SPD板免支撑体系在框架结构中的应用

王明民

(上海诚建建筑规划设计有限公司，上海 200000)

1 项目介绍

本工程为浙江某工厂标准三层框架结构厂房，建筑总面积50 000 m2，占地面积14 800 m2。结构合理使用年限50年，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05 g，建筑消防高度19.29 m，建筑规划高度20.35 m。工厂使用要求：恒载1 KN/m2，活载8 KN/m2。

表1 板型参数Tab.1

构件尺寸：标准轴网尺寸是8 m×8 m，局部有8 m×10 m。SPD板受力方向统一为8 m跨方向，这样保证了SPD板规格的统一性。经计算，柱尺寸为600 mm×600 mm，SPD板受力方向为单项受力，受力方向梁为400 mm×800 mm，非受力方向梁尺寸为300 mm×650 mm。

SP板选型如下：

图1 SP板尺寸示意图Fig.1 Sketch map of SP slab size

2 设计计算

计算跨度：7.9 m。

荷载计算：

叠合层自重：0.08×25=2 kN/m2。SPD20A板自重：3.14 kN/m2。灌缝重：0.07 kN/m2。面层重：1 kN/m2。活荷载标准值：8 kN/m2。荷载分项系数：恒载1.3，活载1.5。

荷载基本组合计算：

qu=1.3×(板自重+叠合层重+灌缝重+面层重)+1.5×活载标准值=20.07 kN/m2。

qk= 板自重+叠合层重+灌缝重+面层重+活载标准值=14.21 kN/m2。

Vu=1/2×b×qu×l0=95.14 kN。

允许剪力设计值计算[Vu]= Cv0.7ftb1h0=1×1.71×215.4×180=46.4 kN。

根据混凝土规范6.3.3条：

叠合层剪力设计值V=0.7βhftbh0=0.7×1×1.43×1.2×60=72 kN，Vu<[Vu]+ V，叠合板抗剪承载力满足要求。

根据13G440大跨度预应力空心板图集选板，抗弯承载力符合要求。

3 节点做法

3.1 梁的连接

采用搁置在柱牛腿的做法，验算柱牛腿的承载力满足要求，保证梁的搁置长度，避免施工误差造成搁置不上等意外。

本工程具体做法如下：柱和牛腿节点一起在工厂生产完成，避免现场重复支模，减少现场湿作业工作量。

梁无支撑计算：

根据《混凝土规范》附录H计算，分两阶段对预制梁的挠度计算：

第一阶段：

18.155 2 mm<[f]=L0/C=7 250/250=29.000 0 mm满足。

第二阶段：

13.825 3 mm<[f]=L0/C=7 250/250=29.000 0 mm满足。

确定此工程项目中预制梁构件可以使用免支撑的施工做法。

图2 带牛腿预制柱、叠合梁中间层节点构造示意Fig.2 Sketch map of intermediate layer joint with prefabricated column and composite beam

图3 中间梁与预应力空心板连接详图Fig.3 Details of connection between middle beam and prestressed hollow slab

图4 SPD板拼缝处附加抗剪钢筋详图Fig.4 Detail drawing of additional shear reinforcement at joint of SPD board

3.2 柱的连接

该项目考虑施工便捷、节约时间、节约成本等因素，决定在柱连接中使用佩克连接件。佩克连接具有快速、有效的技术特点，佩克连接件在国内抗震区域的螺栓连接节点设计方法分为两种：一种为强连接设计，另一种是耗能连接设计。本项目采用强连接设计方法，根据构件自身的实配钢筋计算相应的承载力，在此承载力的基础上进行一定强节点系数的放大，而螺栓连接节点的设计承载力需大于上述放大后的承载力，最后节点采用高强度、无收缩灌浆料填实。

使用佩克螺栓连接时，安装柱只需10 min，无须临时支撑。拧紧螺母时，连接牢固，起重机可以移动到下一根立柱上，更快更高效的工作流程也大大节省了施工成本。但是考虑到所有纵向钢筋都使用佩克连接件替换，工程造价增加比较大，决定采用佩克螺栓连接+灌浆套筒复合连接，这样既可以在柱的安装过程中采用免支撑做法，又避免了大量采用佩克连接件增加过多的工程造价。

设计过程的注意事项：

注意佩克连接件的距离要求。角部要代换成佩克连接件，由于佩克连接件有一定的距离要求，在满足钢筋间距的要求下，尽量采用大直径的钢筋看。验算带换的佩克连接件是否满足等强带换的要求。安装工况下，接缝并没有完成灌浆，所有的荷载都是由四个角部的佩克连接件的螺栓承担。根据荷载工况和构件尺寸验算佩克连接件是否满足免支撑的验算要求，验算每个螺栓的承载力是否满足要求。

图5 预制柱底视图Fig.5 View of prefabricated column bottom

4 生产施工

4.1 工厂生产注意事项

SPD板是搁置在梁的牛腿上的，牛腿的长度一般控制在100 mm以内，太长既影响观感，也不经济。工厂在生产制作时会考虑SP现场的情况，考虑施工误差，不能预制过短，因为SP会有起拱效应，生产过短，在牛腿上的搁置长度就不满足图集要求的55 mm。

预制梁吊装到现场搁置柱的牛腿上，要尽快完成叠合层的浇筑，使两边产生拉结。如果简支状态下搁置时间过长，梁由于自重的作用会产生一定的变形，导致挠度过大，影响美观和使用。

施工前要将有关的资源配备好，以免在施工过程中影响施工进度。现场施工进度计划、工厂构件生产计划、构件运输计划三者应协调一致。在开工前将预制构件需求计划及运输相关事宜协商好，如装车顺序，车载数量，吊装进度计划，装车所需时间，从构件厂到施工现场所需时间，需求计划，到货周期等。

4.2 拆分SPD板的注意事项

市场上SPD板的标准宽度是1 200 mm，由于建筑柱网不一定能和SPD板的整数倍相匹配。可以通过梁位置的偏心或补边来确保SPD板的排布，尽量保证是1 200 mm的整数倍，少切SPD板，减少工程材料的浪费。

图6 SPD板侧与梁间板缝做法Fig.6 Plate seam between SPD plate side and beam

4.3 设备管井设计的注意事项

SPD板相比于叠合楼板和现浇楼板开洞不是很方便，较好的方法是在SPD板的孔洞位置开设备管洞，避开预应力钢筋，确保预应力钢筋的保护层厚度，设备管径尽量保证在120 mm以内。

如果有大管井开洞要求，设备专业尽早介入，合理布置机房管井位置，可以局部设一部分楼板为现浇楼板，此跨度范围内不做SPD板拆分。

4.4 施工重点及难点

合理布置运输路线；合理选用吊装设备和配套机具，满足最大构件的吊装需求；合理安排吊装顺序和吊装进度；柱钢筋定位，精确控制预埋钢筋的平面位置和垂直度。施工难点包括：预制构件的固定和连接、校正方法和工具应用；预制构件误差控制(平面偏差、标高偏差、垂直度偏差控制和调整)；相邻板间平整度、叠合层厚度的控制；预制构件之间连接节点的施工，如节点钢筋安装、节点砼浇筑等。

5 结论

SP板和免支撑技术体系有较好的技术优势和广阔的应用前景，这种新型的技术体系有以下特点：

其一，在工厂生产，集成化程度高，产品质量有保证，无需模板，减少了大量的劳动力。非常适合车库、仓库、厂房、冷库，能满足各种设备的工艺要求。其二，承载力高，施工速度快，综合造价低，单向传力，受力方向的梁截面尺寸比较大，非受力方向的梁截面可以做小一点，满足构造要求。可以在非受力方向下进行机电走管，这样建筑物的整体净高可以做高。其三，在满足各工况下的承载力验算要求，支撑做法可以广泛推广应用，节材、节能，节约了大量的人力成本和时间成本。

佩克连接件在欧洲已经广泛应用。佩克公司对这些连接节点均做过系统的足尺节点的低周反复荷载试验，证明其抗震性能良好，可以积极推广到国内的一些低烈度区。对于重载SP板，抗剪承载力比较难以满足要求，可以通过增加一定厚度的叠合层来满足其抗剪承载力的要求。