池思源

(福建建工集團有限責任公司設計分公司 福建福州 350001)

0 引言

目前，裝配式建筑在我國蓬勃發(fā)展，為使預制疊合梁的深化設計更符合裝配式施工工藝的要求，助力裝配式建筑高質量發(fā)展，需要對影響施工工藝、工效的關鍵因素進行分析，在深化設計中將這些因素消弭于無形。因此，國內許多相關學者、專家以及工程界人士紛紛對其展開深淺不一的探討。

姚婉春、張云波、祁神軍[1]在分析和研究PC結構的特點及優(yōu)勢的基礎上，從結構受力角度研究和提出了疊合梁、疊合板構造措施。

葉獻國、華和貴、徐天爽、王德才[2]通過研究對比現(xiàn)澆混凝土整體板及在跨中拼接的混凝土疊合板的受彎性能，提出改進疊合式樓板設計的建議。

劉正勇、應惠清[3]對裝配預制式混凝土框架結構承重構件的連接進行分類，介紹了連接在設計和施工階段中應注意的事項，同時介紹了幾種梁柱連接的構造形式及特點。

葉肖敬、楊平、孟超、陶富明、梅瑞金[4]以金華人民醫(yī)院裝配式混凝土結構施工為基礎，總結了PC疊合梁板構件與現(xiàn)澆結構連接節(jié)點的質量控制。

上述研究主要還是集中在從結構受力方面的構造以及按照深化設計出圖后的施工安排及改善上，還未將結構設計、深化設計、施工工藝三者統(tǒng)合考量；對結構構件的尺寸限值考慮不足。基于此，本文就目前預制疊合梁鋼筋排布所遇到的常見問題嘗試作出一些討論。希望能夠從深化設計角度出發(fā)，綜合考慮結構設計、深化設計、施工工藝3方面因素，得到高預制率框架結構的疊合梁合理的鋼筋排布方案及結構構件的尺寸限值。

1 梁組合式封閉箍使用

現(xiàn)澆梁鋼筋籠施工過程一般為：將上下層縱筋放置好后，再將整體封閉箍(以下簡稱：封閉箍)套入；而疊合梁預制部分制作完成后，運輸至現(xiàn)場后，再穿入梁上層縱筋。但在現(xiàn)場穿入上層筋過程，如果封閉箍與封閉箍之間預留的空間不足(上層縱筋較粗較直，不易彎曲)，則勢必導致操作困難，施工效率下降。因此，為提高穿筋施工效率，在符合《裝配式混凝土建筑技術標準》(GB/T51231-2016)[5]第5.6.2條(針對抗震等級為一、二級的框架梁梁端加密區(qū)及有受扭要求的梁全長，需采用整體封閉箍筋)的條件下，在梁中間至少1/2跨度范圍內采用組合式封閉箍(以下簡稱：組合箍)，且需相應增加該部分綁扎組合箍帽蓋的工序，如圖1所示。

圖1 梁上層主筋置入

其次，尚須考量組合箍細部問題，必須查看組合箍是否有助于提高穿筋施工效率。如圖2所示，影響穿筋施工效率的控制尺寸為圖示尺寸a、b的最小值。

圖2 組合箍筋剖面

基于此，下文推導最小梁寬和最小板厚的限值；設a=b=35mm(理由：設上層主筋直徑25mm+誤差10mm)，梁鋼筋保護層厚度20mm，板鋼筋護層厚度15mm，單向疊合板，板底筋直徑8mm。

發(fā)現(xiàn)當確定箍筋直徑、彎鉤角度及平直段長度后，箍筋彎鉤的水平長度d和豎直長度c是可以確定的(圖2)。根據(jù)具體參數(shù)，實比繪制箍筋剖面，得到下文的數(shù)值。

為滿足文獻[5]第5.6.2條要求，表1列出了箍筋彎鉤的水平長度d和豎直長度c以供設計參考。

表1 箍筋彎鉤的水平長度d和豎直長度c mm

注：現(xiàn)行國家規(guī)范未明確180°彎鉤平直段長度的要求，本文中采用的平直段長度同135°彎鉤。

由上列假設及數(shù)據(jù)可推導各種情況下的最小梁寬和最小板厚，具體計算如下式:

最小梁寬為：

bmin=2c(梁保護層)+2d(箍筋)+2d+a

最小板厚為：

tmin=c(板保護層)+d(板底筋)+b+c+c(梁保護層)

單位為mm。

表2 最小梁寬與板厚(箍筋直徑8mm) mm

注：括號內數(shù)據(jù)為非抗震情況。

表3 最小梁寬與板厚(箍筋直徑10mm) mm

注：括號內數(shù)據(jù)為非抗震情況。

設計中最常用的情況：采用135°彎鉤，框架梁箍筋直徑8mm，宜采用300mm梁寬，150mm板厚；次梁箍筋直徑8mm，宜采用250mm梁寬，120mm板厚。

以上情況可見，現(xiàn)在常用的140mm厚度的疊合板并不滿足穿筋要求，箍筋平直段長度對最小梁寬及板厚的影響相當明顯。

因此，組合式封閉箍處在梁的塑性鉸范圍之外，是否可考慮放松箍筋彎鉤長度的要求。以下為部分國外規(guī)范給出的數(shù)據(jù)：抗震情況下，ACI-318-14[6]表25.3.4給出的135°彎鉤的直段長度為6d(d為箍筋直徑)；NZS3101：2006[7]第8.6.10.1條135°彎鉤的直段長度為8d。ACI-318-14及NZS3101：2006中180°彎鉤的直段長度為4d及65mm的較大值；參考文獻[8]圖13.15(e)還推薦了4種合理的箍筋錨固形式。

在現(xiàn)行規(guī)范允許的條件下，提高施工效率可行的辦法為：①調整疊合梁梁寬及疊合板板厚；②疊合梁預制部分生產時，先不彎彎鉤，預制疊合板吊裝完成并置入梁上層受力筋后，再用手提式彎箍機彎彎鉤，將增加施工工作量。

綜上，組合箍的使用目的是為提高穿筋施工效率，目前某些“常用”數(shù)據(jù)(或施工方法)，將對施工效率有所影響；在滿足結構安全的強條下，裝配式建筑也應注意可操作性。

2 預制疊合梁底部鋼筋在梁柱節(jié)點排布

目前，疊合體系下，梁柱節(jié)點鋼筋的排布主要有以下3種方式：①平面避讓；②立面避讓；③平面對接，如圖3所示。

(a)平面避讓 (b)立面避讓 (c)平面對接圖3 梁在中部節(jié)點區(qū)的構造

針對以上3種梁柱節(jié)點鋼筋避讓的方式，表4嘗試討論這3種方案的適用范圍及設計注意要點。

平面對接與現(xiàn)澆方式的差別在于：接頭質量、精度的把控，對梁寬和柱寬的要求與現(xiàn)澆設計無異。因此，下文針對平面避讓及立面避讓的兩種排布方式推導最小梁寬和最小柱寬的限值。表5列出了根據(jù)梁底筋錨固長度確定的最小柱寬。

表5 根據(jù)梁底筋錨固長度確定的最小柱寬

注：①當?shù)诙配摻钜采烊牍?jié)點錨固時，柱寬再增加70mm。②上表為僅根據(jù)梁底筋錨固長度確定的最小柱寬。

設：梁寬范圍內柱構造鋼筋不伸入節(jié)點域(即僅考慮對向梁底筋的避讓)，柱受力筋集中布置在4個角落，節(jié)點區(qū)最小鋼筋凈距S3為15mm，梁鋼筋保護層厚度20mm，梁箍筋直徑8mm，梁縱筋直徑28mm，梁縱筋在節(jié)點區(qū)采用90°彎鉤錨固。

當兩側梁各n根縱筋平面避讓排布時，確定最小梁寬為：

bmin=2c(保護層)+2d(箍筋)+2nd(縱筋)+(2n-1)S3

單位為mm。

按上式計算得到的最小梁寬歸納于表6之中；當由于采用平面避讓排布而使得梁寬過大時，可考慮轉而采用立面避讓的方式。

表6 根據(jù)梁底縱筋平面避讓排布確定的最小梁寬

對于立面避讓及平面避讓都存在對縱筋最小錨固長度限制，采用末端平直段錨固長度為>0.42LabE(根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范[9]第8.3.3條和第8.3.4條)，現(xiàn)假設節(jié)點區(qū)混凝土強度等級C30，縱筋強度等級HRB400，鋼筋末端部至柱邊距離50mm。

研究組采用甲磺酸溴隱亭(由匈牙利吉瑞大藥廠生產,國藥準字H20020370)治療,每次口服1.25mh,qd,餐中服用,使用1周后無不良反應,增加至2.5mg,連服3-6個月;兩組患者PRL值得到正常后,恢復正常維持量。其中對照組2.5-5mg/天,研究組1.25-2.5mg/天。

最小柱寬為：

Bmin=0.42LabE+50；單位為mm。

3 疊合梁側面抗扭鋼筋在梁柱節(jié)點出筋

根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)[9]第9.2.5條受扭縱向鋼筋應按受拉鋼筋錨固在支座內。

因此，當兩向相交梁中配置受扭鋼筋時，一向(如：X向)梁吊裝到位后，另一向(如：Y向)梁會由于受扭鋼筋在節(jié)點的阻擋而無法吊裝，即吊裝時，一向梁縱筋被另一向梁受扭鋼筋擋到(圖4)。

針對該情況，有以下可考慮的方案：

(1)調整結構布置方案或節(jié)點約束條件，避免設置抗扭鋼筋；

(3)先將抗扭筋彎起(直徑一般較小)，在吊裝完畢后，再將抗扭筋彎下(將造成鋼筋二次彎折)；

(4)在梁端預埋抗扭鋼筋的直螺紋套筒，在吊裝完畢后，再將抗扭鋼筋續(xù)接(實際上可能沒有小直徑套筒)。

圖4 預制疊合梁吊裝(柱出筋隱藏)

4 結語

(1)封閉式組合箍確是適合于預制工法的箍筋形式，但不盲目使用，忽視其初衷；現(xiàn)在常用的140mm厚度的疊合板并不滿足穿筋要求；按照現(xiàn)行規(guī)范計算得到最小梁寬和最小板厚值，供設計參考；

(2)梁柱節(jié)點鋼筋排布的3種方案各有優(yōu)勢，適用于不同情況；按照現(xiàn)行規(guī)范，根據(jù)最小梁底縱筋錨固長度計算得到最小柱寬，供設計參考；在衡量得失后，選擇適合于項目的方案；比較推薦的鋼筋排布方式還是平面避讓方式；

(3)宜調整結構布置方案或節(jié)點約束條件，避免在梁中配置抗扭鋼筋；不得已時，優(yōu)先考慮采用加大伸入支座的角筋直徑的方案。