预制装配式叠合板受力性能试验研究

■ 中铁十八局集团北京中铁大都工程有限公司 武静

1.引言

随着我国城镇化发展进程的加快，高能耗、高污染的传统现浇建造方式将会被新型预制施工方式所替代，成为建筑行业发展的主要方向[1]。预制装配式叠合楼板在吊装过程中梁的纵筋挡住预制叠合板内伸出部分的钢筋，影响底板的铺设，即出现梁的纵向肋和预制底板肋相互交叉干扰的现象，影响施工的进度与效率，也违背了绿色建筑和绿色节能的初衷。为解决上述问题，本文提出一种装配式预制叠合板节点构造方法，该方法不仅提高了叠合板制作效率，而且在叠合板吊装就位时，避免了纵向钢筋与两端梁内钢筋的碰撞，避免叠合板无法就位的问题。为验证新构造节点方法叠合板的承载力，本文还通过试验，对新型钢筋混凝土叠合板的承载能力和变形特征进行了研究。

2.新型预制叠合板节点构造

新型预制叠合板下层使用带有主肋的预制板，上层是具有负弯矩加强和结构加固的混凝土现浇层。由预制层的纵向钢筋、横向钢筋、架立筋以及现浇层的构造钢筋形成叠合板的钢筋骨架，纵筋为预制层的纵向钢筋，搭设下层的钢筋骨架时，在靠近板的两端处截断纵筋，并在纵向钢筋截断处连接钢筋接头并固定在纵筋端部。钢筋接头一端与预制层纵向钢筋连接，另一端与钢套筒连接，并用预埋盒或透明胶带加以覆盖包裹。

钢筋骨架分为两个部分。一部分是在预制工厂完成由纵向钢筋、横向钢筋以及架立筋构成，工厂浇筑混凝土形成预制层；另一部分是在现场架设现浇层构造钢筋构成，在现场浇筑混凝土形成现浇层。

3.新型叠合板试验研究

3.1 试件的设计与制作

（1） 试验板型选取

根据国家建筑标准设计图集《156366-1桁架钢筋混凝土叠合板(60～厚底板)》中列出的标准板式试件，试验选取单向板，表1为此次试验的底板板型，图1分别为现浇板型、常规出筋板、带套筒出筋板、不出筋板配筋图。

表1 预制底板规格

图1 各类板型配筋图

根据图集要求，预制底板厚度为60mm、后浇混凝土叠层厚度为70mm。预制层和叠合层均选用C30混凝土。除钢筋桁架腹杆钢筋选用HPB300外，其余钢筋均选用HRB400，混凝土保护层厚度为15mm。钢筋混凝土桁架叠合板板沿跨度方向配筋为C8@200，沿板宽度方向分布钢筋为C8@200。根据图集要求，选用A80桁架，即上弦和下弦的直径分别为10mm、8mm，腹杆钢筋直径为6mm的HPB300钢筋，桁架高度为80mm。

3.2 试验测量内容及测点的布置

挠度作为试验观察和测量的主要对象，可以准确地反映出试件在荷载作用下的变形情况。考虑到板的宽度较大，所以在进行位移计的安装与挠度测量时，在跨中布置四支百分表，测出试验板跨中的最大挠度值。考虑到板的对称性，把百分表设置于板底跨中面对角线的中点。

在试验过程中，应充分考虑支座沉降对试验位移测量所产生的影响，在构件支座的两端设置两个位移计。相关表的平均值是每个部分的最终偏差值。该测试中使用的千分表的量程为50mm。

3.3 试验加载方案

为尽量满足均匀加载的要求，防止由于堆放不合理导致各个质量块之间相互作用，因此在开始测试时，需根据质量的大小，在各个质量块（20cm×15cm×15cm）之间预留一定的空隙。此次试验采用标准的质量块进行加载，每个质量块为25kg，单个质量块在板上产生的荷载重量为0.25kN。试验质量块加载如图2所示。

图2 质量块加载

在确认仪器正常后开始正式加载，质量块将根据整个板上的划分网格进行布局。在测试正式开始之后，根据测试过程需要确定负载每个阶段的增加量。每次加载完成后，等待10分钟～15分钟后质量块完全变形，裂纹稳定发展。读取相关数据，观察并测量裂缝宽度，记录偏差并收集钢筋应变数据。

质量块采用平铺形式布置。试验前期，每个阶段的每个部分加入一个质量，总共25个质量，均匀分布载荷为1.39kN/m2。当载荷加到6级时，每级变为15个质量，均匀分布载荷为0.83kN/m2。

3.4 试验结果与分析

试验中设计了四种不同类型的板，分别为现浇板型、常规出筋板、带套筒出筋板、不出筋板，它们的尺寸保持一致，均为3000mm×1500mm×130mm。其中，叠合板现浇板型、常规出筋板、带套筒出筋板三类为不同构造的叠合板，比较纵向钢筋处理方法对叠合板力学性能的影响。

图3 各类叠合板荷载—挠度曲线

从图3可以看出，常规出筋板、带套筒出筋板、不出筋板配筋图三类叠合板处理方式在破坏形态上基本一致，挠度变化规律也基本相同。带套筒出筋板最终的挠度值要大于常规出筋板、不出筋板挠度，但由于其中带套筒出筋板采用套筒处理方式，在浇筑混凝土时的失误使得板厚存在误差，导致最终挠度存在一定微小差异，但大致挠度变化规律基本相同。当施加相同荷载时，这三类叠合板跨中挠度值远小于现浇板跨中挠度值，现浇板的最终跨中挠度值是叠合板的2.8倍。结果表明，与现浇板相比，叠合板具有良好的裂缝控制能力和抵抗变形的能力。

4.结论

本文对一种新型装配式预制叠合板节点构造方法进行了研究分析，避免了叠合板吊装时纵向钢筋与两端梁内钢筋骨架发生碰撞问题，对实现绿色节能施工具有重要意义。为验证采用新构造节点方式叠合板的承载能力，通过力学性能试验，分析了三块试验叠合板及现浇板的荷载—挠度试验现象，得出以下结论：

（1）带套筒叠合板在荷载挠度曲线上与传统的出筋叠合板基本一致，经试验验证，只要使叠合板的板端具有足够的受剪承载能力，采用套筒处理叠合板底板伸出纵向钢筋的方式对叠合板的承载能力基本无影响。

（2）从叠合板与现浇板的荷载挠度曲线图可以得出，施加相同的荷载时，三类叠合板跨中挠度值远小于现浇板跨中挠度值，现浇板的跨中挠度值约为叠合板的2.8倍。因此说明，叠合板与现浇板相比，更具有良好的裂缝控制能力和抵抗变形的能力。