装配式结构中叠合板接缝技术及实践应用①

杨秀英 刘永欣

(聊城大学建筑工程学院，山东聊城252059)

装配式结构中叠合板接缝技术及实践应用①

杨秀英 刘永欣

(聊城大学建筑工程学院，山东聊城252059)

介绍了装配式结构的概念、分类及优势，详细说明了装配式混凝土结构的接缝及受力分析，特别介绍了叠合板概念以及叠合板的预制板布置形式示意，单向叠合板板侧分离式拼缝构造示意，双向叠合板整体式接缝构造示意，接着结合实际工程阐述了叠合板的优势，最后说明装配式建筑的优势.

装配式结构，叠合板，接缝

众所周知，装配式混凝土结构之间的连接非常重要而且是个较为复杂的问题.其连接可靠性之差、连接之后承载能力的变化以及对其抗震性能试验研究之少，这都影响了装配式混凝土结构的广泛应用，并且在抗震设防地区的使用受到限制，关于装配式混凝土结构技术方面的有关的规定也偏于保守.但在近来的一些震害调查和试验研究工作表明，预制装配式混凝土结构体系也有较好的抗震性能[1-3].美国统一建筑规范(UBC97)中规定可以在高烈度地震区使用预制装配式钢筋混凝土结构，其前提是通过试验和分析证明，该结构在强度、刚度方而具有甚至超过相应的现浇混凝土结构[4，5].对于这些情况，装配式建筑领域中叠合板的接缝技术的研究显得十分重要.

1 装配式混凝土结构定义、分类及行稳致远的优势

装配式混凝土结构(Precast Concrete Structure)由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，包括装配整体式混凝土结构(Monolithic Precast Concrete Frame Structure)、全装配混凝土结构(Fully Assembled Concrete Structures)等.在建筑工程中，简称装配式建筑(Prefabricated Buildings)；在结构工程中，简称装配式结构(Prefabricated Structures).

装配式建筑主要有砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板和升层建筑等.装配式建筑优点是建造速率大大提高，工期大大缩减，受气候条件制约明显减小，便于冬期(日平均气温连续5天低于5℃或最低气温低于-3℃)施工，节约劳动力，提高施工现场环境质量，减少施工现场湿作业，减少材料消耗，减少工地扬尘和建筑垃圾.这有利于实现提高建筑质量，激发创造性，提高生产效率，降低成本，实现节能减排和保护环境的目的.

2 装配式混凝土结构之接缝

2.1 装配式混凝土结构的接缝分类

装配整体式结构中的接缝主要指预制构件相互之间的接缝以及预制构件与现浇及后浇混凝土之间的结合面，包括外挂墙与梁柱间的接缝，阳台与外墙的接缝，钢筋套筒间的接缝，板与板之间的接缝，板与梁之间接缝，门窗与内墙之间的接缝，同层内剪力墙之间的接缝，上下层剪力墙之间的接缝等.装配整体式结构中，接缝对结构的受力性能产生了很大的影响，如图1墙板连接件安装、板缝处理.

图1 墙板连接安装

2.2 装配式混凝土结构的接缝受力分析

接缝之间主要有压力、剪力、拉力，其中接缝的压力通过后浇混凝土、灌浆料或坐浆材料直接传递；拉力通过由各种方式连接的钢筋、预埋件传递；剪力主要来自横向的键槽或者粗糙面、钢筋的摩擦、销栓承担；当接缝处于受压、受弯状态时，静力摩擦可同时承担一部分剪力.预制构件连接接缝采用的材料要高于后浇的材料，这样才能保证维持正常或超过正常的受力.节点及接缝的正截面受压、受拉及受弯承载力采用了高强材料，可不必进行承载力验算.

不同接缝处做法要求不同主要有以下几种情况.(1)装配整体式结构的控制区域，控制区域的接缝非常重要，接缝必须实现强连接，保证不在接缝处发生脆性破坏，即要求接缝的承载力设计值大于被连接构件的承载力设计值乘以强连接系数，强连接系数受多重因素的影响一般主要根据抗震等级、连接区域的重要性以及连接类型确定.(2)装配整体式结构的非控制区域，原则上可采用延性连接，允许连接部位产生塑性变形，但不能发生破坏，还必须要求接缝的承载力设计值大于设计内力，保证接缝的安全.在非控制区域，有些接缝形式、连接都较简单，利于构件生产大规模生产及施工.(3)后浇层厚度较大(大于75 mm)，且设置有钢筋桁架并满足钢筋配置率时，接缝可承受足够大的弯矩及剪力，此时也可将其作为整体式接缝，几块预制板通过接缝和后浇层组成的叠合板可按照整体叠合双向板进行设计.(4)预制板侧接缝可实现钢筋与混凝土的连续受力时，即形成“整体式接缝”， 可按照整体双向板进行设计，整体式接缝一般采用后浇带的形式，后浇带应有一定的宽度以保证钢筋在后浇带中的连接或者锚固空间，并保证后浇混凝土与预制板的整体性.

图2 叠合梁

多次试验研究表明，与整体现浇板相比较，预制板、叠合板接缝处应变应力集中，裂缝宽度较大，导致构件的挠度比整体现浇板略大，接缝处受弯承载力略有降低.在设计时，如果接缝位于主要受力位置，应该考虑其影响，对按照弹性板计算的内力及配筋结果进行调整，适当增大两个方向的纵向受力钢筋[6].预制构件的混凝土强度等级原则上要略低于预制构件节点以及接缝处的后浇混凝土强度等级；被连接构件的混凝土强度等级值原则上要略低于墙板水平接缝用坐浆材料的强度等级.

2.3 装配式混凝土结构的接缝材料要求

在满足规定使用条件的前提下，接缝材料要满足抗剪切、伸缩变形能力，还要防火，防水，防霉变；板缝也不应该过宽应该减少密封胶的使用，减少预算；板缝要美观、绿色、协调；板缝之间清理干净，密封材料饱满，密实，均匀符合可持续发展战略.

3 叠合板概念及接缝技术分类

混凝土叠合受弯构件(Concrete Composite Flexural Component)：装配式混凝土结构中预制混凝土梁、板顶部在现场后浇混凝土而形成的整体受弯构件[6].简称叠合板、叠合梁，如图2.

叠合板(Laminate Flooring)可根据预制板接-构造、支座构造、长宽比按单向板或双向板设计.叠合板的预制板布置形式如图3.

图3 叠合板拼缝注：1-预制板；2-梁或墙；3-板侧分离式接缝；4-板侧整体式接缝.

图4 楼板板缝

叠合板的整体受力性能介于按板缝划分的单向板和整体双向板之间，与楼板的尺寸、后浇层与预制板的厚度比例、接缝钢筋数量等因素有关.

板缝接缝边界由于是后浇不等于整体性，主要传递剪力，在传递弯矩性能方面较差.在没有可靠依据时，可偏于安全地按照单向板进行设计，接缝钢筋按构造要求确定，主要目的是保证接缝处不发生剪切破坏，且控制接缝处裂缝的开展.

图5 叠合板端及板侧支座构造注：1-支撑梁或墙；2-预制板；3-纵向受力钢筋；4-附加钢筋；5-支座中心线.

在叠合板跨度较大、有相邻悬挑板的上部钢筋锚入等情况下，以及叠合面上外力温度等的变化，截面上会产生较大的水平剪力，需配置界面抗剪构造钢筋来保证水平界面的抗剪能力，当没有桁架钢筋时，配置的抗剪钢筋可采用马镫形状，钢筋直径、间距及锚固长度应满足叠合面抗剪的需求[6].如表5所示不同叠合板构造.

图5 叠合板拼缝构造注：1-后浇混凝土叠合层；2-预制板；3-后浇层内钢筋；4-附加钢筋；5-通常构造钢筋；6-纵向受力钢筋.

双向叠合板板侧的整体式缝既要避开最大弯矩截面又要避开最大受力处，接缝可采用后浇带形式.在预制构件之间及预制构件与现浇及后浇混凝土的接缝处，当受力钢筋采用安全可靠的连接方式，且接缝处新旧混凝土之间釆用粗糙面、键槽等构造措施时，结构的整体性能与现浇结构类同，设计中可采用与现浇结构相同的方法进行结构分析，并根据相应规范的相关规定对计算结果进行适当的调整.

4 实践应用

安徽合肥某经济开发区公租房，总建筑面积约17 000 m2，地上18层，主体结构将全部采用装配式叠合楼层板和大部分装配式叠合墙板及全预制楼梯吊装施工；安徽宝业住宅产业化公司的叠合板式混凝土剪力墙结构预制墙板安装施工工法为建筑工业化领域建筑体系的安全吊装、精确定位、快速安装以及与现浇可靠连接提供了标准与依据.

浙江省第一个采用“叠合板装配式结构”建造的项目，在短短的3个月中，就建起了18层高楼，大大缩短了工期，提高了效率而且与传统的现浇建筑方式相比，节省大量劳动力，减少了预算，提高了效益，在噪音、粉尘等方面的污染均大为减少.

西安万科城8#地工业化实体楼项目位于西安市长安区书香路与韦斗路交叉口，项目由3、4#住宅楼及地下车库组成，总建筑面积为71 691 m2.主楼结构部分构件采用叠合板，特别是顶板采用预制叠合楼板，这里要注意管线的预埋，对工作人员的培训，板筋的铺设，施工的误差等因素.

5 结语

为落实“节能、降耗、减排、环保”的基本国策，实现资源、能源的可持续发展推动我国建筑产业的现代化进程，须大力发展建筑工业化.通过工程项目实践，装配式叠合板结构体系的优点显而易见，主要表现在结构质量明显提升、施工安全有效提高、施工周期明显减短、施工难度大幅降低、建造成本有效可控、实现低碳节能环保.

[1] 薛伟辰.预制混凝土框架结构体系研究与应用进展[J].工业建筑，2002，32(11)：47-50.

[2] 柳炳康，施法科，刘海涛，等.反复荷载作用下预压装配式框架结合部受力性能[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2005,28(1):71-74.

[3] 徐有邻.由地震引发对预制预应力圆孔板的思考[J]. 建筑结构，2009，38(7):7-9.

[4] Frosch R J.Shear transfer between concrete elements by using steel pipe connection[J]. AC'I Structural Journal, 1999，96(6)：1 003-1 008.

[5] David Arditi, Uluc Ergin, Suat Uunhan.Factors affecting the use of precast concrete systems[J]. Journal of architectural engineering. 2000，6(3):79-86.

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The Technology and Practice of Laminated Plate Joint in Assembled Structure

YANG Xiu-ying LIU Yong-xin

(School of Construction Engineering，Liaocheng University，Liaocheng 252059，China)

This thesis introduces the concept, classification and advantages of the assembled structure, detailed analysis of the assembled concrete structure of joints and stress, especially introduces the schematic concept and laminated laminated prefabricated plate arrangement, unidirectional laminate plate side split seam structure of laminated slab, integral joint structure diagram, then combined with the actual engineering and expounds the advantages of the composite slab, prefabricated construction advantages.

assembled structure，laminated plate，joint

2016-08-23

山东省自然科学基金项目(ZR2012EEQ025)资助

杨秀英，E-mail：yangxiuying@lcu.edu.cn.

TU741

A

1672-6634(2017)01-0107-04