预应力混凝土肋梁楼板临时支撑应用及分析

曹刘坤 杨 磊 沈浅灏

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 背景资料

近年来随着装配式建筑的推进，出现了较多预制混凝土结构、钢结构和木结构，但是设想中的装配式结构提高施工效率的优点一直未有明显体现。因此在施工方法、措施等方面不断进行革新改良成为一个研究方向的情况下，希望通过使用专用工具能提升装配式建筑施工效率，促进建筑业发展。

预应力楼板在最近几年的装配式建筑中广泛应用，特别是肋梁预应力楼板，刚度大，变形小，可以减少模板、支架的搭设，降低现场施工强度，整体提升施工效率，但现场临时支撑施工中存在一些问题。

首先，为了取得大空间而采用预应力楼板，导致预应力楼板跨度较大，单块构件质量提升明显，对运输和现场吊装机械要求较高，施工成本提高。

其次，为提升现场施工装配效率，预应力楼板临时支撑安装一般采用搁置式，而且由于预应力楼板的受力特性，为避免多点支撑，板下少撑或无撑，端部局部荷载增大，易形成危险性较大的分部分项工程（危大工程），现场模板支架搭设与传统现浇结构搭设稍显不同。

本文通过对预应力肋梁楼板的特性进行考察和分析，结合实际工程中预应力肋梁楼板临时支撑方案，对预应力楼板临时支撑系统的设计及应用进行相应的研究。

2 预应力肋梁梁板特点分析

2.1 预应力混凝土双T板

叠合预应力混凝土双T板是一种板梁结合的预制钢筋混凝土承载构件，应用先张法工艺。叠合预应力混凝土双T板在构件厂制作养护完成运至施工现场吊装，并与现浇混凝土形成整体。叠合预应力混凝土双T板作为简支构件，体型简单，制作和施工过程省时、省料，易于工厂化制作，质量便于控制，拥有良好的承载性能。其特点包括：有效缩短建设工期，缓解安装工程和装饰工程的压力，减少用工量，降低工人劳动强度；省略楼板及主次梁模板，减少施工现场作业量，降低粉尘、噪声等污染，有利于环境保护。

但双T板的缺点主要有：体型大，自重大，对运输工具、吊装设备和道路状况的要求高。

从定性角度进行分析，简支条件下，双T板端部线荷载的影响因素随着跨度、高度增加而变大，随着宽度增加而减小。在简支条件下，端部临时支撑单侧承受的线荷载易处于10 kN/m以上，加入梁自重、施工荷载或两侧荷载的情况下，线荷载可能超过20 kN/m，形成危大工程，需重点注意。通过计算可得出不同宽度的双T板自重与板高的关系，如图1所示。

图1 不同宽度的双T板自重与板高的关系

2.2 预应力空心楼板

预应力空心板除了拥有预应力双T板的优点外，同时还易于工厂化制作，质量便于控制，拥有良好的承载和抗震性能，隔声保温防火性能好。类似双T板，通过计算可以得到不同宽度的GLY预应力空心板板自重与板高的关系，如图2所示。

图2 不同宽度的GLY预应力空心板板自重与板高的关系

通过对比可以发现，一般情况下，预应力双T板单块板比预应力空心板大且高，但在单位面积自重上，预应力空心板较双T板更重，更应注意预应力空心板结构体系中搁置梁下的临时支撑。

3 现场支撑方式

现场施工中，端部预制梁下支撑常采用满堂支撑，工艺较为成熟，成本较低，可根据需要进行搭设，虽然预应力板底免撑，但也存在满堂支撑的常见问题，如搭设拆除时间长、设计复杂、搭设完成后现场施工条件差。因此预应力肋梁楼板也需要一种能满足现场装配施工要求的临时支撑，进而提升装配式建筑现场施工的效率。

图3、图4为预应力双T板、预应力空心板临时满堂支架现场照片，现场施工预应力板底部虽然无支撑，但为保证满堂支架整体性，跨中、边角均设置有水平连系杆，现场条件改善有限。

图3 预应力双T板端部预制倒T梁及满堂支架

图4 预应力空心板搁置T梁及满堂支架

满堂支架计算时，梁板支架分别进行计算，注意以下几点：

1）当梁侧立杆共用时，仅计算梁下满堂支架，可将整块预应力肋梁板线荷载增加到相应搁置梁上，折算成等线荷载的梁，再按照折算后的梁尺寸（梁侧无板）进行计算，如图3、图4预应力双T板、空心板跨度较小，梁侧立杆梁板共用。

2）当跨度较大、梁侧立杆不共用时，分别计算梁、板下满堂支架。预应力肋梁板通过搁置梁、板下支架共同支撑。

预应力肋梁板下支撑可通过验算简支端立杆轴力确定，图5为双T板肋梁底部立杆布设示意，单块双T板质量为4.28 t，尺寸2 m×8 m，现浇层厚60 mm。简支情况下，使用φ48 mm×3.0 mm钢管，肋梁底部设置立杆支撑，搭设高度5 m，步距1.8 m，在板端各有1道2根立杆作为板下支架，搁置梁、板下支架共同作用承载双T板荷载，共相当于8点支撑，荷载为66.80 kN，单杆荷载标准值为8.35 kN。立杆单杆容许轴力为16.00 kN。

图5 预应力双T板端部钢管支架

经计算，立杆单杆可满足轴力承载要求。梁下立杆按照每侧承载1/4板自重折算梁截面，然后再计算梁下支架。

安装前，应将支撑高度调整至设计标高，以控制楼板的标高及平整度。

预应力肋梁板搁置在预制梁上，通过在预制梁上设置橡胶垫块或采用坐浆法，控制预应力双T板安装精度，并保护预制梁。

为保证整个架体的稳定性，在纵横向支撑架的连接部位增加短钢管进行拉结，每步架体均需设置[1]。

4 支撑方式分析

上述双T板现场临时支撑系统，支撑立杆应力已经接近容许应力，在搭设高度增加、跨度增大、搭设工艺影响下，钢管满堂支架将不能满足现场装配化要求。

4.1 荷载取值

计算中荷载取值仅为预应力肋梁板加现浇层质量，在增加施工荷载的情况下，荷载将显著增加，如施工荷载2 kN/m2，则单杆标准荷载最终为16.855 kN，超过板下支架立杆的允许压力16.000 kN的容许值。

4.2 计算假定

受力分析中，假定4道支撑构件受力均分，每道支撑承载1/4板自重，实际受限于荷载位置、现场搭设精度、预应力肋梁板起拱影响，预应力构件支撑很难出现均分，局部承载力易超过1/4，并且在中部标高较高的情况下，局部会出现负弯矩，导致构件出现负弯矩裂缝等质量问题，因此，预应力混凝土肋梁板一般都要求简支运输、临时存放。

随着预应力肋梁板跨度增加，支撑数量增多，板下钢管支撑的受力更加复杂，均分计算假定将无法满足安全计算要求。

5 结语

经过上述分析，预应力肋梁板临时支撑荷载较大，且肋梁板刚度较大，简支条件下构件预应力结构完全可满足要求，传力明确，有利于提升装配式建筑的现场施工效率，可得出以下结论：

1）尽量按照简支，即搁置梁承载预应力肋梁板，临时支撑设置支撑搁置梁，减少现场支撑搭设数量，促进现场装配化。

2）荷载过大，满堂钢管支撑在承载上可能无法满足要求，需要承载能力更高的临时支撑，可参照钢结构施工中临时支撑设置，如独立支撑、门式支撑、组合支撑，由于支撑在梁上，线荷载明显增大，施工阶段，预制框架主梁需要承担整个楼面的施工荷载，为保证支撑结构安全，中间层支撑要进行相应基础承载力验算，通过增加预应力的方式控制主梁施工阶段挠度和裂缝[2]。

3）当采用预制柱、梁，且预制梁可直接搁置在预制柱，并承担施工阶段的荷载时，如厂房预制梁柱，可采取面支撑施工。

可以预见，预应力肋梁板的应用会推进装配式建筑的发展，提高现场装配化水平，但工具化临时支撑系统的应用更能提升现场的施工效率，让各方更有动力推动装配式建筑的发展[3-6]。