装配式建筑桁架钢筋叠合板深化设计指南.docx
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1、装配式建筑桁架钢筋叠合板深化设计指南编制单位:XXX设计研究院编制时间:2018年04月前根据XXX设计研究所装配式混凝土住宅的发展形势和要求,经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考国家及地方标准、规范、图集,编制了装配式混凝土 住宅预制构件设计指引系列手册。本指引是该系列手册第二册:桁架钢筋叠合板,用于指导设计人员进行装配式混凝土住宅桁架钢筋叠合板的设计。本指引主要技术内容是:1 .总则;2 .叠合板概述;3 .叠合板设计;4 .叠合板计算;5 .叠合板施工图;6 .叠合板深化设计图;7 .叠合板生产介绍;8 .叠合板施工工艺介绍;9 .示例(桁架钢筋叠合板短暂工况验算示例、桁架钢筋叠合板施
2、工图设计示例、桁架钢筋叠合板深化设计示例)。目 录1总则11.1 编制说明11.2 编制依据12叠合板概述22.1 叠合板组成 22.2 叠合板特点22.3 叠合板分类23叠合板设计43.1 设计原则43.2 设计流程53.3 叠合板类型53.4 叠合板尺寸及板厚53.5 叠合板布置63.6 叠合板配筋93.7 叠合板接缝133.8 叠合板支座173.9 叠合板构造要求183.10 周边现浇部位193.11 相关预留预埋 214叠合板计算234.1 主体结构计算234.2 预制底板计算235叠合板施工图236叠合板深化设计图246.1 深化设计条件246.2 深化设计内容246.3 深化设计要
3、点257叠合板生产介绍267.1 生产准备267.2 叠合板的生产267.3 构件存放287.4 常见生产质量缺陷及预防措施288叠合板施工工艺介绍288.1 叠合板的运输和施工场地准备288.2 叠合板施工流程298.3 施工顺序298.4 施工注意事项299示例31示例1桁架钢筋叠合板短暂工况验算示例示例2桁架钢筋叠合板施工图设计示例示例3桁架钢筋叠合板深化设计示例XXX设计研究院i:内部文件预制构件设计指引 第二册桁架钢筋叠合板版号 V1.0页码第1页共36页1总则1.1 编制说明1.1.1 叠合板是装配式混凝土住宅中常用的预制构件,是由预制底板和后浇混凝土叠合层组成的装配整体式楼板,目
4、前以桁架钢筋叠合板应用最为广泛。其在装 配式建筑的应用最易于掌握,设计难度也相对较低,掌握其设计方法将能满足大量装配式项目的设计需求。1.1.1 指引是预制构件设计指引系列手册之一,用于指导设计人员进行装配式住宅桁架钢筋叠合板设计。本指引依据国家及地方发布的标准、规范、图集, 结合XXX各地装配式建筑实践经验,以图文形式梳理了桁架钢筋叠合板及相关边界条件的设计要点,在指引中介绍了生产和施工安装对预制构件设计的影响,力 求设计人员系统掌握桁架钢筋叠合板的设计方法。1.1.3 本指引仅讲述桁架钢筋叠合板的设计方法,不包含预应力混凝土叠合板,文中将桁架钢筋叠合板简称为“叠合板”。1.1.4 本指引适
5、用于抗震设防烈度为6、8度的装配式混凝土结构住宅,以下所称装配式建筑均指装配式混凝土住宅建筑,钢结构住宅可参考使用。1.2编制依据本手册的编制依据下列主要标准规范和图集:装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014装配式混凝土建筑技术标准GB/T51231-2016混凝土结构设计规范(2015年版)GB50010-2010建筑抗震设计规范(2016年版) GB50011-2010高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010混凝土结构工程施工规范GB50666-2011混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2015桁架钢筋混凝土叠合板(6Omm厚底板) 15G366-1装配式混凝土结构连接
6、节点构造(楼盖和楼梯) 15G310-1XXX设计研究院:内件预制构件设计指引第二册桁架钢筋叠合板版号V1.0页码第1页共36页2叠合板概述2.1 叠合板组成2.1.1 叠合板由预制混凝土底板和现浇叠合层两部分组成,其基本构成包 括工厂预制的底板(含预留预埋、桁架钢筋和受力底筋)、现场浇筑的叠合 层、现场绑扎的上部钢筋及现浇层内的管线预埋等。图2.2.1叠合板现场照片图2.1.1叠合板构造示意图2.2 叠合板特点叠合板是在工厂生产预制混凝土底板,现场在预制底板上后浇混凝土 层,预制底板与叠合层混凝土形成整体共同承受外力的楼板,相对于全预 制楼板整体刚度和抗震性能都有提高,其受力性能基本等同现浇
7、楼板。2.3 叠合板分类2.3.1 装配式建筑常用的楼盖形式包括现浇楼板、叠合板和全预制楼板, 其中现浇楼板与现浇建筑设计方法相同,本指引不做说明;全预制楼盖主 要包括预应力双T形板和预应力空心楼板,多用于公共建筑和低层住宅, 本指引也不做说明。叠合板根据预制底板的不同可分为平板型、带肋型、 空心型叠合板,详见图2. 3.1T、2. 3. 1-2,由于带肋型、空心型叠合板应 用较少,本文只针对平板型叠合板进行介绍。7 a、 ta陶力一 量倏降力归XXX设计研究院i:内件预制构件设计指引第二册桁架钢筋叠合板版号V1.0页码第2页共36页a)平板型叠合板b)带肋型叠合板2. 2.1预制底板作为现浇
8、层的底模,可以节省大量模板和支撑,减少现场 湿作业量,减少部分模板和钢筋绑扎人工,提高施工速度及质量,叠合板 典型施工照片如图2. 2.1所示。C)空心型叠合板图2.3. 1-1叠合板分类示意图2.2.2叠合板一般采用工厂流水线生产,机械化程度高,生产速度快,具 有尺寸精度高、板底平整度好的优势,板底可实现免抹灰。2. 2.3常规住宅项目中,根据叠合板的应用范围,其能提供约5%10%的预 制率。fiLlrV TX k-kl/1 ja .【说明】PK预应力带肋底板混凝土叠合板是一种典型的带肋型底板,这种 板相对于普通的叠合板预制底板更薄,侧向开孔的T型肋与后浇层混凝土 紧密咬合,提高了新旧混凝土
9、之间的粘结力和抗剪强度,具有较大的刚度。 PK板可承受施工荷载,省去了模板和支撑,肋上预留长条形孔,可在孔中 穿钢筋和管线,形成双向配筋楼板,在薄板的拼缝处采用折线钢筋抗裂, 满足抗裂性能。PK板以长度方向的高强预应力钢丝为主要受力方向钢筋,由于其整体 刚度很大,可适用于大板跨。PK板的标准化尺寸板块较多,仅在角部、开 洞等部位有特殊规格。一般规格是单肋板板宽0.5m、双肋板板宽1m,预制 底板厚度30n;当跨度大于6.6m时,预制底板厚度为40m% PK板尚不能 适应异形板部位,目前国内的生产厂家较少,并未在全国广泛推行。2.3.2叠合板按受力形式,可根据房间的长宽比、接缝构造、支座构造的
10、不同,分为单向板和双向板,如图2. 3. 2所示。为提高构件生产效率,降 低现场施工安装难度,叠合板宜按单向板设计。a)单向板示意图b)双向板示意图图2.3.2叠合板预制底板示意图【说明】现浇混凝土板一般是按照板的长宽比来定义单向板和双向板,叠 合板的界定方法略有不同,由于单向板侧面无伸出钢筋,构件生产施工简 单,对于长宽比较小的房间可都采用单向板设计,并对叠合板进行双向板 包络设计,设计方法详见第3.3节。F= .,、?. b ; -TV :-工 / / 1 J I 一 I , Z 7 M I-X,)-ryGR/ .a)平板型底板m带肋型底板f 二二二匚一一二二一SM*lBBm.YQQ 一二
11、、”.W_ 三、,,C)预制空心楼板图2.33.1-2叠合板分类现场照片类型优点缺点平板型模具简单,生产吊装方便,表面 粗糙面与现浇混凝土结合,结 构整体性好,应用最为广泛。构件较薄,运输吊装要求高,一 般用在跨度较小的房间:后浇层 设备管线预埋施工难度大。带肋型肋板增强了构件的刚度,可分 为预应力和非预应力板,高强 预应力钢丝能够有效控制开 裂,一般采用标准模数生产。模具相对复杂,需专业生产线生 产,预制底板较薄,运输堆放要 求高,管线置于板肋间或孔洞。空心型重量轻,可广泛地应用在大跨 度、大空间、大荷载建筑中,可 分为预应力和非预应力板。不能在楼板上开洞,国内早期应 用较为广泛,后因抗震性
12、能差, 应用范围大幅缩减,国内生产线 较少,产品采购难度大。XXX设计研究院静r痴件z制构件设计指引第二册桁架铜筋叠合板 器第33费合板设计叠合板设计与构件尺寸、预留孔洞、周边墙体或梁、接缝形式、结合 面、出筋形式、周边现浇混凝土等因素相关,以下按设计原则及相关影响 因素对叠合板设计进行详细解析。3.1 设计原则3.1.1 按GB/T 51231-2016第5. L 2条要求,当结构中竖向构件全部为现 浇且楼盖采用叠合梁板时,房屋的最大适用高度与传统现浇结构相同。仅 采用叠合板的建筑,结构的整体受力性能与现浇相同,只需在预制底板设 计时做补充分析和验算。3.1.2 采用叠合板项目宜按模数化、标
13、准化设计,在合理的前提下尽量统 一房间开间、进深尺寸,避免或减少异形楼面,方便叠合板布置,进而提 高叠合板的重复利用率。3.1.3 叠合板的应用范围需考虑结构整体受力、构件标准化设计、构件制 作安装等因素的影响,不适合预制的部位应设计为现浇楼板。下表对不适 宜采用叠合板的部位进行梳理:表3.1.3叠合板不适宜采用范围部位备注转换结构的转换层、上部 结构嵌固楼层、屋面楼板转换层、嵌固层因整体性及传递水平力要求,宜 采用现浇;屋面板考虑防水性能、整体性要求, 宜采用现浇,若采用叠合板,现浇层厚度需增加需结构加强的部位结构平面局部凹进、细腰、楼板开大洞等抗震不 利情况,其影响范围宜采用现浇楼板电梯厅
14、前室等公共区域该部位设备管线密集,对现浇层厚度要求高,为 降低现场施工管线安装难度,宜采用现浇楼板异形板房间因不满足标准化设计,增加构件种类和制作难 度,宜采用现浇楼盖房间内局部降板部位因降板连接节点较复杂,一般情况采用现浇【说明】实际工程中,若单体工程预制率较高,为避免大量的现浇与装配 作业交叉,提高现场施工效率,需要尽可能减少现浇混凝土楼板。此时, 屋面板以及公共区域通过增加现浇层厚度也可采用叠合板,异形板、降板 区可通过合理化设计,采用叠合板。3.1.4 叠合板布置应遵循“少规格、多组合”的原则,对各个房间的板块 进行等宽布置,当房间进深尺寸不同时,可通过调节叠合板中间的接缝宽 度来实现
15、预制底板的宽度标准化。3.1.5 宜尽量按“少梁大板”的原则进行结构布置,减少叠合板种类和数 量,进而减少模具数量,提高生产、施工安装效率。【说明】由于叠合板厚度较厚,无管线预埋时,叠合楼板厚度一般不小于 120mn,有管线预埋时,一般不小于130o常规现浇搂板厚度为100120m, 对于小跨度板采用叠合板材料浪费;当板跨较大时,取消次梁,叠合板厚 度与常规现浇混凝土板基本相同,叠合板优势明显,提高施工效率,但不 会增加混凝土用量。3.1.6 叠合板布置应根据板型合理设计接缝,单向板宜选择后浇小接缝, 双向板宜选择后浇带接缝,接缝宜避开楼板最大弯矩截面位置。接缝构造 详见3. 7节。【说明】叠
16、合板布置应首先满足结构受力要求,接缝不宜设置在房间跨中 部位。在满足结构受力的基础上再考虑板型的标准化,进而减少模具种类, 降低成本。3.1.7 在满足结构受力、符合规范及相关标准的前提下,为提高构件生产 和现场施工效率,设计应优先采用不出筋或少出筋的叠合板。XXX设计研究院瞰:内部文件预制构件设计指引第二册桁架钢筋叠合板版号 V1.0页码第4页共36页【说明】单向板侧边无伸出钢筋,生产施工更方便,板跨较小时设计应优 先选用单向板:单向板双向板的详细设计要求详见第4章。在行业标准 JGJI-2014、GB/T 51231-2016和国家标准图集15G310-1等规范图集都提 出,当叠合层混凝土
17、厚度达到80100 时,叠合板也可按不出筋设计,但 须提前与审图单位沟通。图3.2叠合板设计流程确定叠合板应用范围后,叠合板设计,不仅要考虑楼板本身, 还须考虑其对房间使用功能、建筑净高 的影响。设计过程中,要求建筑、结构、 设备、装修专业密切配合,构件深化设计 需考虑叠合板生产、运输、吊装、安装等 环节的影响。图3.2所示为叠合板设计的一般流 程,设计人员可按此流程顺序开展设计 工作,并应重视前期的结构布置方案。叠 合板范围应根据建筑单体的预制率、装 配率要求、项目的整体预制方案,结合生 产施工的方便性、项目销售、成本等因 素,设计选定预制范围并经项目部认可。主体结构和叠合板进行计算分析,并
18、对叠 合板接缝及边界节点构造进行细化,完成施工图设计;施工图审查合格后 可展开预制构件深化设计工作(部分地区要求深化设计图和施工图同时送 审,则深化设计工作需提前开展),将施工图、精装修、设备预留孔洞、施 工方案预留预埋反映到构件深化设计图中,在相关提资单位和参建方对深 化设计图纸审核确认后,方可交由预制构件厂生产。3.3 叠合板类型叠合板是由工厂预制混凝土底板、现场浇筑混凝土组成的整体受弯构 件,根据房间楼板的长边尺寸A和短边尺寸乙以及叠合板的受力特点,预 制底板可设计为单向板和双向板。对于单向板,虽然生产施工阶段为单向 受力,但浇筑完成的叠合板受力状态介于单向板和双向板受力之间,实际 工程
19、设计中应采取包络设计。本指引2.3节讲述了叠合板分类,本节的叠 合板类型重点介绍单向板与双向板的特点及设计方法。构件类型应用范围生产施工单向板 23的房间,与现浇结构的设计方法相同预制底板侧边无伸出钢筋,板两端 部有伸出钢筋,工厂模具对应仅端 部需要开孔,施工吊装就位过程 中,构件伸出筋与周边现浇墙、梁 钢筋碰撞相对较少。Z1Z. 6m 的房间, 预制底板和顶面现浇层均按双 向板设计预制底板四边均有伸出钢筋,工厂 模具对应四边均需开孔,施工吊装 就位过程中,构件伸出筋与周边现 浇墙、梁钢筋碰撞较多。【说明】楼板一般是四边支承,现浇结构设计时,当UL 2时,应按双 向板计算;当L/L 3时,应按
20、单向板计算。由于单向板构件板侧边无伸 出钢筋,仅端部有伸出钢筋,工厂加工、运输及现场安装更为方便。实标 项目中不能完全按现浇楼盖的设计理念区分单向板和双向板,为提高生产 施工效率,当楼板的长宽比LL3时,但房间的开间不大于3.81时,也 可将预制底板设计为单向板。3.4 叠合板尺寸及板厚3.5 4. 1叠合板尺寸叠合板的预制底板厚度不宜小于60mm,预制底板宽度一般不宜大于 2.8m,且不应大于3m,长度不宜大于6.0m。当项目中确实有需要采用大跨 度叠合板时,需要对预制底板详细进行生产施工阶段验算,选择合理的吊XXX设计研究院:内件预制构件设计指引第二册桁架钢筋叠合板版号页码第5页共36页点
21、位置,必要时增加预制底板厚度。在工程项目中,为提高生产和施工安 装效率,同一房间的叠合板应优先采用中大型预制底板。【说明】控制预制底板的厚度,主要是为了保证构件在生产、运输、安装 过程中避免开裂。当登合板跨度较小时,预制底板厚度也可减小至50mm; 当预制底板长度大于6. Om时,构件在生产脱模、运输过程中都更容易开 裂,也要增加预制底板厚度或在底板中增加预应力钢筋,以防开裂。预制 底板的长度和宽度受模台尺寸及构件运输影响,流水线模台尺寸一般为 3. 5m9m4m12m,考虑模具拆装操作空间,预制底板的宽度一般应控制 在3m以下。另外公路运输要求货车总宽度不应超过2.55m,若构件尺寸控 制此
22、范围内,构件运输不受限制;但实际工程为提高生产和安装效率也可 突破此限宽,提前向交通管理部门报备审批,办理超宽运输证。本文提出 的不大于2.8m和6.0m是根据实践经脸总结、效率较高的控制尺寸。3.4 . 2叠合板厚度叠合楼板总厚度可根据结构受力及正常使用要求,按现浇楼板的设计 方法选用:按单向板设计时,楼板总体厚度可取跨度的1/30;按双向板设 计时,楼板总体厚度可取跨度的1/40。但预制底板和后浇叠合层的最小厚 度尚应满足构件生产、施工的要求;预制底板最小厚度需考虑脱模、吊装、 运输、施工等影响因素;叠合层最小厚度需考虑楼板整体性要求以及设备 管线预埋(图3.4.2)、面筋铺设、施工误差等
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