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引言

繼二十世紀(jì)中葉現(xiàn)代主義設(shè)計(jì)思潮以來，建筑同工業(yè)化社會的關(guān)系日益緊密。構(gòu)成建筑的基本元素——墻體、樓板、梁、柱、門窗、樓梯等隨著建筑思潮以及科技的進(jìn)步被一次次地重新定義。新材料、新結(jié)構(gòu)的發(fā)明與應(yīng)用也給建筑行業(yè)源源不斷地注入新的血液。

目前，在我國大力發(fā)展裝配式建筑的背景下，預(yù)制混凝土樓板因其平整、規(guī)則，且容易達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)化程度、實(shí)現(xiàn)流水線自動生產(chǎn)而受到業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)關(guān)注。相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆模式，預(yù)制樓板具有現(xiàn)場濕作業(yè)少、構(gòu)件質(zhì)量好、節(jié)省模板和支撐、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。然而，現(xiàn)有預(yù)制樓板在建筑中僅作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用，功能單一，集成化程度低，尚未最大程度地利用工業(yè)化制造的優(yōu)勢。

工業(yè)化建筑的先進(jìn)性不應(yīng)局限于將復(fù)雜的工藝工廠化制造，通過技術(shù)的集成來提高建筑的綜合性能、實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)、智能化建造是工業(yè)化建筑未來的發(fā)展方向。因此，本論文旨在基于現(xiàn)有預(yù)制混凝土樓板的制造技術(shù)，結(jié)合國外集成式預(yù)制樓板的案例及理論，探討一種新型集成式預(yù)制混凝土樓板的構(gòu)造及施工技術(shù)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中集成化程度低的問題。

一、國內(nèi)外預(yù)制混凝土樓板研究現(xiàn)狀

國內(nèi)比較常見的預(yù)制混凝土樓板類型包括疊合樓板、全預(yù)制樓板兩種。其中，疊合樓板包括普通疊合樓板、帶肋預(yù)應(yīng)力疊合樓板、空心預(yù)應(yīng)力疊合板、雙T 形預(yù)應(yīng)力疊合樓板；全預(yù)制樓板主要包括空心板和預(yù)應(yīng)力空心板。然而，以上現(xiàn)有預(yù)制混凝土樓板技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)樓板作為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承重功能，建筑建造過程中和樓板緊密結(jié)合的功能諸如照明、地暖、通風(fēng)設(shè)備等并未集成到預(yù)制混凝土樓板中，這些設(shè)備仍需在預(yù)制樓板結(jié)構(gòu)完成后開鑿洞口另行安裝，工序繁瑣，且占用較大樓層凈高。

集成式的預(yù)制混凝土樓板在德國、奧地利、瑞士等裝配式建筑技術(shù)發(fā)展相對先進(jìn)的國家已有成熟的產(chǎn)品體系與大量的工程實(shí)踐。德國INNOGRATION 公司自主研發(fā)的集成式預(yù)制混凝土樓板（見圖1）將水管埋設(shè)其中，使混凝土構(gòu)件成為熱量載體，通過控制水溫，調(diào)節(jié)相鄰房間的溫度。奧地利混凝土工業(yè)協(xié)會（V.Z）總經(jīng)理Felix Friemnbicher 等人指出，這種系統(tǒng)在建筑業(yè)中被稱作ThermalComponent Activation（TCA） 系統(tǒng)。依據(jù)熱輻射原理和混凝土良好的儲熱性能，TCA 系統(tǒng)既能夠制冷也可以制熱，并且可以保證室內(nèi)各處溫度均勻，提高熱舒適性。同時，能夠有效提高建筑物能源利用效率，緩解高峰時段用電負(fù)荷，在歐洲被廣泛運(yùn)用在辦公建筑中。瑞士Peter Bausysteme 公司則將以TCA 系統(tǒng)為基礎(chǔ)開發(fā)的預(yù)制混凝土儲熱樓板與地緣熱泵相結(jié)合運(yùn)用在居住建筑，打造被動式超低能耗的住宅系統(tǒng)。

圖1　INNOGRATION 公司研制的儲熱樓板產(chǎn)品

二、新型集成式預(yù)制混凝土樓板單元構(gòu)造

本文提出的新型集成式預(yù)制混凝土樓板基于TCA 系統(tǒng)。如圖2 所示，樓板單元的主體由預(yù)制混凝頂板（1）預(yù)制混凝土底板（2）和若干個開洞支撐肋（3）三個部分組成。其中，開洞支撐肋與預(yù)制混凝土底板在工廠整體澆鑄預(yù)制，成型后為樓板底部單元，形狀類似倒置雙T 板（見圖3）。頂板和底板通過混凝土現(xiàn)澆帶（7）連接成整體。頂板和底板之間的空腔（8）內(nèi)可鋪設(shè)各類風(fēng)管或其他機(jī)電設(shè)備，在支撐肋上根據(jù)鋪設(shè)的管道和管線尺寸等間距設(shè)置規(guī)則洞口，并在預(yù)制混凝土頂板上預(yù)留合適尺寸的檢修口。

此外，將水管（5）預(yù)埋在預(yù)制混凝土底板中，并在底板上鋪設(shè)保溫（4）。水管材料可選用PE-X 或者PE-RT，管道直徑大于等于13mm，管道安裝間距為25~30mm 之間。利用水管將冷熱能量輸送到混凝土構(gòu)件中并利用混凝土介質(zhì)來儲存和釋放冷熱能量。這種方法主要可以承擔(dān)室內(nèi)的顯冷負(fù)荷，也可承擔(dān)室內(nèi)的基本熱負(fù)荷，提供舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。一般情況下，供熱模式下的進(jìn)水溫度為22~28℃，供冷模式下進(jìn)水溫度為16~20℃。

圖2　新型集成式預(yù)制混凝土樓板剖面圖

圖3　預(yù)制混凝土底板和開洞支撐肋整體澆鑄成型

三、集成式預(yù)制混凝土樓板施工順序

1. 支撐

準(zhǔn)備支模所需構(gòu)配件→彈控制線→擺放三腳架→根據(jù)設(shè)計(jì)立支撐桿并鎖緊穩(wěn)固→調(diào)整支撐桿標(biāo)高與兩側(cè)墻體預(yù)留標(biāo)高位置一致并固定→鋪設(shè)主龍骨、次龍骨→支撐系統(tǒng)預(yù)檢。

2. 安裝

1）根據(jù)構(gòu)件重量、形狀安裝合適的鋼絲繩及吊具→吊裝預(yù)制混凝土底板及開洞支撐肋組成的樓板底部單元→檢查樓板兩端支撐于主龍骨或墻的位置以及相鄰樓板拼縫寬度→卸勾→繼續(xù)本段其他樓板底部單元吊裝→完成本段所有樓板底部單元吊裝→在每兩塊樓板底部單元拼縫間澆鑄混凝土（見圖4-a）→樓板底部施工完成→根據(jù)設(shè)計(jì)鋪設(shè)管道、管線（見圖4-b）。

a. 樓板底部單元安裝

b.鋪設(shè)管道管線

（1）現(xiàn)澆混凝土?。?）管道　（3）管線

2）吊裝預(yù)制混凝土頂板→檢查預(yù)制混凝土頂板兩端伸出鋼筋支撐于開洞支撐肋寬度→卸勾→繼續(xù)本段其他樓板頂部單元吊裝→完成本段所有樓板頂部單元吊裝（見圖5-a）→在每兩塊預(yù)制混凝土頂板單元拼縫間澆鑄混凝土（見圖5-b）。

a.樓板頂板單元安裝

b.整體澆鑄連接

（1）預(yù)留檢修口?。?）現(xiàn)澆混凝土

圖5　新型集成式預(yù)制混凝土樓板頂板施工流程

四、集成式預(yù)制混凝土樓板特點(diǎn)分析

1.經(jīng)濟(jì)性分析

1）新型集成式預(yù)制混凝土樓板與同厚度雙T 板等大跨度預(yù)制混凝土樓板相比整體性更好，抗彎承載力提高，滿足相同承載力可減少梁板鋼筋用量。

2）新型集成式預(yù)制混凝土樓板與同厚度普通樓板相比節(jié)約45% 左右的混凝土用量。

3）此樓板在混凝土底板中集成水管的方式與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，節(jié)省了能源供應(yīng)需求，降低了維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用。

2.集成特點(diǎn)分析

1）新型集成式預(yù)制混凝土樓板空腔內(nèi)可集成管道及其他機(jī)電設(shè)備，在設(shè)計(jì)時無需考慮衛(wèi)生間降板問題，降低拆分難度。

2）在預(yù)制混凝土底板內(nèi)集成水管，實(shí)現(xiàn)輻射吊頂空調(diào)的效果。免去在樓板上鋪設(shè)地暖等工序的同時，大大提高建筑物室內(nèi)熱舒適性。

3.施工特點(diǎn)分析

1）新型集成式預(yù)制混凝土樓板底部完成面平整，無凸出梁，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要在工廠完成底部混凝土樓板的飾面效果。免去吊頂空間、減少抹灰面積，提高了施工效率。

2）與普通梁板結(jié)構(gòu)相比，新型集成式預(yù)制混凝土樓板底板的底部平整，模板支撐與拆除便捷。

3）由于大部分復(fù)雜的工藝在工廠預(yù)制時已經(jīng)完成，現(xiàn)澆工程量少，因此該樓板施工精度較易控制，施工質(zhì)量較高。

結(jié)語

本文借鑒國外集成式預(yù)制混凝土樓板的設(shè)計(jì)及理論基礎(chǔ)，提出的新型集成式預(yù)制混凝土樓板集成了輻射空調(diào)、管道、管線、飾面，現(xiàn)場濕作業(yè)少，施工工序簡單、易控制。本樓板可與被動式建筑技術(shù)相結(jié)合，在今后的居住建筑以及小型辦公建筑中推廣使用，提高建筑室內(nèi)環(huán)境舒適性，提升建筑物性能，推動我國建筑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。