T/CECS 715—2020《鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》技術(shù)要點(diǎn)介紹*

程志軍，趙 勇，馬智周，胡 杰

(1.龍信建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226100； 2.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092)

中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)T/CECS 715—2020《鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)于2020年6月批準(zhǔn)發(fā)布，自2020年12月1日起施行。為便于準(zhǔn)確理解《規(guī)程》的主要內(nèi)容，切實(shí)做好貫徹實(shí)施工作，對(duì)《規(guī)程》制定情況和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 編制背景

鋼筋桁架混凝土疊合板具有整體性能好、抗裂性能優(yōu)、剛度較大等特點(diǎn)，在裝配式結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛[1-4]。然而將鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用于實(shí)際工程時(shí)，桁架預(yù)制板普遍采用四周出筋形式，存在經(jīng)濟(jì)性差、效率低等問(wèn)題。既有標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)圖集未能有效解決鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用問(wèn)題，因此，亟須編制相關(guān)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，系統(tǒng)研究解決鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用過(guò)程中存在的突出問(wèn)題，提升裝配式結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量、效率和經(jīng)濟(jì)性。

《規(guī)程》編制組集合了國(guó)內(nèi)具有代表性的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工單位，先后開(kāi)展了預(yù)制底板不出筋的板端支座節(jié)點(diǎn)、密拼疊合板受彎性能[5]和密拼雙向板力學(xué)性能[6-7]等試驗(yàn)研究，并總結(jié)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，充分驗(yàn)證結(jié)構(gòu)安全性與可靠性。

2 技術(shù)要點(diǎn)

針對(duì)目前鋼筋桁架疊合板應(yīng)用過(guò)程中存在的雙向板多采用后澆帶式拼縫、桁架預(yù)制板四周出筋、構(gòu)件生產(chǎn)安裝成本高、施工質(zhì)量難保證等問(wèn)題，《規(guī)程》吸納了國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，分別為桁架筋兼作吊點(diǎn)、密拼疊合板、板端不出筋技術(shù)，并通過(guò)構(gòu)件設(shè)計(jì)、板縫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等條文，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造要求。此外，《規(guī)程》還對(duì)桁架預(yù)制板吊裝、運(yùn)輸、安裝及質(zhì)量檢驗(yàn)提出了更具體的要求，全面指導(dǎo)工程實(shí)踐。

2.1 接縫選取

對(duì)后澆帶式整體接縫和密拼式整體接縫雙向板進(jìn)行的加載試驗(yàn)結(jié)果表明，板底塑性鉸線走勢(shì)與現(xiàn)澆雙向板基本一致，接縫對(duì)正交于和平行于接縫方向的內(nèi)力分布影響有限?？珊雎哉w接縫的影響，直接按整體現(xiàn)澆雙向板計(jì)算內(nèi)力、變形，并進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

當(dāng)區(qū)格板長(zhǎng)寬比不大于2時(shí)，如采用密拼分離式接縫，桁架疊合板整體仍表現(xiàn)出一定的雙向板受力特性，尤其是在彈性階段。實(shí)際上，桁架疊合板受力狀態(tài)處于單向板和雙向板之間，板配筋設(shè)計(jì)和導(dǎo)荷均較復(fù)雜，因此推薦采用整體式接縫，并按雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

當(dāng)區(qū)格板長(zhǎng)寬比大于2時(shí)，桁架疊合板受力接近于單向板。由于密拼式分離接縫構(gòu)造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)和施工方便，故推薦采用密拼式分離接縫，并按單向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 構(gòu)件設(shè)計(jì)

對(duì)于桁架預(yù)制板厚度，《規(guī)程》規(guī)定：“桁架預(yù)制板厚度不宜小于60mm，且不應(yīng)小于50mm”，這與GB 55008—2021《混凝土結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》[8]有關(guān)要求一致。

對(duì)于鋼筋桁架的布置，主要從桁架預(yù)制板力學(xué)性能、吊運(yùn)、施工等方面出發(fā)，《規(guī)程》規(guī)定：“鋼筋桁架宜沿桁架預(yù)制板的長(zhǎng)邊方向布置。鋼筋桁架上弦筋至桁架預(yù)制板板邊的水平距離不宜大于300mm，相鄰鋼筋桁架上弦筋的間距不宜大于600mm。鋼筋桁架下弦筋下表面至桁架預(yù)制板上表面的距離不應(yīng)小于35mm。鋼筋桁架上弦筋上表面至桁架預(yù)制板上表面的距離不應(yīng)小于35mm?！?/p>

《規(guī)程》附錄B中明確了桁架預(yù)制板短暫設(shè)計(jì)狀況包括脫模、運(yùn)輸、堆放、吊運(yùn)、安裝和混凝土澆筑，驗(yàn)算內(nèi)容包括混凝土應(yīng)力、縱筋應(yīng)力與變形、桁架上弦筋應(yīng)力和腹桿應(yīng)力。進(jìn)行內(nèi)力及變形計(jì)算時(shí)，可采用彈性方法、有限元分析或簡(jiǎn)化條帶法。進(jìn)行應(yīng)力及剛度計(jì)算時(shí)，可采用等效截面法。

鋼筋桁架兼作吊點(diǎn)可避免另外設(shè)置專門吊點(diǎn)，減少生產(chǎn)工序，節(jié)約成本。對(duì)兼作吊點(diǎn)的桁架筋，除應(yīng)符合桁架下弦筋埋深不小于35mm外，《規(guī)程》還對(duì)吊點(diǎn)上弦筋焊點(diǎn)質(zhì)量、吊索與桁架預(yù)制板水平夾角、起吊時(shí)的混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了明確規(guī)定。此外，當(dāng)桁架下弦筋位于板內(nèi)縱筋上方時(shí)，還應(yīng)在吊點(diǎn)位置桁架下弦筋上方設(shè)置至少2根直徑不小于8mm的附加鋼筋。根據(jù)吊點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，《規(guī)程》給出了單個(gè)吊點(diǎn)的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)腹桿鋼筋等級(jí)為HRB400，HRB500，CRB550，CRB600H時(shí)，吊點(diǎn)承載力標(biāo)準(zhǔn)值為20kN，當(dāng)腹桿鋼筋等級(jí)為HPB300，CPB550時(shí)，吊點(diǎn)承載力標(biāo)準(zhǔn)值為15kN。吊點(diǎn)施工安全系數(shù)不應(yīng)小于4.0，吊點(diǎn)承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以施工安全系數(shù)即為承載力設(shè)計(jì)值。

2.3 密拼式整體接縫設(shè)計(jì)

JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[9]第6.6.5條的說(shuō)明指出，當(dāng)后澆層厚度較大(大于75mm)，可將其作為整體接縫，預(yù)制板通過(guò)接縫和后澆層組成的疊合板可按照整體雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

《規(guī)程》對(duì)密拼式整體接縫構(gòu)造進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，如圖1所示，圖中h為疊合板厚度，h1為桁架預(yù)制板厚度，h2為后澆層厚度，la為按較小直徑鋼筋計(jì)算的受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度，并通過(guò)試驗(yàn)證明密拼式整體接縫構(gòu)造設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)內(nèi)力(彎矩及剪力)的連續(xù)傳遞，具體構(gòu)造要求如下。

圖1 密拼式整體接縫構(gòu)造示意

1)后澆混凝土疊合層厚度不宜小于桁架預(yù)制板厚度的1.3倍，且不應(yīng)小于75mm。

2)接縫處應(yīng)設(shè)置垂直于接縫的搭接鋼筋，搭接鋼筋總受拉承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于桁架預(yù)制板縱向鋼筋總受拉承載力設(shè)計(jì)值，直徑不應(yīng)小于8mm，且不應(yīng)大于14mm；接縫處搭接鋼筋與桁架預(yù)制板底板縱向鋼筋對(duì)應(yīng)布置，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.6la，且搭接長(zhǎng)度應(yīng)從距離接縫最近的1道鋼筋桁架腹桿鋼筋與下弦筋交點(diǎn)起算。

3)在垂直于搭接鋼筋的方向應(yīng)布置橫向分布鋼筋，搭接范圍內(nèi)鋼筋數(shù)量不宜少于2根，且鋼筋直徑不宜小于6mm，間距不宜大于250mm。

4)接縫處的鋼筋桁架應(yīng)平行于接縫布置，在一側(cè)縱向鋼筋搭接范圍內(nèi)，應(yīng)設(shè)置不少于2道鋼筋桁架，上弦筋間距不宜大于桁架疊合板厚度的2倍，且不宜大于400mm；靠近接縫的桁架上弦筋到桁架預(yù)制板接縫的距離不宜大于桁架疊合板厚度，且不宜大于200mm。

此外，密拼整體式接縫兩側(cè)的鋼筋桁架(見(jiàn)圖2)腹桿鋼筋還應(yīng)符合下式規(guī)定：

Fa≤nfyAsvsinαsinβ

(1)

式中：Fa為接縫處縱向鋼筋拉力設(shè)計(jì)值，取桁架預(yù)制板縱筋和接縫處搭接鋼筋所受拉力的較小值；Asv為單根鋼筋桁架腹桿鋼筋面積；n為接縫一側(cè)搭接鋼筋搭接范圍內(nèi)鋼筋桁架數(shù)量；fy為普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；α，β分別為腹桿鋼筋垂直于桁架方向和平行于桁架方向的傾角。

圖2 鋼筋桁架

進(jìn)行密拼式整體接縫正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，截面高度取疊合層混凝土厚度，受拉鋼筋取接縫處的搭接鋼筋，整體接縫處的受彎承載力不應(yīng)低于接縫處的設(shè)計(jì)彎矩。

2.4 密拼式分離接縫設(shè)計(jì)

密拼式分離接縫構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，如圖3所示，圖中d為附加鋼筋直徑，具體要求如下。

圖3 密拼式分離接縫構(gòu)造示意

1)接縫處緊貼桁架預(yù)制板頂面宜設(shè)置垂直于接縫的附加鋼筋，附加鋼筋伸入兩側(cè)后澆混凝土疊合板的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于附加鋼筋直徑的15倍。

2)附加鋼筋截面面積不宜小于桁架預(yù)制板中與附加鋼筋同方向的鋼筋面積，附加鋼筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不宜大于250mm。

3)垂直于附加鋼筋的方向應(yīng)布置橫向分布鋼筋，搭接范圍內(nèi)鋼筋數(shù)量不宜少于3根，橫向分布鋼筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不宜大于250mm。

2.5 無(wú)外伸縱筋的板端支座設(shè)計(jì)

支座節(jié)點(diǎn)受彎性能試驗(yàn)和子結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)結(jié)果均表明，板端縱向鋼筋不伸入支座且設(shè)置搭接鋼筋的支座節(jié)點(diǎn)具有足夠的安全性和可靠性?！兑?guī)程》據(jù)此提出了桁架預(yù)制板縱向鋼筋不伸入支座的構(gòu)造要求，具體如下。

1)后澆混凝土疊合層厚度不應(yīng)小于桁架預(yù)制板厚度的1.3倍，且不應(yīng)小于75mm。

2)支座處應(yīng)設(shè)置垂直于板端的桁架預(yù)制板縱筋搭接鋼筋，搭接鋼筋截面面積應(yīng)滿足板端正截面受彎承載力計(jì)算要求，且不應(yīng)小于桁架預(yù)制板內(nèi)跨中同方向受力鋼筋面積的1/3，搭接鋼筋直徑不宜小于8mm，間距不宜大于250mm；搭接鋼筋強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于與搭接鋼筋平行的桁架預(yù)制板內(nèi)同方向受力鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)。

圖4 無(wú)外伸縱筋的板端支座構(gòu)造示意

4)在垂直于搭接鋼筋的方向應(yīng)布置橫向分布鋼筋，在一側(cè)縱向鋼筋的搭接范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置不少于2道橫向分布鋼筋，且鋼筋直徑不宜小于6mm。

5)當(dāng)搭接鋼筋緊貼疊合面時(shí)，板端頂面應(yīng)設(shè)置倒角，倒角尺寸不宜小于15mm×15mm。

進(jìn)行板端拼縫受彎承載力計(jì)算時(shí)，當(dāng)板端截面承受負(fù)彎矩作用，截面高度可取疊合板厚度；當(dāng)板端截面承受正彎矩作用，縱筋搭接鋼筋可作為受拉縱筋進(jìn)行計(jì)算，有效截面高度取搭接鋼筋中心線到疊合層上表面的距離。

板端受剪承載力按下式計(jì)算：

(2)

式中：VR為板端受剪承載力設(shè)計(jì)值；Ac2為桁架疊合板后澆混凝土疊合層截面面積；Asd為垂直穿過(guò)桁架疊合板板端豎向接縫的所有鋼筋面積，包括疊合層內(nèi)縱向鋼筋、支座處的搭接鋼筋面積；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fy為普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

2.6 桁架預(yù)制板密拼式接縫構(gòu)造與施工

桁架預(yù)制板密拼式接縫可采用底面倒角和傾斜面形成斜坡(見(jiàn)圖5)、底面設(shè)槽口和頂面設(shè)倒角(見(jiàn)圖6)、底面和頂面均設(shè)倒角(見(jiàn)圖7)等做法。

圖5 底面倒角和側(cè)面傾斜面做法

圖7 底面和頂面倒角做法

當(dāng)板底無(wú)吊頂且采用膩?zhàn)蛹叭槟z漆裝修時(shí)，可采用底面倒角和側(cè)面傾斜面形成2道連續(xù)斜坡的構(gòu)造，其中底面倒角尺寸不宜小于10mm×10mm，傾斜面的坡度不宜小于1∶8，連續(xù)斜坡內(nèi)應(yīng)采用柔性抗裂砂漿分層嵌填，且接縫處側(cè)面傾斜面高度范圍內(nèi)嵌縫宜一次性施工完畢，然后進(jìn)行接縫處底面倒角高度范圍內(nèi)嵌縫施工。此外，接縫嵌填應(yīng)在疊合層混凝土澆筑完成、臨時(shí)支撐架體拆除后進(jìn)行。當(dāng)板底無(wú)吊頂且采用膩?zhàn)蛹叭槟z漆裝修時(shí)，也可采用底面設(shè)槽口和頂面設(shè)倒角的構(gòu)造，其中頂面倒角尺寸不宜小于15mm×15mm，以使接縫處搭接鋼筋具有足夠的保護(hù)層厚度，底面槽口深度宜取5mm，長(zhǎng)度宜取30mm。在槽口處粘貼網(wǎng)格布，并加刮彈性膩?zhàn)?，可?duì)拼縫形成有效遮蓋。

當(dāng)板底有吊頂或無(wú)裝修需求時(shí)，可采用底面和頂面均設(shè)倒角的構(gòu)造，其中底面倒角尺寸不應(yīng)小于10mm×10mm，頂面倒角尺寸不宜小于15mm×15mm，其接縫可外露，不嵌填。

2.7 尺寸偏差檢驗(yàn)

《規(guī)程》參考GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[10]中第9.3.3條和《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中第11.2.3條的規(guī)定，結(jié)合目前較成熟的激光測(cè)距技術(shù)和容柵傳感測(cè)距技術(shù)，在模具尺寸偏差和桁架預(yù)制板尺寸偏差檢驗(yàn)方法中，增加了激光測(cè)距儀、數(shù)顯卷尺、數(shù)顯卡尺及數(shù)顯塞尺等檢測(cè)工具，與傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法相比，新增的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法可大大提高檢測(cè)效率，并提高檢測(cè)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了《規(guī)程》的編制背景，并對(duì)鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)解讀，重點(diǎn)闡述了鋼筋桁架疊合板設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法、施工工藝、質(zhì)量控制等關(guān)鍵內(nèi)容，以期更好地服務(wù)于實(shí)際工程?！兑?guī)程》首次全面系統(tǒng)地完善了鋼筋桁架混凝土疊合板應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，解決了長(zhǎng)期以來(lái)困擾行業(yè)的預(yù)制底板鋼筋外伸、密拼接縫不適用于雙向板等難題。《規(guī)程》面向工程實(shí)際需求，為密拼疊合板應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。