预制预应力混凝土双T板 (以下简称双T板) 是由宽而薄的钢筋混凝土面板和2根窄而高的预应力钢筋混凝土肋梁组成, 其横截面呈2个T形, 如图1所示。双T板具有承载力高、耐久性好、施工方便、经济性好等特点, 可广泛应用于立体停车场、工业厂房、大卖场等公共建筑^[1]。双T板构件的形状精度由尺寸偏差项目的检验来控制, 在工程验收中属于允许偏差检验项目^[2]。目前, 我国缺少双T板专门的产品及应用技术标准, 工程应用中主要参考国家现行相关标准中的预制构件通用规定对其尺寸偏差进行控制。但由于双T板构件截面的特殊性, 现有标准难以全面覆盖, 存在尺寸偏差指标不足、量测方法不统一等问题。美国规范ACI ITG-09^[3]、日本标准JIS A5412—1995^[4]以及美国预制预应力混凝土协会 (PCI) 手册MNL-135-00^[5]等先进国家和国际标准给出了双T板尺寸偏差控制的专门规定。但国内的双T板在生产方式及截面形式、端部构造等方面与国外有一定差别, 能否直接套用国外标准需进一步商讨。因此, 有必要针对我国的工程应用特点, 就双T板的尺寸偏差指标、允许偏差取值以及量测方法进行系统研究, 为相关标准的制定和修订提供参考。

各国常用双T板的横截面形式有一定区别, 如图1所示, 其中:①中国的双T板肋梁根部为弧形, 日本为折线形, 而美国为2种均有;②中国采用变厚度翼缘, 即悬挑翼缘根部大端部小, 而美国和日本则采用等厚度翼缘;③中国的双T板翼缘端部为内倾角, 而美国和日本为直角;④美国的双T板楼盖分无叠合、预叠合和后叠合3种, 而国内目前则大多采用后叠合形式。另外, 美国和日本的屋盖双T板常采用平板形式, 而国内则常用双坡形式;双T板的端部有平口和企口2种形式 (见图2a, 2b) , 其中中国主要采用平口形式;按中国的国家建筑设计标准图集SG432-1~3《预制预应力混凝土双T板》^[6] (以下简称双T板图集) , 中国的双T板端部还会采用加腋形式 (见图2c) 。

根据国际标准ISO 286—1∶2010^[7], 构件实际尺寸与公称尺寸之间的差值称为构件的尺寸偏差, 而允许偏差指构件最大尺寸与最小尺寸之间或偏差上限与偏差下限的差值。双T板尺寸偏差可分为构件尺寸偏差和预埋件、预留孔洞尺寸偏差2大类。美国和日本有针对双T板的产品标准, 欧盟也有专门的带肋楼板标准, 其中, 美国的标准主要为美国混凝土协会 (ACI) 的ACI ITG-7M-09《预制混凝土构件允许偏差规程》^[3]和预制预应力混凝土协会 (PCI) 的MNL-135-00《预制与预应力混凝土构件施工允许偏差》^[5];日本的标准主要为日本标准协会的JIS A 5412—1995《预应力混凝土板 (双T板) 》^[4];欧盟主要参考欧洲标准化委员会 (CEN) 的EN 13369∶2013《预制混凝土构件通则》^[8]和EN13224∶2004《预制混凝土构件—带肋楼板》^[9]。中国目前没有针对双T板的产品标准, 需要参考相关标准确定尺寸允许偏差取值, 主要参考GB50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》^[10]、GB/T51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》^[11]和JGJ1—2014《装配式混凝土结构技术规程》^[12]等。

根据国内外标准的有关规定, 双T板构件尺寸偏差控制指标主要包括长度、宽度、高度、翼缘厚度、肋净间距、肋宽、宽度倾斜度、高度倾斜度、顶面平整度、侧向弯曲、反拱、对角线差、翘曲、企口长度、企口高度等15项, 如表1所示, 各项控制指标的含义如图3所示。

由图3和表1可知。

1) 长度, 指双T板顶面的长度。中国标准双T板长度为9~24m并以3m为模数^[6], 而美国为26~104ft并以2ft为模数 (1ft=30.48cm) ^[13]。近年来, 双T板在<9m跨度的公共建筑中也有所应用。中国标准中长度允许偏差的控制要求比美国规范严格, 但当跨度>18m时, 又比日本规范宽松。中国标准分3种跨度对长度尺寸进行控制, 相对较为合理, 且标准图^[6]考虑的长度公差为20mm, 可以吸纳相应的偏差。因此, 建议长度允许偏差仍按规范GB50204—2015取。

2) 宽度, 指双T板顶板底面的宽度。中国标准双T板宽度有2, 2.4m和3m 3种^[6], 美国有8, 10ft和12ft 3种^[13], 日本有1.2, 1.8m和2.4m 3种^[4]。可见, 中国标准双T板的宽度与美国相差不大, 日本偏小, 但都在3m以内。日本标准对双T板宽度允许负偏差控制较严格, 中美标准差别不大。建议宽度允许偏差仍按规范GB50204—2015取。

3) 高度, 指双T板顶面至肋梁底面的距离。双T板可分为双T平板和双T坡板。中国标准双T平板高度为350~900mm^[6], 美国为24~34in并以2in为模数 (1in=25.4mm) ^[13], 日本为200~900mm^[4]。可见, 各国标准双T板高度一般均≤900mm。另外, 我国规范GB/T51231—2016^[11]和规程JGJ1—2014^[12]规定, 预制构件有粗糙面时, 与预制构件粗糙面相关的尺寸允许偏差可放宽1.5倍。参考规范GB50204—2015对混凝土保护层厚度允许偏差的规定, 建议把双T板分为后叠合和无叠合2种情况, 高度允许偏差分别取为±8mm和±5mm。

4) 翼缘厚度, 指悬挑翼缘端部厚度。中国标准双T板翼缘厚度为35mm和40mm^[6], 美国的无叠合双T板和后叠合双T板翼缘厚度为2in, 而预制叠合板为4in^[13], 日本标准则为70mm^[4]。可见, 我国双T板的翼缘厚度比较小。翼缘过薄容易在构件生产及叠合层施工过程中产生局部冲切破坏, 应严格控制其负偏差。建议将翼缘厚度的允许偏差取为 (+5mm, -3mm) 。

5) 肋净间距, 指两肋梁端部内侧立面底边之间的距离。肋梁中心间距一般为双T板宽度的1/2, 肋净间距则等于肋梁中心间距减肋宽, 各国双T板肋净间距一般均在1.5m以内。肋净间距偏差会影响翼缘悬挑长度, 也影响搁置位置。因此, 肋净间距允许偏差不应大于宽度偏差且应偏严控制, 建议取为 (+5mm, -3mm) 。

6) 肋宽, 指肋梁底面宽度。双T板的肋一般为变截面形式且呈下小上大。中国标准双T板肋宽有80, 100mm和120mm 3种^[6], 美国标准为3.75~7.25in^[13], 日本标准为80~125mm^[4]。可见, 中国双T板的肋宽比较小, 肋宽偏差会改变支座的局部受压性能, 也会影响预应力筋的混凝土保护层厚度。建议肋宽允许偏差取为 (+5mm, -3mm) 。

7) 宽度倾斜度, 指双T板顶面短边至长边垂线的最大水平偏移距离。宽度倾斜过大易引起相邻构件碰撞, 还会造成双T板长度偏差过大^[5]。建议参考长度允许偏差值, 宽度倾斜度允许偏差取为±5mm。

8) 高度倾斜度, 指双T板端部横截面至竖直面的最大水平偏移距离。高度倾斜会造成设计预留的安装缝宽度不足, 导致构件难以安装。考虑到大多数双T板构件高度<1m且工程设计的安装缝宽为20mm, 建议高度倾斜度允许偏差取值取为±10mm。

9) 顶面平整度, 指双T板顶面凹凸的相对差值。顶面平整度偏差会改变钢筋保护层厚度, 对使用舒适性也有影响。有叠合层双T板的顶面为粗糙面且后浇层有调平作用, 可不进行控制。我国工程中常用2m靠尺测量平整度, 建议无叠合双T板顶面平整度允许偏差仍按规范GB50204—2015取。

10) 侧向弯曲, 指双T板顶面任一长边至该长边两角点连线的最大水平偏移距离。模具偏差、构件宽度偏差及预应力筋的横向偏心均会导致双T板顶板发生侧向弯曲^[13]。由于双T板肋梁面外刚度较小, 规范GB50204—2015的允许偏差取值过于宽松, 应从严控制, 建议其允许偏差参考美国标准取。

11) 反拱, 指由预应力引起的双T板肋梁底面与水平基准面之间的最大垂直距离。由于放张时间、养护条件等因素影响使得双T板实际的反拱与设计反拱产生偏差, 但反拱过大对后叠合板影响较大, 易使后浇层厚度不均, 顶板呈现“两端厚中间薄”, 造成实际截面与计算模型假设不符且跨中截面承载力不足^[5]。另外, 不同反拱还会使相邻构件产生预拱度差, 造成连接困难, 对此, 美国预制预应力混凝土协会 (PCI) 提出对相邻构件预拱度差Δf (见图4) 进行控制, 其中预叠合板和后叠合板分别取±10mm和±19mm。由于反拱偏差大小与双T板跨度有关, 建议按不同跨度取不同的反拱允许偏差进行控制。

12) 对角线差, 指双T板顶面对角线长度差值的绝对值。对于双T坡板, 其对角线差取两斜板对角线差中的较大值。对角线差使顶板呈不规则矩形, 影响构件的安装和连接。建议对角线允许偏差仍按规范GB50204—2015取。

13) 翘曲, 指双T板顶面4个角点的高差。我国标准以相对翘曲量表达形式进行翘曲控制。翘曲过大易造成板受力不均匀, 甚至在堆放、运输及安装过程中出现折角现象^[2], 还对构件外观、连接件的安装和性能产生不利影响^[5]。建议翘曲允许偏差仍按规范GB50204—2015取。

14) 企口长度, 指企口沿双T板长度方向上的长度。企口长度偏差主要由模具偏差产生。企口长度正偏差过大 (企口过长) 会导致端部截面削弱过多, 而负偏差过大则易使双T板搭接长度不足, 均对端部局部受压性能造成影响。建议企口长度允许偏差取为±5mm。

15) 企口高度, 指企口沿双T板高度方向上的长度。企口高度偏差过大易使构件安装时发生倾斜且相邻构件呈高低错落, 影响构件连接, 同时端部截面高度的改变易引起企口破坏模式的改变。建议企口高度允许偏差取为±5mm。

根据国内外标准的有关规定, 双T板上的预埋件、预留孔洞尺寸偏差控制指标主要包括预留孔洞的中心位置及尺寸、预留外伸钢筋中心位置、支承垫板中心位置、预埋板中心位置、支承垫板与混凝土平面高差、预埋板与混凝土平面高差、吊环中心位置、吊环高度等9项, 如表2所示, 各项控制指标的含义如图3所示。由图3和表2可知:

1) 预留孔洞中心位置, 指预留孔洞中心线到双T板边线的距离。预留孔洞中心位置偏差主要由模具偏差或预应力筋位置调整而产生^[5]。一般将构件上预留管道穿过的孔口定义为“预留洞”, 其尺寸较大, 故不必如预留孔那样精确^[2]。建议预留孔洞中心位置允许偏差仍按规范GB50204—2015控制。

2) 预留孔洞尺寸, 指预留孔洞的各边线长度或直径尺寸。预留孔洞尺寸偏差由模具偏差等因素产生, 偏差过大会影响管线的铺设。建议预留孔洞尺寸允许偏差仍按规范GB50204—2015取。

3) 预留外伸钢筋中心位置, 指外伸钢筋截面形心与双T板顶面边线的垂直距离。预留外伸钢筋将构件与周围结构或构件相连, 其位置偏差过大会增加连接难度, 对连接性能也造成不利影响。建议预留外伸钢筋中心位置允许偏差取为5mm。

4) 支承垫板中心位置, 指支承垫板形心距肋梁端截面的水平投影长度。支承垫板中心位置偏差会影响双T板端部的受力性能。建议支承垫板中心位置允许偏差取为10mm。

5) 预埋板中心位置, 指预埋板形心与双T板顶面边线的水平距离。预埋板在双T板的顶面, 混凝土浇捣前靠钢筋网的支承确定位置, 偏差较支承垫板难控制^[5]。建议预埋板中心位置允许偏差取为20mm。

6) 预埋板与混凝土平面高差, 指由于预埋板的倾斜、上凸或下凹, 使其所在平面与双T板顶面形成的高度差。预埋板与混凝土平面正高差过大会削弱预埋板与混凝土的锚固性能, 不利于其传递荷载。建议预埋板与混凝土平面允许高差仍按规范GB50204—2015取。

7) 支承垫板与混凝土平面高差, 指由于支承垫板的倾斜、上凸或下凹, 使其表面与肋梁底面形成的高度差。考虑到预埋板须由移动式定位夹具调平^[5], 而支承垫板由于受钢筋网传来的均匀压力而易于调平, 因此, 支承垫板与混凝土允许负高差应偏严控制。建议支承垫板与混凝土平面允许高差取为 (0, -3mm) 。

8) 吊环中心位置, 指吊环顶部距双T板顶面边线的水平距离。由文献[11]可知, 吊环中心位置是经计算确定, 施工时应采取保证起重设备主钩位置、吊具及构件重心在竖直方向上重合的措施。吊环中心位置偏差过大会提高吊装难度, 降低施工效率。建议吊环中心位置允许偏差仍按规程JGJ1—2014取。

9) 吊环高度, 指吊环到双T板顶面的最大净空高度。吊环高度偏差过大会影响施工效率, 除了8) 项所述情况外, 吊环高度负偏差过大还会使吊环高度过小, 导致吊钩难以穿过吊环而影响吊装施工, 而吊环正偏差过大则会使吊环突出双T板顶面, 需要专门切割, 降低施工效率。建议吊环高度允许偏差仍按规程JGJ1—2014取。

我国规范GB50204—2015^[10], GB/T51231—2016^[11]和规程JGJ1—2014^[12]规定了预制构件尺寸偏差的通用检验方法, 文献[2]对翘曲、表面平整度及量测取值方法进行了解释。欧盟标准EN13324:2004^[9]对带肋楼板的宽 (高) 度倾斜度、侧向弯曲、反拱等测量方法进行了说明。根据相关标准规定及图5, 将上述各尺寸偏差控制指标建议量测方法列于表3。

根据规范GB50204^[10]和GB/T 51231^[11]可知, 双T板尺寸偏差及检验方法属于验收项目中的一般项目, 其检查数量按进场检验批, 同一规格双T板每批次抽检数量不少于该规格数量的5%且≥3件确定。对双T板及其预埋件、预留孔洞的尺寸偏差合格判据如下。

1) 当检验项目的合格率≥80%时, 可判为合格。

2) 当检验项目的合格率<80%但≥70%时, 可再抽取相同数量的构件进行检验;当按2次抽样总和计算的合格率≥80%时, 可判为合格。

1) 我国缺少双T板的专门产品和应用技术标准, 而参考相关标准未能全面反映双T板的特点, 有必要进行调整。

2) 在对比国内外相关标准的基础上, 考虑我国工程应用特点, 提出了双T板尺寸允许偏差取值及量测方法建议, 可为相关标准修订提供参考。

3) 双T板尺寸偏差的最终确定, 需建立在充分的实测数据的分析研究基础上, 因此, 建议开展相关的研究工作。