土

考虑到预制板尺寸一般为标准模数，而建筑开间尺寸不一定为标准模数，预制板排布后剩余的部分采用现浇。因预制板错缝布置，出现首、末块预制板为1/2板宽时，可定制异型预制板，也可局部现浇。此外，建筑的楼、电梯间以及建筑平面角部等处，是楼板水平方向的薄弱环节，也可局部现浇。这些位置范围小，混凝土数量很少，采用混凝土现浇不会干扰大面积施工作业。

由于梁两侧的预制板两两成对连接，当预制板端部对应的梁另一侧为单向预制板的长向，或为建筑外沿、楼电梯洞口边时，预制板支承端无对应的相邻预制板与其连接，可将相应的搭扣预设于梁上，实现预制板支承端的连接固定。

楼板采取上述加强措施后，可实现楼板整体性能，保证楼层水平力的有效传递。

2.4 安装就位

预制板运至现场后，即可进行吊装。先铺设一侧的预制板，再将相邻预制板吊装至对应位置。当左、右搭扣的销钉孔对齐后，将销钉插入，即完成一组连接装置的固定，其余亦然。梁板连接示意图如图8所示。

图8 梁板连接示意图(渲染)

一般情况下，预制板安装就位后，板边拼缝的混凝土不会马上浇筑，但由于预制板搭扣的销钉已插入销钉孔中，预制板已完成临时固定，所以，需要时，也可将销钉改为同尺寸螺栓，现场锁紧螺母使相邻预制板搭扣的耳板紧密结合。当完成梁板边界缝的自密实混凝土浇筑后，即完成了楼板的装配施工。

2.5 其他

该装置可用于装配式混凝土结构建筑楼板，也可应用于装配式钢结构建筑楼板。

但高中生之间应该会先问就读的高中，再问念几年级。这种问法既不是为了称呼，也不是应酬话，只是单纯想知道而已。对于想进一步认识对方而言，是一个重要且必经的阶段。

此外，该装置亦可应用于装配式混凝土建筑混凝土预制梁，除了装置各部件尺寸应按需设计外，做法与预制板大同小异，也是成对设置于梁支承端。预制梁支座两侧的预制梁，可通过搭扣两两连接(搭扣耳板可按需设置栓钉)，浇筑自密实混凝土后，即实现预制梁的连接。槽型搭扣可按实际需要水平设置(耳板水平放置)，也可竖向设置(耳板竖向放置)。2种方式各有优缺点，相对而言，耳板竖向放置更符合梁受力方式，连接处二次浇筑混凝土也更方便。

3 有益成效

上述是“预制板槽型连接装置”实施方案，该装置已向国家知识产权局申报发明专利。该装置改变了现有的混凝土楼板叠合做法，解决了该做法存在的工序繁、工期长、精度差及质量低等问题，克服了近年来相关探索存在的相邻预制板咬合困难、销钉不易定位、用钢量大及现场浇筑混凝土量大等缺点，具有受力合理、制作简单、安装快捷、储存运输方便、造价节省等优点，其主要创新点：

(1)率先提出预制板搭扣连接的装配方式。预制板间的相互连接，采用“槽型搭扣搭接、插入销钉、浇筑板拼缝自密实混凝土”的方式，是预制板连接方式的创新。

(2)预制板采用“相邻柱网开间预制板排板方向相互垂直、同向相邻预制板错缝”的方式布置，是预制板布置方式的创新。

(3)锚筋与槽型搭扣采用插孔连接，连接装置各部件可拆、可合，是预埋件结构型式的创新。

(4)钢筋端部熔化、镦粗形成球缺锚头，是钢筋机械锚固方式的创新。

4 设计实例

结合较常见的预制板尺寸及配筋设计制作了样品。梁采用较常见的H型钢梁，梁顶宽度200mm。预制板搁置宽度为25mm。预制板板厚120mm，宽度0.9m，长度3.0m，上下双层双向Φ10@200。搭扣钢材采用Q345牌号。各部件尺寸如下。

4.1 左、右搭扣

搭扣采用Q345牌号钢板制作。

左搭扣上、下耳板尺寸(100/120)mm×120mm×5mm，外沿圆弧半径45mm，耳板开有孔径22mm×48mm的长圆孔，孔中心距立板内边沿为75mm；立板尺寸100mm×80mm×10mm，轴对称设置锚筋孔，孔径18mm，孔中心距50mm。

右搭扣上、下耳板尺寸(92/100)mm×135mm×5mm，外沿圆弧半径46mm，耳板开有孔径48mm×22mm的长圆孔，孔中心距离立板内边沿75mm；立板尺寸同左搭扣。

4.2 锚筋、销钉

销钉采用半圆头铆钉M20切削倒角制作，钉长90mm，末端倒角5mm。

5 结论

“预制板槽型连接装置”是一种新型的预制板连接装置，该装置可改变现在装配式建筑叠合楼板工艺存在的大面积湿式作业问题，并解决预制板“胡子筋”易遭破坏的问题。该装置制作工艺简捷，施工方式快速、可控，是装配式建筑的创新探索，具有较高的实用价值，值得大面积推广使用。