引言

隨著近年來國(guó)家建筑政策的推動(dòng)，預(yù)制裝配式建筑已成為了全國(guó)各地重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)向裝配式建筑轉(zhuǎn)型發(fā)展之際，設(shè)計(jì)的理念及施工方式須轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)及施工工藝須不斷提升及精進(jìn)，本文提出一種預(yù)制梁鋼筋綁扎快速方法，望能對(duì)業(yè)界有所參考及貢獻(xiàn)。

傳統(tǒng)現(xiàn)澆梁箍筋為整體封閉形式，當(dāng)預(yù)制疊合梁完全依傳統(tǒng)工藝時(shí)，封閉箍筋對(duì)梁疊合層縱向鋼筋施工會(huì)遇到許多困難，費(fèi)時(shí)又費(fèi)工。因此，在符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求下，優(yōu)化預(yù)制疊合梁的箍筋設(shè)計(jì)，使梁主筋與箍筋施工更加便利，同時(shí)又能節(jié)省人工及材料的成本，具有不小的研究意義。本文通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)現(xiàn)有預(yù)制梁的整體封閉箍在施工中存在的問題，提出了一種創(chuàng)新的預(yù)制疊合梁箍筋的設(shè)計(jì)形式“約1/2梁跨長(zhǎng)范圍內(nèi)采用組合封閉箍、梁跨兩端約1/4段內(nèi)采用整體封閉箍筋”。此種形式既提高預(yù)制梁上層鋼筋綁扎效率，避免整體封閉箍筋預(yù)背鋼筋錯(cuò)誤的問題，又能節(jié)約人工、節(jié)省工地現(xiàn)場(chǎng)使用1/2帽蓋箍的材料成本并大幅提升施工效率。

一、梁箍筋規(guī)范設(shè)計(jì)要求

規(guī)范對(duì)箍筋作用的解釋是：箍筋對(duì)混凝土構(gòu)件具有重要的約束作用，封閉箍筋可以有效提高對(duì)構(gòu)件混凝土和縱向鋼筋的約束效果，改善構(gòu)件的抗震延性。實(shí)現(xiàn)封閉箍筋效果的，可以是鋼筋彎折后對(duì)接口做閉合焊接，或采用帶一對(duì)彎鉤搭接的閉合箍筋，即規(guī)范中所定義的整體閉口箍；或兩對(duì)彎鉤搭接的閉合箍筋組合閉口箍，即規(guī)范中所定義的組合口箍。

1. 傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的箍筋設(shè)計(jì)規(guī)定

一是箍筋宜采用焊接封閉箍筋、連續(xù)螺旋箍筋或連續(xù)復(fù)合螺旋箍筋。當(dāng)采用非焊接封閉箍筋時(shí)，其末端應(yīng)做成135°彎鉤，彎鉤端頭平直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于箍筋直徑的10倍；在縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)的箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不宜大于100mm。此規(guī)定適合梁和柱。

二是GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.3.8條及GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.4條對(duì)梁箍筋肢距的規(guī)定相同。

梁箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度內(nèi)的箍筋肢距：一級(jí)抗震等級(jí)，不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值；二、三級(jí)抗震等級(jí)，不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值；各抗震等級(jí)下，均不宜大于300mm。

《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》第三章第三節(jié)4.2條，梁箍筋形式均應(yīng)采用封閉式箍筋。

2. 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的疊合梁箍筋設(shè)計(jì)規(guī)定

裝配建筑規(guī)范對(duì)不同形式的封閉箍適用范圍做了細(xì)分，JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第7.3.2條及GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第5.6.2條規(guī)定：

（1）抗震等級(jí)為一、二級(jí)的疊合框架梁的梁端箍筋加密區(qū)宜采用整體封閉箍筋，非加密區(qū)可采用組合封閉箍筋；

（2）抗震等級(jí)為三、四級(jí)的疊合框架梁沿梁全長(zhǎng)可采用組合封閉箍筋；

（3）疊合梁受扭時(shí)宜采用整體封閉箍筋，且整體封閉箍筋的搭接宜設(shè)置在預(yù)制部分；

（4）次梁全長(zhǎng)可采用組合封閉箍筋。

由于裝配建筑施工工藝特點(diǎn)，預(yù)制梁箍筋不同于傳統(tǒng)梁箍筋，梁通長(zhǎng)均使用封閉式箍筋。為了達(dá)到施工便利性，除了抗震等級(jí)較高的建筑梁箍加密位置采用封閉式箍筋外，其余位置其實(shí)均可使用開口箍。關(guān)于整體閉口與組合閉口的差別，在田春雨等人的“裝配式建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究”（2016）中，在1∶1結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校煌瑯菍拥念A(yù)制疊合梁，分別采用了整體閉口箍疊合梁及組合閉口箍疊合梁。試驗(yàn)結(jié)果指出，對(duì)于一般框架梁，配置組合封閉箍的預(yù)制拼裝疊合梁，其彎、剪性能與配置整體封閉箍的梁基本一致。但對(duì)獨(dú)立梁、受扭梁，其建議是采用整體封閉箍筋。

二、整體式封閉箍在施工中存在的問題

預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)中，梁一般以一個(gè)柱間跨長(zhǎng)做為單元梁，板以下的梁截面工廠預(yù)制，以板同厚部分梁截面現(xiàn)場(chǎng)澆置，即預(yù)制疊合梁。疊合梁通長(zhǎng)跨內(nèi)若采用整體封閉箍，疊合梁的上層鋼筋一般則采用兩種就位方式，一種是預(yù)制梁預(yù)背上層鋼筋（如圖1所示），指預(yù)制梁吊裝前，先將相關(guān)鋼筋穿入放置于預(yù)制梁面，隨預(yù)制梁一起吊裝，吊裝完畢后再以水平移動(dòng)方式，在箍筋所封閉的梁面空間內(nèi)，調(diào)整上層鋼筋位置；另一種是所有預(yù)制梁吊裝完成后，鋼筋從可能的缺口穿入。在梁的現(xiàn)澆面上找到足夠長(zhǎng)的缺口，以穿放梁的上層鋼筋，可以是梁柱節(jié)點(diǎn)位置、梁墻節(jié)點(diǎn)位置或是外邊梁框梁外側(cè)。筆者從國(guó)內(nèi)現(xiàn)有裝配式建筑項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)認(rèn)為，預(yù)制通長(zhǎng)整體封閉箍疊合梁，無論是預(yù)背形式或現(xiàn)場(chǎng)找缺口穿筋，需充分檢討以下施工中存在的幾個(gè)問題。

圖 1   預(yù)制疊合梁上層鋼筋預(yù)背

1. 整體閉口箍梁鋼筋預(yù)背存在的問題

一是預(yù)制梁預(yù)背上層鋼筋，穿錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)大，預(yù)制梁安裝前需進(jìn)行大量的檢核工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。按目前的施工圖系統(tǒng)，上層鋼筋僅在平面圖中表達(dá)，且梁上層多為跨梁柱節(jié)點(diǎn)及兩個(gè)構(gòu)件，為保證上層鋼筋放置于正確的，相應(yīng)的構(gòu)件圖，應(yīng)在圖紙繪制中增加上層鋼筋表達(dá)內(nèi)容，梁構(gòu)件圖工作量增加1倍以上。當(dāng)預(yù)背鋼筋沒辦法保證縱筋型號(hào)、位置、長(zhǎng)短等完全正確時(shí)，或現(xiàn)場(chǎng)筋沒辦法正確就位時(shí)，需切開封閉箍筋重新調(diào)整上層鋼筋（如圖2所示），嚴(yán)重影響施工效率及質(zhì)量。

圖 2   切、焊封閉箍筋修正

二是預(yù)制梁預(yù)背上層鋼筋，先裝鋼筋，再吊裝部分梁板構(gòu)件，改變安裝工序，往往會(huì)出現(xiàn)沖突。按正常安裝工序，主次梁連接節(jié)點(diǎn)采用牛擔(dān)板連接，次梁先就位，再放置主梁面層筋。若主梁面筋預(yù)背，后裝次梁。面筋通常阻斷次梁就位路徑，導(dǎo)致次梁無法安裝，肢距小，特別是三、四肢箍主梁（如圖3所示），主梁鋼筋必須在預(yù)制構(gòu)件吊裝完成后，再進(jìn)行主筋穿筋施作，否則無法正常組裝。

圖 3   預(yù)背鋼筋與次梁牛擔(dān)板沖突

三是預(yù)制梁預(yù)背上層鋼筋，梁面筋就位先于預(yù)制板，按規(guī)范要求，預(yù)制kT板端宜出筋錨入至梁中心線，圖4中，梁面筋同樣阻斷kT板吊裝就位路徑，導(dǎo)致預(yù)制kT板無法正常安裝，對(duì)于箍筋肢距小，或三、四肢箍主梁，主筋穿筋施工更加困難，施作空間狹小（僅有疊合部分的高度）。采用預(yù)背主筋的方式，一旦出現(xiàn)鋼筋錯(cuò)放，修正難度大，因此從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)管理，再到工地吊裝前的檢核工作要求極高。

圖 4   預(yù)背鋼筋與kT板出筋沖突

2. 現(xiàn)場(chǎng)穿筋存在問題

梁采用封閉箍，保持原來的施工工序，構(gòu)件吊裝就位后再放置梁的上層鋼筋。現(xiàn)場(chǎng)穿筋時(shí)，從梁端柱節(jié)點(diǎn)處或梁端剪力墻段斜插進(jìn)入（如圖5所示）。梁上層筋直徑較小時(shí)，有機(jī)會(huì)穿入但施工效率不高；梁面縱筋直徑大于28mm，穿筋難度呈等倍數(shù)加大，甚至無法從節(jié)點(diǎn)處穿入。另一解決方案是，現(xiàn)場(chǎng)從邊梁外穿筋，這要求有施工外架。

圖 5   現(xiàn)場(chǎng)主筋穿筋困難

三、組合式封閉箍的設(shè)計(jì)及施工討論

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，梁箍筋一般為整體封閉形式，依預(yù)制裝配工藝特點(diǎn)，引入開口箍設(shè)計(jì)。考慮搭接組合閉合箍同樣發(fā)揮封閉箍作用，裝配式建筑設(shè)計(jì)中引入組合式封閉箍，方便疊合梁上層鋼筋現(xiàn)場(chǎng)就位。組合式封閉箍由預(yù)制梁中的U型開口箍筋與現(xiàn)場(chǎng)安裝的帽蓋箍筋組成。組合式封閉箍形式使作業(yè)人員在U型開口箍筋的上面完成主筋穿筋作業(yè)，且操作空間相比傳統(tǒng)的封閉式箍筋更大，待主筋穿筋作業(yè)完成后，綁扎帽蓋箍，箍筋完成閉合。

但如果組合閉口箍設(shè)計(jì)控制不恰當(dāng)，依舊發(fā)揮不了上層鋼筋放置的便利性，因此設(shè)計(jì)階段需事前考量幾點(diǎn)，如預(yù)制梁寬控制、箍筋直徑及彎鉤長(zhǎng)度、疊合深度、箍筋肢數(shù)等幾個(gè)條件，相對(duì)全封閉箍，可有效解決上梁上層鋼筋正確排布，并提高施工效率。

1. 組合式封閉箍設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）箍筋搭接彎鉤角度問題

規(guī)范對(duì)抗震設(shè)計(jì)梁的箍筋搭接彎鉤平直段長(zhǎng)規(guī)定是取10倍箍筋直徑和75mm中的較大值，箍筋彎鉤長(zhǎng)度越長(zhǎng),梁疊合面內(nèi)的鋼筋穿筋空間越小，當(dāng)135°彎鉤影響上層鋼筋排布時(shí)，可加大角度達(dá)180°，以增加彎鉤間的施作空間。如圖6所示。

圖 6   箍筋彎鉤設(shè)計(jì)要求

（2）樓板厚度對(duì)預(yù)制梁上層鋼筋穿筋空間的影響

梁疊合層高度一般取樓板厚度，樓板厚度影響組合閉口箍的U型開口箍筋疊合部分的高度與上層主筋穿筋施作空間。

以直徑8mm的箍筋為例，板厚150mm的梁上層主筋施作凈空間為56mm，板厚120mm的梁上層主筋施作凈空間為26mm。當(dāng)板厚150mm時(shí)，主筋穿筋施作空間相對(duì)充足；而當(dāng)板厚為120mm時(shí)，凈空間僅為26mm，凈空間過小，主筋穿筋施作困難，需要采取箍筋后彎措施。如圖7所示。

圖 7   不同樓板厚度與U型開口箍筋彎鉤處穿筋空間示意圖

（3）預(yù)制梁寬對(duì)預(yù)制梁上層鋼筋穿筋空間的影響

梁寬過小，U型開口箍彎鉤幾乎重疊，為增加梁上層主筋穿筋施作空間，梁預(yù)制混凝土面可下凹一定幅度，且kT板出筋下彎。

以直徑8mm的箍筋為例討論不同梁寬之施工便利性。如圖8所示，假設(shè)kT板板厚140mm，預(yù)制部分板厚70mm，現(xiàn)澆部分板厚70mm。針對(duì)梁寬小于300mm，U型箍彎鉤可能設(shè)計(jì)為2次彎折。

圖 8   不同梁寬U型開口箍筋彎鉤處穿筋空間示意圖

（4）預(yù)制梁箍筋直徑對(duì)預(yù)制梁上層鋼筋穿筋空間的影響

抗震設(shè)計(jì)框梁箍筋彎錨搭接時(shí)，直徑8mm以上箍筋的平直段長(zhǎng)度為10倍鋼筋直徑，以350mm梁寬為例，直徑12mm箍筋的開口箍?jī)蓚?cè)的搭接彎折段使疊合層形成閉合空間，依舊無足夠上層鋼筋穿筋空間。若采用小直徑箍筋，可縮短彎鉤延長(zhǎng)段尺寸，增加施作空間, 如采用直徑10mm箍筋，彎鉤之間有56mm縫隙，彎鉤與預(yù)制梁面有68mm縫隙，梁上層鋼筋從預(yù)留縫穿入梁疊合面，并無困難，如圖9所示。

圖 9   不同梁箍筋與U型開口箍筋彎鉤處穿筋空間示意圖

（5）多肢箍施工定位精度對(duì)預(yù)制梁上層鋼筋穿筋空間的影響

多肢箍疊合梁生產(chǎn)質(zhì)量難以把控，定位精度控制不良，易出現(xiàn)箍筋位置錯(cuò)移，如圖10所示。解決多肢箍的質(zhì)量缺陷，生產(chǎn)過程應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)定位治具。箍筋設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮用并筋形式（如圖11所示），或采用一筆箍形式（如圖12所示），以減小彎鉤數(shù)。

2. 施工注意事項(xiàng)

影響梁疊合層穿筋空間因素較多，板厚、箍筋直徑、板出筋方式、箍筋肢數(shù)等，當(dāng)以上參數(shù)沒辦法得到最優(yōu)解時(shí)，采用組合開口箍及電動(dòng)彎折器做現(xiàn)場(chǎng)彎折，仍可有效解決疊合梁上層鋼筋穿筋問題。如圖13所示，梁寬350mm，箍筋直徑12mm，開口箍彎鉤段幾乎重疊。解決方案是：在構(gòu)件制作時(shí)，其中一邊的梁箍筋使用45°彎構(gòu)，待在工地放入后再用電動(dòng)彎箍機(jī)將之進(jìn)行彎折至135°。

圖 13   U型開口箍筋2次彎折

四、1/2梁跨組合封閉箍梁設(shè)計(jì)及案例成果

結(jié)合組合式封閉箍的施工優(yōu)勢(shì)與國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，我們提出創(chuàng)新了一種新型的預(yù)制疊合梁箍筋的設(shè)計(jì)形式（如圖14所示），梁兩端約1/4跨長(zhǎng)段，加密區(qū)范圍內(nèi)，箍筋采用整體式封閉箍，滿足規(guī)范框架梁箍筋的設(shè)計(jì)要求，并盡量減少帽蓋箍的使用。中央約1/2跨長(zhǎng)段，梁非加密區(qū)內(nèi)采用組合式封閉箍，即U型開口箍與帽蓋組合閉口箍。此段長(zhǎng)度以上層鋼筋可穿入為準(zhǔn)，依經(jīng)驗(yàn)，1/2梁跨長(zhǎng)開口可以滿足上層筋的穿筋需要，1/2梁跨組合封閉箍梁設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，在梁跨長(zhǎng)距離內(nèi)穿放上層鋼筋，施工難度降低，效率大幅提高（如圖15所示）。

圖 14   梁兩端1/4段（加密區(qū)）整體封閉箍（左），1/2梁跨U型開口箍主、次梁（右）

圖 15   U型開口箍筋2次彎折現(xiàn)場(chǎng)案例

1/2梁跨組合封閉箍梁設(shè)計(jì)在合肥市肥西縣新港公租房（2015）、福建建工可門預(yù)制廠（2106）、廣州市恒盛大廈（2017）、重慶涪陵秋月臺(tái)項(xiàng)目（2019）等項(xiàng)目中均有應(yīng)用。說明1/2梁跨組合封閉箍梁設(shè)計(jì)可保持穿筋工作流暢，減少開口箍套帽蓋箍的工作量，優(yōu)化了預(yù)制疊合梁鋼筋施工的效率及人工成本（如圖16所示）。

圖 16   現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎情況及成果

在實(shí)施案例過程中，我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋施工時(shí)的記錄進(jìn)行分析，其施工方式的優(yōu)缺點(diǎn)及效率結(jié)果見表1，其中方案一及方案二預(yù)制梁采用封閉箍筋，方案三則采用1/2段組合閉中，即開口箍筋與帽蓋組合，經(jīng)比較，采1/2開口箍預(yù)制梁之鋼筋施工不論在速度、安全及施工難易程度上皆優(yōu)于全閉口箍筋預(yù)制梁，但鋼筋用量上帽蓋箍的材料使用會(huì)稍多，綜合工地工期及現(xiàn)場(chǎng)工人薪資趨勢(shì)，組合閉口箍具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。箍筋形式綜合對(duì)比見表2。

結(jié)語

當(dāng)前是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型裝配式建筑發(fā)展的重要階段，工程師常用現(xiàn)澆思維進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)端多為專注結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)造，設(shè)計(jì)階段沒有進(jìn)行生產(chǎn)與施工性分析，用傳統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)深度不夠，往往造成施工不良、野蠻裝配施工、現(xiàn)澆式裝配施工。本文從設(shè)計(jì)，施工方面綜合分析梁箍筋的設(shè)計(jì)與施工，提出梁箍筋設(shè)計(jì)的有效形式，亟予業(yè)界參考。

來源：混凝土世界雜志