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从出筋到不出筋,叠合板的技术进步每年将节省60亿以上

 中清科技 2020-04-20
字数3000阅读时间5分钟

常见的出筋板:
少见的不出筋板:

本篇主要内容包括:

1、叠合板出筋对设计、生产、施工造成的困扰
2、与出筋问题有关的4本规范、标准
3、从四面出筋到不出筋的综合效益分析
1
叠合底板出筋所造成的困扰

预制叠合底板因为出筋,影响从设计到施工的全部环节。
(1)设计
增加设计工作量,设计必须考虑出筋与梁、墙、柱的钢筋避让,增加了精细化设计工作量。
(2)生产
降低生产效率,增加生产成本。具体包括:
1)构件生产自动化程度受限,钢筋工序不能实现自动化焊接,需要人工操作;
2)模具成本增加。板出筋,模具就需要开孔。加之不同项目、不同规格的板的钢筋直径、间接不同,又导致模具即使开孔也不能标准化,模具损耗大;

上图:出筋板   
下图:不出筋板

3)模台利用率降低。出筋占用更大面积的模台,导致模台利用率降低,构件厂产能降低,预制构件的摊销成本增加;

4)预制叠合梁效率降低。因板出筋,预制叠合梁的上部主筋不能在构件厂一次安装到位,只能在施工现场穿筋,效率降低。

(上图来源于华构科技)
(3)运输:
运输车的利用率降低,运输成本增加;

(4)构件安装:
现场安装时预制底板的钢筋与梁、柱、墙的钢筋要避让,甚至板的出筋要迂回穿插才能安装就位,工效降低,安装成本增加;

如果是双向板,一般会有后浇带,有模板、支撑,不能实现免模。

(上图来源于华构科技)

同时,预制底板的出筋,在生产、运输、吊装环节,稍不注意就会伤及工人。

我们可以想象得到,如果把板筋与梁筋、墙柱钢筋的碰撞问题留给现场工人处理,工人会怎么处理,这无疑是质量隐患。

(5)现浇施工:
后浇带处需要单独支模、脚手架,不能实现完全的免模免撑,工效降低。

2
关于叠合板出筋问题的4本规范、标准
成本的源头是设计,设计的源头之一是规范、标准。如果规范和标准过于保守,设计就不可能经济;如果规范和标准在确保安全的前提下又比较先进,那么我们的设计就可能经济合理。

以下按颁布的时间先后,对与叠合板出筋问题有关的规范、标准进行罗列,详细内容可以查询具体的规范(文末留言处,有下载方式)

(1)协会标准(即将颁布)

2019年10月11日,由龙信建设集团有限公司、建研科技股份有限公司联合主编的中国工程建设标准化协会标准《钢筋桁架叠合楼板应用技术规程》(送审稿)审查通知,即将颁布。
该标准编制组集合了国内装配式建筑研究实践的优势单位,涵盖科研、设计、生产、施工全链条,先后开展了预制底板不出筋的板端支座节点、密拼叠合板抗弯性能和密拼缝双向板力学性能等试验研究与设计方法研究,充分验证了安全性与可靠性;同时根据桁架叠合板的特点,提出了针对性与可操作性强的生产、安装、质量检验与验收方法

(注:本段内容及下图合影来源于新闻稿——中国工程建设标准化协会标准《钢筋桁架叠合楼板应用技术规程》(送审稿)审查会议在北京召开)。

以下截图是征求意见稿内容:


上图:龙信集团试验室完成相关试验现场

(2)辽宁省地标

辽宁省地方标准《装配式混凝土结构技术规程》(DB21/T 2572-2019)之6.6.5条:叠合板后浇层厚度不小于70mm时,叠合楼板即可以不出筋。

即:60+70=130厚,可以不出筋

于是在沈阳有了这样的项目:

(3)国标

国标《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T 51231-2016)5.5.3条:桁架筋混凝土叠合楼板的后浇叠合层厚度不小于100mm,且不小于预制层厚度的1.5厚时,叠合楼板支座处的纵筋可以不伸入支座,在后浇叠合层内采用搭接方式锚入支座。如下图:

下图是条文解释:

即:60+100=160厚时,才可以不出筋

所以,普遍设计的是出筋的叠合板:

也可少数项目按国标规范设计了不出筋板,板厚增加。例如下图的项目非常有智慧地进行设计,板厚增加比规范少一些。

(点击上图,可查看全部)
上图是上海中船动力研究所研发大楼工程现场照片,由上海中森设计、上海建工总承包、中南建筑生产。
(4)行业标准

在《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)第6.6.4条,对当板底分布钢筋不伸入支座时作了相应规定。

以下是条文解释:

(提示:文末留言处,有下载方式)

3

从出筋到不出筋的综合效益分析

以综合成本来估算,预制叠合底板从“四面出筋”到不出筋,可以降低约20元/m2(按地上建筑面积)。
按2020年全国新建装配式建筑中有3亿平方米用叠合板,那么如果改为不出筋设计,2020年可以节省成本60亿元人民币。估算明细如下:
(1)生产成本:可以降低224元/m3左右,折合叠合楼板面积约13.44元/m2,折合建筑面积约9.4元/m2
从出筋到不出筋,模具消耗量可以降低,模具开孔的人工费可以避免,开孔后的堵孔器具费可以避免,钢筋加工可以实现全自动化,混凝土浇筑过程中的漏浆可以基本杜绝,减少混凝土浪费。
1)综合按预制构件成本可以降低8%考虑,预制叠合楼板按2800元/m3考虑,可以节省成本224元/m3
2)叠合楼板的厚度按60mm考虑,每平米叠合楼板可以节省成本:224*0.06=13.44元/m2
3)叠合楼板的面积按实施装配式建筑面积的70%考虑,即按实施装配式建筑面积计算,可以节省的成本是:9.4元/m2
(2)施工成本:可以降低50元/m3左右,折合叠合楼板面积约3元/m2,折合建筑面积约2.1元/m2
从出筋到不出筋,现场施工效率大幅提高,平均吊装一块的时间,按出筋时20分钟、不出筋时15分钟左右,工效提高25%。
叠合楼的安装单价按300元/m3计算,其中与工效提高有关的可变成本按200元/m3计算,工效提高25%后安装单价可以降低50元/m3
(3)间接成本:除了上述直接成本的降低以外,因工效提高、工期缩短,可以降低时间成本约9元/m2
按地上10,000平米单体建筑考虑,其中叠合楼板面积约7000平米,每块叠合板按5m2考虑,共1400块叠合楼板,每吊装一块板节约5分钟,共可节约吊装时间约15天,估算其边际财务收益约可以节省9元/m2
小结
叠合板是我国装配式混凝土建筑中最常用的构件之一,但目前按叠合板施工的楼板成本普遍高于传统现浇混凝土楼板,按地上建筑面积计算成本增量为50元/m2
造成叠合楼板成本增加的一个主要原因就是“出筋问题”,而欧洲和日本的叠合板都是单向板,四边都不出筋。叠合板的“出筋问题”不仅增加了成本,也增加了施工工期。经估算,从“四面出筋”到不出筋,可以降低的综合成本按叠合板面积计算约28元/m2,按地上建筑面积计算约20元/m2
解决叠合板的“出筋问题”就能为降低装配式建筑的成本增量作出巨大贡献。解决成本增量问题,重点在上游。解决叠合楼板的“出筋问题”,重点是解决设计所依据的规范、标准、规程的保守或滞后问题。而先有辽宁省地标已实施满一年,现有《钢筋桁架叠合楼板应用技术规程》颁布在即,该标准填补了空白,将解决长期以来困扰PC行业的预制底板的出筋问题,将推动行业进步,预期可以创造可观的经济效益与良好的社会效益。
若2020年全国新建装配式建筑中有3亿平方米用叠合板,那么如果全部按不出筋设计,则2020年就可以节省成本60亿元人民币,随着我国装配式建筑规模的不断增加,到2025年,我国装配式建筑规模可能达到5亿平方米,可以节省的成本将超过100亿元

克三关在此向为《钢筋桁架叠合楼板应用技术规程》的颁布付出专业智慧和辛勤劳动的专家们致敬,向推动我国装配式建筑技术进步的企业和个人致敬。

把装配式建筑的成本降下来,还有更多的设计问题需要我们共同努力。

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声明:本篇不出筋叠合板相片来源于郭得海先生分享,有两张出筋板现场施工照片来源于华构科技刘洪春先生分享,其他工程相片为克三关(上海)科技有限公司团队拍摄,拥有版权。

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