一、任务来源
该课题项目研究来源于集团公司内部自主立项项目，由山东高速德建集团一建建设分公司开展“组装工具式桁架叠合板施工关键技术研究”的开发。
混凝土叠合板是现代工业化建筑楼面结构体系中最常用的结构形式之一，由预制底板和上部后浇混凝土层叠合而成，围绕其受弯性能已取得许多试验研究及数值或理论分析成果。然而，由于普通混凝土叠合板预制底板较薄(通常仅50~70 mm)且上部桁架钢筋难以提供足够的抗弯刚度，即使在吊装、运输等环节采取专用支架等措施仍难以完全避免预制底板易开裂问题，尤其是在施工期间依靠预制底板自身更难以承受各类施工荷载，从而使得叠合板施工现场如同现浇施工场地，仍需架设大量竖向支撑，不仅增加了施工成本、延长了工期且与装配式建筑绿色、高效的发展理念相违背。
我公司研发的组装工具式桁架叠合板，其中的上部支撑钢梁为工具式组装结构，所述上部支撑钢梁为矩形钢管，与抗剪钢筋支架连接位置设置圆孔；支撑钢梁分段布置，可满足组装要求。它能够在生产线上流水化加工，叠合板构件抗弯强度提高、刚度大，不容易产生过大的挠度变形；钢筋桁架用量少，节约了大量钢材；现场施工无需搭设底部支撑架体，施工方便；桁架支撑梁在混凝土浇筑完成后可拆除，能够循环使用。以上特点能够降低叠合板的加工及建造成本，有助于推动装配式行业的快速高效发展。
本次课题研究工具式桁架叠合板的提出，旨在研发一种新型的组装叠合板体系及配套的施工技术，将预制叠合板底部的支撑系统免除，减少现场支撑架体的成本投入和支拆所需的人工投入，提高现场施工效率和质量，加快装配式建筑的施工进度，更好地实现装配式建筑的装配化施工，完善现有的装配式建筑现场施工技术。该施工技术同时适用于装配式混凝土结构和装配式钢结构体系，能对两种主要形式的装配式结构体系起到有效的推动作用。
本次研究依托的具体工程为兴安居·新河雅园项目共分3幢27层住宅与2幢11层住宅、1个幼儿园与1个综合服务中心，总建筑面积约6.6万平方米，结构形式为剪力墙结构，装配式部位采用桁架叠合板、预制楼梯。桁架叠合板自3层开始使用，叠合板总面积约为1.85万平方米。
二、应用领域和技术原理
1.应用领域
组装工具式桁架叠合板施工关键技术适用各类装配式建筑的应用；尤其适用于住宅工程与大型公共建筑；在大型公共建筑中的应用优势更加突出。
2.技术原理
在研发过程中，以工具式桁架叠合板为基础，分析其受力特性，结合施工现场应用要求，设计了3个桁架梁组装节点试验模型进行静力加载试验，采用对比试验的方法以优选确定组装工具式桁架叠合板的组装方式，探究不同工况下桁架梁组装完成后叠合板的受弯性能与工作机制，同时进行四点弯曲试验探究其终极失效破坏特征。基于试验研究基础上，采用ABAQUS有限元软件对其进行精细化数值分析，为组装工具式叠合板的工程应用提供数据指导，同时建立一种适用于该类叠合板的抗弯刚度与挠度的理论计算方法。依托于施工现场，确定竖向荷载的传递路径并制定一种能够承受施工荷载的竖向支撑构件，确定了一种新型的现浇板带加固装置，为组装工具式桁架叠合板的现场实际应用提供技术支撑。研究最后，建立实体样板间为实际应用提供范例。
（1）上部支撑钢梁分段与连接技术。将工具式桁架叠合板上部支撑钢梁分段组装，根据不同跨度制定不同模数化钢梁，满足施工中的刚度要求与现场可组装、可周转使用的要求。
（2）组装工具式桁架叠合板端部支撑技术。因工具式桁架叠合板自身能够承受其施工荷载，施工时仅需在叠合板两端架设专用竖向支撑，将荷载均匀传递到底部。显著降低模板支撑与人工搭设投入，达到成本节约，加快施工进度的目的。
（3）组装工具式桁架叠合板板底平整度控制技术。优化组装工具式桁架叠合板的施工工艺，现浇板带采用专用板底平整度控制装置，将底部模板与上部支撑钢梁加固严密，达到精准控制板厚与板底平整度、减少漏浆的目的。
三、性能指标
以本课题依托兴安居·新河雅园项目为例说明达到的指标。研发具体分析如下：
项目施工过程中使用组装工具式桁架叠合板，能够有效加快模板架体搭设进度，减少了人工、材料费用，并有效降低了后续维修费，整个项目因此累计节约成本约27.89万元，提高了工程效率，节约了成本，建筑项目政府管理部门多次组织其他施工单位到该项目进行参观学习，并作为标本进行推广，取得了良好的经济效益与社会效益；
组装工具式桁架混凝土叠合板的上部支撑钢梁可周转使用，绿色环保，拆卸过程采用电动工具，高效便捷，将组装工具式桁架叠合板的上部支撑钢梁多次拆装后，上部支撑钢梁的力学性能仍能满足施工荷载要求。组装工具式桁架叠合板的研发，可更加充分地发挥装配式建筑的优势，对推动装配式建筑的发展有重要意义。
组装工具式桁架叠合板与传统叠合板施工相比，在设计质量提升、施工工艺环节及质量控制、提高工具式桁架叠合板性能和施工效果等方面具有明显竞争优势。
四、与国内外同类技术比较
目前，适合建筑工业化和住宅装配化的建筑楼板的类型很多，比较常见的类型有：组合楼板和叠合楼板。组合楼板包括压型钢板-混凝土组合楼板、钢筋桁架组合楼板等；叠合楼板包括钢筋桁架混凝土叠合楼板、预制带肋底板混凝土叠合板等。压型钢板-混凝土组合楼板可不再另设模板，减少或省去拆模工作，施工方便、快捷，但材料费用较高，且需要进行防火处理，板底不平整需要吊顶，经济跨度仅为2m～3m；钢筋桁架混凝土叠合板的镀锌钢板起底模作用，可减少施工现场的钢筋绑扎工作，有利于缩短工期，但材料利用率低，生产加工工序复杂；普通钢筋桁架混凝土叠合板在施工过程中板底仍需加设支撑，仅靠自身刚度无法满足施工阶段承载能力及变形的要求；预制带肋底板混凝土叠合板可以实现在板底不设或少设支撑，便于施工，但预制带肋底板需要在肋上开洞，质量难以控制。除以上常见楼板外，建筑领域的研究人士不断创新，提出了一些新型楼板：
侯和涛、张波等提出一种新型灌浆钢管桁架混凝土叠合板，并对构件的承载力和变形性能开展了试验研究与理论分析，结果表明叠合板具有良好的延性，抗弯性能良好，能够满足施工要求。该产品在加工过程需要施加预应力，并对桁架上部的钢管进行高压注浆。
吴方伯等对新型可拆桁架肋叠合双向楼盖的受力性能进行了试验研究，对新型叠合双向板的施工阶段进行了模拟加载试验，结果表明预制板在施工阶段的挠度限制满足规范要求，桁架肋在新型叠合双向板的施工阶段起支撑作用，承担施工荷载，在施工过程中可不另设支撑。
谭永超等提出了一种蜂窝孔压型钢板混凝土叠合板，并对构件的受力特性进行了理论分析、有限元分析及试验研究，全面分析了预制板和叠合板的破坏特征、承载力及裂缝开展情况，并对该产品的制作加工工艺做了介绍。
组装工具式桁架混凝土叠合板与以上产品相比，具有以下优点：
1.耗钢量低，不需要镀锌钢板或桁架筋；
2.上部临时支撑钢梁可循环利用，绿色环保；
3.板底不需加设竖向支撑系统，节省架体租赁与安拆费用，不占用下层施工空间；
4.加工工艺简单，不需要预应力张拉设备、桁架筋加工设备。
5.组装工具式桁架混凝土叠合板的研发，有效减少了施工阶段竖向支撑系统的租赁与安拆费用，减少了施工现场的工作量，提高了施工效率，降低了施工作业的安全风险，为下层施工作业提供了操作空间，充分体现了装配式建筑的优势，为推动装配式建筑的发展起到了积极作用。
五、成果创造性、先进性
通过对组装工具式桁架叠合板进行理论研究与试验分析、现场施工过程总结等，形成一整套技术成果，为产品的推广应用奠定了基础。授权实用新型专利《组装式桁架混凝土叠合板钢管》1项，在中国施工企业管理协会举办的第二届微创新大赛（2022）中荣获一等成果，《叠合楼板悬挑脚手架锚固钢梁快速安装施工工法》获得德州市市级工法，《工具式桁架叠合板组装节点创新》荣获中建协QC二等成果，发表《免支撑工具式桁架叠合板受弯性能试验研究与分析》论文1篇，参编山东省地方标准1项。

一、推广应用范围、条件和市场前景
通过对组装工具式桁架叠合板进行理论研究与试验分析、现场施工过程总结等，形成一整套技术成果，为产品的推广应用奠定了基础。授权实用新型专利《组装式桁架混凝土叠合板钢管》1项，在中国施工企业管理协会举办的第二届微创新大赛（2022）中荣获一等成果，《叠合楼板悬挑脚手架锚固钢梁快速安装施工工法》获得德州市市级工法，《工具式桁架叠合板组装节点创新》荣获中建协QC二等成果，发表《免支撑工具式桁架叠合板受弯性能试验研究与分析》论文1篇，参编山东省地方标准1项。
装配式建筑是未来建设工程项目施工的主流模式，最终必将实现建筑标准化设计、工厂化生产、装配化施工。叠合板是装配式建筑预制构件中应用最多的构件，叠合板的施工质量关系整个项目的施工质量。
在当前的“双碳”目标背景下，建筑业作为碳排放的主要来源之一，必须使用新的施工技术和施工材料来减少建筑的碳排放量。施工现场采用组装工具式桁架叠合板，底部支撑架体布置简洁，施工方便；桁架支撑梁在混凝土浇筑完成后可拆除，能够循环使用，以上特点能够降低叠合板的加工及建造成本，降低资源消耗和环境污染，有助于推动装配式行业的快速高效发展。我国建筑市场庞大，参与主体和参与潜力巨大，相信在各方的积极努力下，组装工具式桁架叠合板必将为我国建筑业的科技进步发挥重大作用。
二、存在的问题及改进意见
1.存在问题
（1）因条件限制，为保障住宅工程工具式桁架叠合板整体稳定性，在叠合板底部仍需设置竖向支撑，未达到底部免支撑的效果。
（2）课题成果仅在集团公司内部项目进行了推广应用，如何将成果转化、推广至外部单位应用，还需要进行进一步的总结和优化。
2.改进意见
（1）进一步创新研发，研发理念由粗放型向精密型转变，本研发成果应用于公共建筑，进一步提升适用性，达到底部免支撑的目标；
（2）针对课题研究成果，加大企业成果转化力度和进程，培训相关技术人员进行课题成果学习，提升技术人员素质水平；
（3）在课题成果实现规模应用前，在企业内部项目中积极与业主沟通进行课题成果试点、示范，并积极与政府相关部门协调，推动产品规模化应用；
（4）积极宣贯课题编制的标准成果，指导现场技术人员快速掌握课题成果，加快成果转化进程。