谷明旺：对桁架钢筋叠合楼盖技术的再认识

时间：2018-03-27 19:48:57 来源：

背景

　　本人自2009年开始研究桁架钢筋叠合楼板，并设计制作了一批构件运往长沙用于样板房的搭建，2010年开始接触到西伟德固得美(合肥)公司，系统学习了德国桁架钢筋叠合楼板的技术应用特点，在参编《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014时，与国内专家进行了多层次的探讨。

　　近十年来，国内的PC住宅多数使用桁架钢筋叠合楼板，建筑造价普遍高于同类现浇项目，且施工过程中发现“叠合楼板构件的裂纹存在普遍性”，随着装配式项目的不断增多，接到大量关于叠合底板裂纹、拼缝构造能否采用分离式设计、PC建筑如何降低造价方面的咨询，特别是消费者和建设、设计、施工、监理、质监等部门站在不同的角度，对这些问题有不同的看法，本人从设计、施工、造价角度出发，特撰此文以飧读者。

1.预制桁架钢筋叠合楼板的技术原理

　　预制桁架钢筋叠合楼板起源于上世纪60年代的德国，采用在预制混凝土叠合底板上预埋三角形钢筋桁架的方法，现场铺设叠合楼板完成后，再在底板上浇筑一定厚度的现浇混凝土，形成整体受力的叠合楼盖，叠合底板能够按照单向受力和双向受力设计，经过数十年研究和的实践，其技术性能与同厚度现浇的楼盖性能基本相当。

　　由于预制叠合底板可以在预制厂批量生产，不但生产效率高(合理使用自动化流水线可获得更高的效率)、产品质量好，而且现场施工时可以大量节省脚手架和模板，能够减少楼盖施工的人工和作业用具，降低了劳动强度，具有施工速度快、工程造价低的优势，技术已经非常成熟，在自动化流水线普及的欧洲地区非常流行。

　　本世纪初，万科集团、宝业西韦德等企业在装配式建筑中进行了大量的尝试，这一技术也被纳入《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014之中，并制定了配套的国家标准图集，在国内装配式建筑中成为主流的预制构件之一。

　　与我国传统不带桁架钢筋的预制叠合平板相比，桁架钢筋的引入增大了预制构件的刚度，在吊装和施工阶段，减少了预制叠合底板的变形，并增大了承受施工荷载的能力，支撑间距可以更大，简化了作业工序，降低了工人的劳动强度，具有一定的技术优势。

　　在技术性能方面，斜向的桁架腹杆增大了两层混凝土之间的结合力，在楼板接缝部位的上表面插入拼缝钢筋时，斜腹杆可以锁住拼缝钢筋，形成垂直于钢筋的法向应力，从而增大了混凝土对拼缝钢筋的握裹力，实现钢筋间接搭接，并能够形成双向受力的叠合楼板。在楼盖承受垂直荷载时，桁架的斜腹杆和斜向受压的混凝土能够承受两层混凝土之间的水平分力，有利于增强叠合楼板的整体性。

　　预制桁架钢筋叠合楼盖与传统现浇楼盖一样，仍属于普通钢筋混凝土(RC)的范畴，在受力状态下也是带裂缝工作的。众所周知，楼板的承载能力的富余度较大,设计时一般由挠度和裂缝宽度起控制作用，德国曾将叠合楼盖与全现浇楼盖进行对比，对于承载能力和变形性能做了大量的试验研究，证明了只要技术设计得合理，即使是密拼板缝的双向受力叠合楼板，与相同厚度的现浇楼板性能基本相当，在相同荷载作用下，楼板的挠度只增大了5%~7%，破坏形式和裂缝宽度基本一致，因此可以按照普通现浇双向板的计算和设计方法。

　　随着国内装配式建筑的发展，使用桁架钢筋叠合楼板的项目日益增多，此类构件技术原理虽然简单，但如果桁架形式和构造方法产生变化，会带来不同的性能和效果，很多建设单位、设计单位、施工单位还是初次接触，对设计、生产、施工的技术和质量要求还处于一知半解的状态，在某些方面仍存在错误的认识，影响了这一技术的正常推广应用。

　　按照《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014条文规定的理解，桁架钢筋叠合楼板的“分离式接缝”(亦即“密拼板缝”)只能用于单向板的次要受力方向接缝，双向板的设计只能采用“整体式接缝”，叠合底板需要四面伸出钢筋，这给装配式建筑的设计、生产、施工带来了很大的麻烦，到底能否像国外一样，在双向板中应用“密拼板缝”的构造方式来简化生产施工?这引起了市场的普遍关心，结合国外对此技术数十年的应用经验和技术研究，可以肯定地说：即使是密拼板缝也可以应用于双向受力楼板的设计，但是在具体工程应用中还应该注意哪些问题呢?

2.国内外预制桁架钢筋叠合底板应用的技术经济性差异

　　由于资源条件的不同，即使是同样的技术，在不同的国度具有不同的经济性。众所周知，欧洲地区的人工成本很高，现浇施工需要在室内外大量搭设脚手架，人工和辅助措施消耗很大，预制的桁架钢筋叠合楼板免除了模板工序，经济性优势明显，且施工现场干净整洁，大量的预制叠合底板在工厂制造，基本实现了“工业化”。随着国内装配式建筑越来越多，很多预制构件厂都在生产和销售桁架钢筋叠合楼板，结果发现“装配式建筑的造价普遍高于同类型现浇结构”，难道是桁架钢筋叠合楼板不适合国情，还是大家对桁架钢筋叠合楼板的技术掌握不到位?结合国情进行技术再创新能否找到新的出路?

　　我国经济仍处于发展的初期阶段，建筑工程造价明显低于发达国家，改革开放后，农村富余的劳动力转移到城市建设工地，人工成本相对较低，且混凝土生产配送和泵送技术发展相对成熟，造就了建筑施工普遍以现浇为主的局面，虽然现场作业人工和辅材消耗量很大，但是总体的造价成本并不高;如果采用桁架钢筋叠合楼板取代现浇楼板时，在“等同现浇”思维的指导之下，楼板施工成本明显高于现浇。仔细研究国内的设计和施工过程，不难看出与国外的应用产生了明显的差异，主要存在以下不同：

1、国内外楼板跨度和厚度的差别造成了技术的差异，国外楼板厚度大，且充分发挥了钢筋强度，因而经济性好，国内楼板多数为构造配筋，经济性差。

　　国外的楼盖设计中，一般楼板的跨度较大，厚度多数为150~200mm，预制底板大量采用50mm厚度，不但解决了现场支模的问题，而且现场浇筑的混凝土厚度在100mm以上，因此楼板的整体刚度较好，即使是需要在桁架钢筋下进行水电管线的预留预埋，也有足够的空间，并且钢筋按照受力计算配置，充分发挥了强度。而国内项目的楼板设计厚度普遍小于国外，在小开间的住宅楼中，一般为100~120mm厚度，钢筋直径较小，很多时候是构造配筋，没有充分发挥钢筋强度，并且在JGJ1-2014和标准图集《桁架钢筋混凝土叠合板(60mm厚底板)》(15G366-1)中，都要求预制底板厚度不宜小于60mm，在楼板较薄的情况下，剩余的现浇层厚度只有40~60mm，远小于国外的现浇厚度，桁架下的剩余空间只有20~40mm，再加上制造误差的影响，难以满足水电管线预埋的需求，给现场施工带来了很大的麻烦，甚至不如现浇楼板施工方便。

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