樓闆是結構中最普通的構件，在預制混凝土裝配整體式建築中，預制疊合KT樓闆也是最普通的預制構件，在結構體系中，樓闆作爲樓面豎向荷載傳力構件，力學模型簡單，或爲單跨簡支闆，或爲多跨連續闆。在支座位置，闆的面筋或按溫度作用效應配置，若爲連續闆，則按負彎矩效應作面筋配置，支座處底筋按經驗構造配筋，對於整體現澆闆，底筋伸入支座，沒有任何質疑。

但無論是在預制KT疊合闆發明使用之初，還是目前美國、日本
、台灣等國家或地區的實際案例
、設計規範中，從(cóng)施工便利快捷考慮，均沒有要求KT闆底筋伸入支座，而當(dāng)前國家規範引入預制KT闆設計時，特别強調KT闆底筋伸入支座，這一限定對裝配設計，施工是否合理，本文将就案例中問題與相關規範條文進行分析讨論！希望預制KT疊合闆預制設計與施工可朝合理化趨勢發展。

預制KT闆出筋之設計不合理問題

KT闆出筋，施工效率不佳，按照JGJ1[1]樓蓋設計規定，預制闆按接縫構造、支座構造、及長寬比分爲單向闆與雙向闆。且預制KT闆受力筋宜伸入支座，即闆端出筋，這就是國内KT闆習慣於(yú)恪守出筋設計要求。然而，KT闆之出筋很明顯對施工産(chǎn)生三大傷害：

其一，KT闆四面出筋，對於(yú)安裝工藝需求較高，圖2.1(a)闆四邊接合梁箍筋位置需十分精準；其二，出筋易造成梁箍筋被不當破壞；伸出KT闆外之鋼筋與梁箍筋發生沖突時，由於(yú)闆的出筋較短且不利現場彎折，施工者便會直接對梁箍筋徑行彎折，嚴重破壞梁箍筋的力學行爲，圖2.1(b)，設計者實應正視此問題，到底KT闆出筋重要，還是梁箍筋的完整性更重要，或者兩者皆重要；其三，出筋将造成支承梁的上層鋼筋排列不易，伸入梁内的闆筋将疊合梁現澆層空間進一步分割成上下兩個極小空間，使梁上層鋼筋正確就位制造瞭(le)很大的困難，即使KT闆出筋已事先向下彎折一微小角度，如圖2.1(c)所示
，照片顯示梁上層鋼筋定位之困難度仍很高，施工質量與效率大打折扣。

KT 闆出筋在制造上並(bìng)不會造成太大的影響，後續所衍生施工上的問題，将間接對預制工藝、以及對施工單位、生産單位之間的協調與整合産生隔閡與嫌隙，不利於(yú)工期與質量的控制，這樣的結果並(bìng)非設計者所願意見到的，也是設計者應該正視的問題。

(a) 雙向出筋傾斜安裝 (b) 出筋與梁箍筋沖突，梁箍筋被不當彎折(c) 梁上層筋不易定位

圖 2.1 KT 闆出筋面臨(lín)施工性問題(tí)

傳統現澆混凝土樓闆澆築時，模闆基本是採用6mm厚度的夾合木闆拼接而成，由於(yú)該夾合闆面外剛度很低，施工時所澆置混凝土自重與施工活載作用下，夾合木闆必須借助縱橫平面鋪設兩向肋骨材，並(bìng)在交叉點處設置垂直支撐，模闆面上荷載通過骨材及支撐傳遞至下層樓闆，同時爲防止樓闆變形、失穩等不利情況發生。當整體結構混凝土全部現場澆置的情況下
，框架柱或剪力牆之混凝土豎向構件将與樓闆混凝土一同澆置，施工過程的安全性，豎向承載及側向穩定性全部依靠模闆支撐系統，採取滿堂架施工是情有可原且必要。

然而，裝配式建築的施工條件則不同，在水平預制構件吊裝之前，豎向構件已達到一定的豎向及側(cè)向強度，且水平疊合樓闆構件本身因其預制樓闆的厚度至少60mm；若預制樓闆設有K支架，預制樓闆剛度進一步提高；若爲預應力疊合闆，其先張拉預力所産生的負彎矩強度，恰可平衡部份施工過程中的垂直荷載作用。通過簡支梁的模拟分析預制闆之中間及兩端支承所需的強度，反推支撐架配置型式與數量，可大幅度減少施工支撐架數量。當預制疊合闆兩端擱置於(yú)預制豎向構件時，於(yú)兩端處将不必設置支撐架，更進一步減少施工支撐架數量。

(a) 滿(mǎn)堂架施工                  (b) 單(dān)排架施工

圖3.1 KT 闆支撐(chēng)架之差異比較(jiào)

過度支撐(圖3.1a)增加裝配建築的建造成本，增加施工現場安全衛生管理工作量，給現場施工動線增加不少障礙。但有些施工企業在KT闆等水平構件安裝時，常常有2種錯誤的作法，第一不做支撐設計，直接採用現澆施工架設計
，也就是滿堂架。一味固守傳統施工思路，沒有按新條件進行施工支撐，實非專業工程人員之基本工作态度，工程除瞭(le)安全，還需講求經濟性，即标準化、合理化等，有違此原則，應視爲工程人員之恥辱，當知「支撐爲裝配之恥」；第二、未取得施工架的極限破壞荷載，直接經驗支撐，結果導緻支撐失敗；支撐布置需要合理規劃（圖3.2b），並(bìng)考慮相應的安全系數是施工架配置的關鍵因素。在支撐架設計時，應先取得施工架的極限破壞荷載，再除以2~3倍安全系數，即取得保證安全支撐的設計值[2]，也避免走向滿堂架施工的極端(圖3.2)。

(a)支撐(chēng)失敗(bài)案例  (b)支撐(chēng)試驗架設(屈服381 kN)[2] (c)立杆試驗(挫屈60~130 kN)[8]

  圖3.2 支撐(chēng)架的失敗(bài)案例與試驗架設

4.1 疊(dié)合樓闆最小厚度規(guī)定

混凝土規範GB 50010 [4]第9.1.2條針對現澆鋼筋混凝土闆的屋面闆及樓闆最小闆厚的設計規定是60mm。裝配結構的行業标準JGJ 1第6.6.2節第1款規定

，疊合闆預制層闆厚度不宜小於(yú)60mm，後澆混凝土疊合層厚度不應小於(yú)60mm，若不計預制闆的結構隔闆作用，後澆疊合層設計規定與GB50010規定一緻。GBT51231[5]第5.5.1條規定疊合闆設計應符合GB50010之有關規定，但在第5.5.2節的第2款卻追加規定，屋面層和平面受力複雜樓層宜採用現澆樓蓋，當採用疊合樓蓋時，樓闆的後澆混凝土疊合層厚度不應小於(yú)100mm；此規定按條文解釋是爲瞭(le)增強頂層樓闆的整體性，需提高後澆混凝土疊合層的厚度，看似合理，實則不然。相對混凝土規範及行業标準JGJ1提出瞭(le)更嚴的要求，隻爲瞭(le)“整體性要求”。假設這三本規範對”整體性要求”做出相同的定義，其規定在邏輯上明顯不通，或在否定GB 50010現澆的混凝土結構沒有滿足“整體性要求”，或意在限制預制疊合闆應用
。

美國ACI 318-11[3]第21.11.6節針對傳遞地震力的橫隔闆-全現澆混凝土闆或疊合混凝土闆[W1] ，其最小闆厚規定爲50mm(2 in)，而預制與現澆接合面幹淨無浮漿，有粗超度、配置鋼筋時，組合截面可視爲結構隔闆。即使是不考慮預制樓闆與後澆置混凝土組合截面共同傳遞地震力作用時，即非組合樓闆或屋頂闆，其現澆層最小厚度爲63.5mm(2-1/2 in)，該規定較全現澆樓闆的厚度大，主要是從工程經驗上考慮瞭(le)預制闆厚度控制容許預留誤差值，或部分預力預制樓闆的預拱量不同，爲確(què)保現澆樓闆内布置的鋼筋以及水電配管之保護層厚度滿足相關要求。在JGJ 1第6.6.2節之條文說明有指出這一說明，其厚度規定與ACI規定接近。另外，英國愛爾蘭預制混凝土學會的預制混凝土設計規範第5.5節亦規定疊合樓闆的最小厚度爲50mm。

GB 50010與JGJ 1對於(yú)預制疊合闆之現澆層厚度規定，與美國、英國愛(ài)爾蘭相同，且符合施工合理性。而GBT 51231第5.5.2條第2款規定解釋卻不能與現澆樓蓋規定銜接，如當視預制疊合樓闆爲免拆模闆時
，其上後澆混凝土完全視爲現澆樓蓋的最小厚度爲60mm，滿足規範最小厚度規定，顯然不需要以最小100mm厚來滿足整體性要求。規範中對闆厚要求提高，其增加預制工藝應用限制，不利於(yú)工業建築工藝技術發展。

4.2疊合樓闆配筋之規定

關於(yú)樓闆闆端鋼筋伸入支座的規定，在樓闆的分離式配筋方式有提出要求，在GB 50010第9.1.4條中規定現澆樓闆中央正彎矩鋼筋“宜”全部伸入支座，且規定該縱向受力鋼筋伸入支座的錨固長(zhǎng)度不應小於(yú)5d；

關於(yú)溫度鋼筋規定，第9.1.8條中，溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置，也可另行設置構造鋼筋
，並(bìng)與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在外圍構件中錨固。

關於(yú)疊合闆接合面規定，第9.5.2條規定疊合闆的預制闆表面凹凸不小於(yú)4mm，且在重荷載作用環境下，應設置伸入疊合層(céng)的構造鋼筋，如K支架。

ACI 318-11[3]第16.5條關於(yú)結構整體性要求的闆端配筋規定是，預制樓蓋或屋蓋與其支撐(chēng)梁或牆之間必須相連接，其連接抗拉承載力必須大於(yú)每米4.4kN(300lb/ft)。

ACI 318-11[3]關於(yú)預制構件設計R16.4中解釋瞭(le)溫度鋼筋規定，對於(yú)寬小於(yú)3.66m(12ft)單向疊合闆，短向可不配置收縮及溫度鋼筋。預制疊合闆大部分的溫度收縮發生在現澆面層澆置施工之前，加上樓版經分割爲多片組合時，溫度及收縮應力被分散到各預制單元，說明組合樓闆對溫度及收縮效應小於(yú)整體現澆闆。

以60mm現澆闆層，上層鋼筋配筋間距滿足不大於(yú)450mm(18 in)要求，即可符合疊合闆與邊(biān)梁的連接整體性及相應的溫度及收縮配筋要求。[W2] 

按GB50010第11章的抗震設計構件規定中，闆並(bìng)非抗震設計構件；KT 闆僅爲向梁或剪力牆體傳(chuán)遞垂直荷載重之構件，完成建築使用功能爲主。而闆端的結構設計者應可判定單向闆端部支座的下緣並(bìng)無拉力的作用。

在傳遞豎向荷載時，從單向闆端的受力模式，受梁約束時，闆端存在豎向剪力及負彎矩，按單層鋼筋進行受彎承載力配置，闆端上層鋼筋抗彎受拉，闆端下層由混凝土受壓
，受壓區可不考慮受壓鋼筋作用，且在闆跨4~6m簡支支撐時，60mm厚的混凝土樓闆斜截面承載力完全大於(yú)樓面活載作用的剪力設計值[9]，爲什麽仍有那麽多設計者仍認爲它是應配置受力鋼筋呢？個人認爲都是受到現澆思維的影響，在現澆模式之下，考慮採用施工便利性的分離式配筋時，結構設計者直接将受力鋼筋「延伸」過支座並(bìng)代替溫度收縮鋼筋，一方面藉此減少受力鋼筋與溫度收縮鋼筋之搭接用量，另一方面亦可減少現場鋼筋配置的複雜程度。樓闆端部支承處的下層鋼筋不需配置鋼筋，並(bìng)不是新觀念，早期的彎折配筋法，就已經施行多年且能完整體現力學行爲的一種最節省材料之施工方式，隻是，現代已逐漸擺脫彎折配筋的費工做法，而以分離式配筋法取代之。

分清問題症結後，再來看看JGJ 1第6.6.4節規定”闆端支座處，預制闆内的縱向受力鋼筋宜從闆端伸出並(bìng)錨入支承梁端或牆的後澆混凝土中，錨固長度不應小於(yú)5d，且宜伸過支座中心線”。同時，該條文之說明，特别強調是爲保證樓闆的整體性及傳遞水平力的要求
，規定預制闆受力筋宜伸入支座，並(bìng)符合現澆樓闆下部縱向鋼筋的構造要求。其編制該條文的背後基本想法仍是按GB50010相關規定。

筆(bǐ)者認爲，就構件措施及整體設計概念要求，現澆層(céng)有配置面筋，預制闆端可不需要出筋，爲推廣預制疊合闆工藝，應當回歸真實力學行爲，回歸彎折配筋方法，考慮溫度及收縮效應，重新審視預制疊合樓蓋或屋蓋闆端出筋的問題。

4.3 預制KT闆端鋼(gāng)筋非接觸(chù)搭接

按極限理論配置闆的鋼筋，混凝土闆本身極其容易滿足闆端豎向承載力抗剪強度設計要求，但作爲樓蓋闆對溫度作用非常敏感，爲控制裂縫，闆端需設抗裂溫度筋。在ACI中規定溫度筋的配置可採用非接觸搭接連接，爲控制無配筋距離不宜過大，搭接鋼筋間之間距dt(如圖4.1)需小於(yú)150mm(6in)或1/5搭接長度
。在預制疊合闆設計中，預制闆面設置瞭(le)搭接鋼筋，如下圖4.1，預制KT闆的面搭接鋼筋與KT闆内縱向受力筋形成非接觸搭接連接。

雖在國标中沒有明確(què)非接觸(chù)搭接連接構造，從R.帕克[8]的闆破壞分析可以得知，闆端裂縫多出現在負彎矩區，抵抗開裂的作法是，在負彎矩配置适當的抗裂鋼筋。

圖4.1 梁闆連接節(jié)點(diǎn)

4.4 疊合闆試驗

根據清華大學錢稼茹教授於(yú)2016年第六屆中國(國際)預制混凝土技術論壇的報告「鋼筋機械連接裝配式剪力牆結構研究新進展」顯示（圖4.2），由錢教授主導之3層剪力牆構架中，第一、三層樓闆之受力鋼筋伸出闆外，第二層樓闆之受力鋼筋則採(cǎi)用構造鋼筋方式（不符合規程規定），經試驗之結果顯示，一、二層樓闆負筋在9度大震時發生屈服，二層樓闆上表面垂直加載方向發生通長裂紋，但主要破壞爲與加載方向平行連梁的剪力破壞，以及一層剪力牆牆肢的大型X型裂縫。依其結論，「疊合樓闆受力端支座“預制闆不出筋”可行，可加快預制闆之安裝進度、提高工程施工質量」。

(a)3層(céng)剪力牆構架模型        (b)預制樓闆端支座鋼(gāng)筋布置條件

圖4.2 清華大學錢稼茹教授3層(céng)剪力牆構(gòu)架試驗[6]

5.1 KT 闆厚的合理化設(shè)計(jì)

疊合闆常按現澆層(céng)與預制層(céng)組合截面設計，按規範要求預制KT 闆的表面應制作成凹凸4mm的粗糙面，接合面由預嵌K支架以傳(chuán)遞二次澆置混凝土與已凝固混凝土間之剪力值。各層(céng)厚度設計需考慮多方面的因素。

考慮到各施工階段的強度與變(biàn)形量、機電配管空間、KT闆出筋與預制疊合梁上層筋之排布順序、預制梁箍筋的型式、以及制造與施工誤差等因素。各施工階段的強度驗算，可依照混凝土的發展強度進行試算與檢核。制造與施工誤差則與施工單位的經驗與質量管控能力有關，但無論如何，仍需預留1mm~3mm的可能誤差。該預留誤差量值，在檢讨K支架上端筋之下緣與預制闆上緣之間隙更形重要，理論計算值之外須再外加3mm作爲施工性判定基準。據此原則
，若疊合闆總厚度取120mm，預制層闆厚取60mm，現澆混凝土層闆厚将爲60mm。一般電力管線的直徑爲25.4mm，要能配管的最小淨空間應該有28mm才足夠。如圖5.1所示，疊合闆60mm厚現澆層在現場施工時
，並(bìng)無足夠之機電配管空間。

圖5.1 疊(dié)合闆總厚120mm，KT 闆厚60mm之機電(diàn)管線施工性檢讨

如果，将疊合闆總厚增加10mm成爲130mm，預制層闆厚取65mm時，僅圖5.2(b)顯示淨空間爲30mm，判定有足夠機電施工空間；隻是KT 闆的上層橫向鋼筋必須穿越K支架上端筋的下方而過
，施工上略爲不方便。當然，預制疊合闆厚度若降爲60mm時，圖5.2(c)所示之機電施工淨空間将爲30mm，雖屬足夠，但須注意60mm厚的疊合闆脫模時可能存在開裂風險，按筆(bǐ)者以往經驗，預制層並(bìng)不建議設爲60mm厚。

圖5.2 疊(dié)合闆總厚130mm，KT 闆厚65mm之機電(diàn)管線施工性檢讨

如果，将疊合闆總厚再增加10mm成爲140mm時，預制闆厚65mm的條件下，圖5.3(a)與(b)皆有足夠的機電施工空間，疊合闆的上層(céng)橫向鋼筋可直接置於(yú)K支架上端筋的上方，施工非常方便。

圖5.3 疊(dié)合闆總厚140mm，KT 闆厚65mm之機電(diàn)管線施工性檢讨

由此可見，當(dāng)KT 闆的總厚度爲140mm以上時，KT 闆内的鋼筋與機電管路配置就容易許多。因此，從(cóng)機電穿管需求的角度出發，130mm是最低要求，而140mm的施工性最佳。

但是，以上的檢讨並(bìng)未考慮到KT 闆出筋與主、次梁上層(céng)筋之關系，以及機電配管通過預制梁頂後澆層(céng)混凝土之沖突狀況，這将在下一節中讨論。

機電配管在穿管時，也必須遵循一個重要原則，即「垂直K支架方向的管路先排布，平行K支架管路後排布」，以避免管路浮突接近樓闆表面，造成混凝土超打情況，具體做法如圖5.4所示。機電配管時機，必須在預制梁上層(céng)鋼筋定位完成後，否則，配管作業将與預制梁上層(céng)鋼筋發生沖(chōng)突情況。

圖5.4機電配管原則

5.2 KT 闆出筋的合理化設(shè)計(jì)

KT闆出筋的合理化檢讨，不能單看KT闆本身，必須把主、次梁的上層鋼筋排列一起檢讨，才能判斷其施工是否合理。我們先依圖5.2(b)疊合闆厚爲130mm之型式進行檢讨，並(bìng)假設KT闆的受力鋼筋平行Y軸時，發現：1-機電配管必須在梁上層鋼筋定位後施做；2- 平行X軸向梁之上層鋼筋在内側時，KT闆不得出筋，否則梁上層鋼筋若配置雙層筋時将互相抵觸無法施做。且位於KT 闆出筋側的預制梁上層筋隻能單排筋，如圖5.5所示；倘若KT闆不出筋則無此限制。同樣地，疊合闆厚爲140mm時，其結論仍相同。由此可見，設計上應該不要著(zhe)重次要構件的出筋問題，而應著(zhe)重主要抗震構件縱向鋼筋排列之合理性，非接觸搭接是目前較合理的解決方案。

圖5.5預制梁上層(céng)筋深化設計(jì)檢讨

根據本文分析顯示，疊合樓蓋總厚度至少須爲130mm，若能做到140mm則更佳。而預制闆的厚度至少須爲65mm，以避免脫模時闆底發生開裂影響疊合闆之耐久性。預制闆可以不用出筋，但須配置構造鋼筋並進行溫度收縮鋼筋與樓闆傳剪力檢核，所需之鋼筋用量直接配置在後澆疊合層混凝土内，與預制疊合闆内之鋼筋採取非接觸搭接連接構造。深化設計人員除應考慮鋼筋配置問題外，亦應将機電配管列入設計檢讨内容中，以維護整體之施工性。

鋼筋混凝土構造的結構行爲，系依靠混凝土與鋼筋間之充分握裹所緻，隻要任何一個受到不當破壞，都是降低質量的不良結果。規程條文規定偏向保守側時，設計者當深入瞭(le)解其背後之原理，在不違背該原理前題下，發揮專業精神做最合理的設計才是位合格的設計者。雖說施工單位應確(què)實按設計圖施做，若深化設計圖未充份考慮到施工誤差時，任由施工者随意彎折或破壞鋼筋原有之狀态，實非衆人之所願。我們更期待規範編審之學者與專家們，應将施工性列入後續修訂之重要議題，以維護應有之結構質量與鋼筋混凝土力學之本質。本文之提出，能獲得多數人之共鳴，朝合理化預制設計與施工，方爲我等心之所盼。

作者：吳(wú)子良、唐雪梅、尹衍樑

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