装配式预制叠合板拼缝构造优化分析*

蒋延东

(中铁十二局集团有限公司财务共享服务中心 太原 030024)

预制叠合板具有节约材料、方便施工及缩短工期等优点,并且相对于全装配板具有较强的抗震及整体性能,是当前广泛采用的组合结构。其中,预制叠合板应力、应变呈现非线性变化,且现浇层收缩应力对层状结构承载力也有很大影响。在多个受力状态下,预制叠合板拼缝处受力状况十分复杂,因此,预制叠合板拼缝处改善与优化对于保障预制叠合板整体性能的可靠性、有效性具有重要工程实际意义。

1 预制叠合板拼缝的常见问题及影响因素

目前,装配式预制叠合板拼缝常见问题如表1所示。而影响预制叠合板拼缝构构造的因素中,主要由以下几点组成:

表1 装配式预制叠合板拼缝常见问题及解决对策

1.1 混凝土后浇层厚度

后浇层板承载能力随后浇层板厚度增大而增大,由于当预制叠合板厚度增大时整体受压区域也随之升高,增大预制叠合板承载力减缓预制叠合板裂纹扩展速率,当受力相同时,层间叠合预制叠合板变形随着层厚增加而减小。

1.2 板底连接纵筋

除后浇层厚度外,板底节点处纵向钢筋对板底应力有较大影响。当受力相同时,预制叠合板底部连接纵向钢筋直径较大时,预制叠合板变形较小。这主要是由于钢筋直径增加板件配筋面积提高板件的承载能力、刚度。同时,减小底部纵筋间距,使得钢筋排布更加紧密,也能够增加叠合面钢筋面积,预制叠合板底部连接纵筋就能够承受更大弯矩,提高其抗切性能。

1.3 拼缝两侧钢筋桁架间距

加密网格板拼缝部位应力明显小于一般网格板,随着荷载增加加筋网片仅在拼缝中心部位出现明显受力现象。因此,对预制叠合板拼缝区进行加密可提高预制叠合板拼缝区刚度,如表1所示。

2 装配式预制叠合板拼缝构造优化建议——以LJ花园西区建设项目为例

LJ花园西区建设项目位于XD 区LC大街新五中南侧,南环北街以北,YH 路以西,DY 东路以东。GB/T 51231-2016装配式混凝土建筑技术规范;C30预制混凝土预制叠合板为166.56 m3;C30预制混凝土楼梯为22.8 m3;

2.1 优化原则

2.1.1 接缝受力针对不同接缝施工要求也各不相同,如表2所示。

表2 接缝受力

2.1.2 接缝材料

预制叠合板接缝施工时,如想要充分地满足建筑工程施工需要和具体施工条件,就应保证接缝材料具有一定抗剪切能力和伸缩变形能力,并且对材料在防火、防水以及防霉变等方面都有一定要求。选择接缝材料时候要注意,预制叠合板缝不能过大,要尽量少用拼缝胶,降低建筑施工费用、控制预算。此外,还应保证板缝外观整洁性、美观性、环保性和协调性。

2.1.3 接缝技术

对于预制叠合板整体受力性能而言,其主要介于按板缝划分单向板与整体双向板之间,其动力性能还与预制叠合板尺寸、接缝钢筋数量、预制板以及后浇层厚度比例等多个因素密切相关。因板缝接缝边界主要是用来传递剪力,所以预制叠合板在具体应用中传递弯矩性能比较差,在没有可靠依据情况下,就可偏向于安全性较高单向板,并且要按照具体构造来确定接缝钢筋数量,以此来保证接缝部位不会发生剪切破坏,并有效地控制接缝处裂缝。

对于跨度比较大预制叠合板,由于叠合面受到外力温度影响,其截面就会产生较大水平剪力,为解决这一问题就应结合实际情况对截面抗切构造钢筋进行合理配置,保证水平界面抗剪能力。

双层预制叠合板边尽可能避免最大弯矩段,又要避免应力最大部位,其接头应采用后浇带。在对预制构件和现浇与后浇混凝土接缝处进行处理时,受力钢筋要采用安全和可靠性都比较高连接方式,而对于接缝处新旧混凝土,要选择粗糙面和键槽等构造措施,以提高其整体结构稳定性,并根据彼岸准规定对计算结果进行合理调整。

2.2 施工准备

生产厂家提供预制构件及相关材料设备,要按照一定施工顺序进场验收,并进行合理分类堆放。经过现场分析,进入场地物料主要是被放置在接近进入场地两边和中心地方并被集中堆放着。

对于单向预制叠合板运输路径,应进行硬化,当运输车辆到达指定材料对方区域时,还应通过吊重设备进行卸载,在卸载区域要设置相应安全标志(警戒线、标语)。

预制叠合板堆放参数包括:单垛堆放高度≤5层,堆放时需要进行材料荷载稳定性分析,底层材料则要采取垫木整平,不同预制叠合板层与层之间也需要采用垫木垫实,确保各层材料平齐,避免材料稳定性丧失导致倾覆灾害,另外,垫木支点需要能够为预制叠合板吊装充作吊点,堆放区域场地则需要经过10 cm 厚C20混凝土硬化处理。

此次吊装采用汽车吊进行预制叠合板吊装,施工采用50 t汽车吊,汽车吊吊装最大高度25 m,起重重量范围为2～5 t,可满足预制板吊装要求。

2.3 施工方案设计

2.3.1 支撑系统

预制叠合板施工采用支撑体系主要是碗扣式钢管支架,该支撑系统主要由钢管、碗扣式衔接件、顶托等组成,支架按照预制叠合板设计方案进行满堂布置。在梁边缘处,需搭设400 mm 宽预制叠合板,在托架中央部位,搭设500 mm 宽方木。在进行支撑系统布置之前,技术人员要在现场对楼层控制线进行测量,然后按照预制叠合板支架平面布置示意图,对架体、墙柱位置进行布线,最后才能进行支架搭设。

本项目中,预制叠合板施工主要采用的碗扣式脚手架,为保证支撑架稳定及安全,为将支撑系统关键参数设置为:预制叠合板跨度3.2 m,支架脚手架步距1.6 m,横纵向立杆间距均为1.2 m,立杆底部木垫块0.1 m×0.1 m,采取顶丝对立杆顶部进行顶撑。在架体顶端顶丝高度,则需由技术人员使用钢卷尺、水平墨线进行现场检测,而后可对立杆高度进行动态调整,以保证预制叠合板板底设计标高与钢管龙骨相应标高相等。

2.3.2预制叠合板定位

以现场预制叠合板吊装施工设计图纸为基础,技术人员可利用定位设备对预制叠合板布置位置进行预制叠合板定位。为提高预制叠合板定位精度,在预制叠合板预制阶段,可将预制叠合板底部进行楼面定位线预留,在吊装阶段,采用激光墨线仪进行控制线定位投射。同时,梁边缘需要架设400 mm 宽度预制叠合板体系,以便预制叠合板可伸入梁内一定距离,梁边缘预制叠合板也需要对预制叠合板安装位置进行定位放线,预制叠合板架设结束后则需要进行标高校核,保证预制叠合板高度及预制叠合板标高准确性;墙柱上钢筋要做好抄平,放线,做好标记,在预制叠合板底部预制叠合板验收时要做好标高检查,防止出现返工,在预制叠合板安装前要按照墙壁控制线弹线。

2.3.3 拼缝构造优化

附加钢筋所引起阻裂的机制可改变预制叠合板拼缝处受力特点,使叠合面与拼缝处最大正应力方向发生变化,最大正应力方向将倾向于沿叠合面水平方向,即裂缝发展到叠合面后,转变为垂直于拼缝方向发展,不会形成贯通裂缝。然而,按照分离式接缝进行设计叠合预制叠合板,在经过混凝土现浇层形成整体板块之后,其受力模式呈现出明显双向板受力特点,因此,如将其按照单向板受力模式来设计拼缝节点存在一定问题。

此次工程施工中,预制叠合板底板表面设置附加钢筋,对其承载力起到一定作用,并起到“阻裂”作用,但其设计高度偏低,与板面相比较弱,导致其整体承载力下降,且随着拼缝宽度增加,这种影响更加显著;预制叠合板拼接处容易出现应力集中,且预制板与后浇混凝土交界处受弯承载力较低,挠度较大,容易出现开裂破坏。

通过对接缝处优化设计,改善接缝处受力性能,提高接缝处裂缝荷载。在层合预制叠合板顶面布置一根额外钢筋,并保证层合预制叠合板在一定锚固长度下,不仅可保证结构承载力,而且还可保证结构抗裂性。在层叠预制叠合板纵向长边处,预留40～60 mm 拼缝,并与层叠预制叠合板混凝土同步浇筑。在设计服役荷载下,当预制叠合板在拼缝处未设置网格处时,其承载能力及变形均能满足需求,且钢筋易出现脆性破坏,而网格处设置网格处,则可有效地传递剪、弯矩,改善其延性的同时,对其承载能力具有促进意义。

2.3.4 混合物填塞挂网

2.3.4.1 基层处理

用钢笔清除对胶合有不利影响材料,例如:油脂、尘土、涂料、水泥浆液及其他对胶合有不利影响颗粒;用刷子或真空吸尘器对基底表面进行清洗,确保基底洁净和干燥。

2.3.4.2 施工步骤

①用H-80灌浆料或高一等级微胀型防裂砂浆填充,其填充面应低于两边板厚度5 mm;②在缝纫线四角用美纹纸条粘在一起,用膨胀式嵌缝石膏+胶水+白水泥混合搅拌进行勾缝;③在其表面上涂上一层白色胶水,并粘上100 mm 厚纤维织物,在干燥后再次涂上一层白色胶水。

2.3.5 抹灰挂网

用钢笔清除对基层有不利影响材料,例如:油脂、尘土、涂料、水泥浆液及其他对基层无影响颗粒;在基面上适当地洒些水来润湿。第一次涂刷防裂灰浆厚度为3～4 mm,并涂刷密实、平整;加压耐碱玻璃纤维网格布,网格布应展平,并在与梁、柱或墙壁结合时,确保网格布不会发生变形,不会产生拱度。两面墙拼接长度不应少于100 mm 抹第二道防裂砂浆挂网应设置在抹灰层中,且网片和底板之间距离不应超过3 mm;第二次防裂灰浆厚度要控制在1～2 mm。

2.4 质量保障

2.4.1 设计方面

在设计中,应对预制叠合板厚度进行控制。预制叠合板厚度愈大其承载力愈大。随着平板厚度增大,成本也随之增大。所以在拼缝中,纵筋直径和纵筋的间距会直接影响到配筋面积,通过大直径小间距排列,能够提高整体预制叠合板抗剪性能,使拼缝中钢筋能够承受更多荷载。同时,通过对拼接点网格点进行加密,提高预制叠合板刚性。在此基础上对网架式预制叠合板拼接方式进行优化,提高其整体性能,为网架式预制叠合板推广提供新途径。

2.4.2 吊装方面

按设计图要求,仔细检查板件质量和尺寸,并批准板件安装位置。在吊运时,应采用“慢起慢落”方法,以防止叠合钢板与其他物体相撞。在吊运时,吊钩位置应与部件中心成一条垂直线,并且吊绳与部件夹角不能小于45°。将预制叠合板吊到正确位置后再进行下降,下降到一定高度后再由工人手工调整预制叠合板位置,以保证拼缝两边预制叠合板在水平面上。

2.4.3 施工方面

要对施工人员进行技术指导,让施工人员对拼缝构造做法有清晰认识,并尽可能选择对灌浆操作有一定了解工人进行施工。叠合钢板拼缝应设置在结构应力较低地方,并在保证施工简便性前提下,尽可能避免结构薄弱部分。进行注浆之前,要先对基础进行处理,将混凝土表面光滑部分凿毛,并将表面油污、灰尘等杂质清除干净,确保基础表面洁净。应严格按配方配制注浆材料,并按时完成注浆。对于钢筋较多部位,应加大振捣力度,确保结构紧固性。此外,还需做好接缝防水工作,可在接缝中加设止水板,起到防水、防渗作用。

3 结语

综上所述,现代化社会发展趋势下,建筑水平也在不断提升。装配式建筑结构是当前建筑施工中较为常见的施工方式,其中,采用预制叠合板接缝技术,不仅可有效地提高建筑结构整体质量,降低建筑成本,还可有效地缩短工期,提高建筑施工稳定性和社会效益。