某装配式建筑预制混凝土板式楼梯结构性能检验分析

2023-08-17安徽建工检测科技集团有限公司安徽合肥230031

安徽建筑 2023年8期

张琳（安徽建工检测科技集团有限公司，安徽合肥 230031）

1 装配式建筑的意义

目前，随着建筑行业对绿色建筑、节能环保等一系列概念的推广，装配式建筑得到国家及行业的重视，该建筑模式是采用模块化设计、标准化制作、批量化生产、整体化安装，把传统的建筑物建造方式中大量的现场作业通过改变制造模式转移到工厂，通过工厂流水线制造模式进行现代化大批量工业化生产，不仅能保证工程质量，降低安全隐患，减少人力投入，又提高了生产效率，最重要的是节能环保，减少了施工现场建筑垃圾的产生及对空气与水土的污染。我国正积极推进装配式建筑发展，通过全球化的发展交流，借鉴各国装配式建筑的发展经验，发展和完善适合我国国情和行业环境的技术和管理体系。目前民众对装配式建筑的疑虑主要集中在其安全性及承载能力上，现以实例对装配式建筑中最常用到的预制混凝土板式楼梯的性能进行检验分析，论证其承载能力是否满足设计及使用要求。

2 工程概况

合肥市某高层住宅建筑三期1#楼为地下1层，地上23层，其中1～4层为现浇剪力墙结构，5 层及以上为装配式剪力墙结构，建筑类别为一类高层住宅建筑，结构设计使用年限为50 年，抗震设防烈度为7 度。现选取该建筑第20 层的一块板式预制楼梯进行实体质量及结构性能检验，所选构件编号为PCLT-1#。

3 检测设备

直角靠尺、塞尺、钢卷尺、游标卡尺、数字回弹仪、钢直尺、钢筋保护层测定仪、裂缝测宽仪、百分表、计时器等。

4 检测过程

4.1 预制混凝土板式楼梯实体检验

外观质量见表1；

表1 预制混凝土板式楼梯外观质量检测

尺寸偏差见表2。

表2 预制混凝土板式楼梯尺寸偏差检测

4．1．1 预制混凝土板式楼梯实体检测

钢筋保护层厚度：

混凝土板式楼梯钢筋保护层厚度设计为20mm；

混凝土板式楼梯钢筋保护层厚度规范允许偏差为（0，+5）mm；

混凝土板式楼梯钢筋保护层厚度实测为20mm、20mm、24mm、21mm、22mm、21mm；

单项评定为合格。

钢筋配置：

混凝土板式楼梯钢筋配置设计为板底横向钢筋间距为200mm；板底纵向钢筋间距为100mm；

图1 楼梯俯视图

图2 楼梯侧视图

混凝土板式楼梯钢筋间距允许偏差为（-10，+10）mm；

混凝土板式楼梯钢筋配置实测为板底横向钢筋间距为192mm；板底纵向钢筋间距为98mm；

单项评定为合格。

混凝土强度：

混凝土板式楼梯强度设计为C30；

混凝土板式楼梯实测混凝土强度推定值为36．9MPa。

单项评定为合格。

4.2 预制混凝土板式楼梯性能检验

4．2．1 试件基本参数

所选试件尺寸为 3080mm×120mm×1180mm，混凝土强度设计等级为C30，板底钢筋配置为纵向C10@100，上层纵向钢筋配置为C10@200，上、下层横向钢筋配置均为C8@200。

4．2．2 试件试验荷载确定

试件永久荷载SG=5．9kN/m2，活荷载SQ=3．5kN/m2，荷载标准组合值为9．4kN/m2，荷载基本组合值为12．9kN/m2；

经计算，荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数θ=1．8；[af]=L0/200，实测两支座净跨L0为2560mm，因此[af]为12．8mm；挠度检验值[as]=[af]/θ=12．8/1．8=7．1mm；

预制楼梯设计允许裂缝最大宽度限值为0．3mm，由《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）表B．1．5 查得最大裂缝宽度允许值[wmax]=0．20mm。

4．2．3 加载方式及系数

加载方式采用每块重10．2kg 的相同尺寸钢板均布加载；

正常使用极限状态检验的加载系数K 取0．2，0．4，0．6，0．8，1．0，1．1，1．2，1．3，1．4，1．5；

③承载能力极限状态检验的加载系数K′取1．20，1．30，1．35，1．40，1．45，1．50，1．55。

4．2．4 分级加载步骤

①预制混凝土楼梯挠度检验。每级按正常使用短期荷载检验值的20%进行加载，持荷时间为15min，达到正常使用短期荷载检验值并持荷30min 后，观察裂缝并记录各项数据；

②预制混凝土楼梯承载力检验。每级按极限状态承载力的5%进行加载，持荷时间15min。见表3-表4。

表3 正常使用极限状检验加载制度

表4 承载能力极限状态检验加载制度

4.3 结果分析

4．3．1 预制混凝土板式楼梯正常使用极限状态检验

检验系数K=1．0，检验荷载为28．4kN 时，在施加检验荷载作用下试件跨中位移的实测值vm=0．47mm；在施加检验荷载作用下试件左端支座沉陷的位移实测值为vl=0．34mm、在施加检验荷载作用下试件右端支座沉陷的位移实测值为vr=0．11mm；外加试验荷载作用下构件跨中的挠度实测值aq=vm-(vl+vr)/2=0．25mm。

检验系数K=1．0，检验荷载为28．4kN 时，在施加检验荷载开始至试件混凝土出现裂缝的前一级荷载为止的外加荷载所产生的试件跨中挠度实测值ab=0．62mm；Mg/Mb=0．85，其中Mg为试件自重和加荷设备自重产生的跨中弯矩值，Mb为在施加检验荷载开始至试件出现裂缝的前一级荷载为止的外加荷载所产生的试件跨中弯矩值；试件自重以及加荷设备自重产生的试件跨中挠度值ag=0．53mm。

检验系数K=1．0，检验荷载为28．4kN 时，全部荷载作用下构架跨中的挠度实测值at=aq+ag=0．78mm，小于挠度检验值[as]=7．1mm。此时试验构件尚未开裂，裂缝宽度小于最大裂缝宽度允许值[wmax]=0．20mm。因此所选取的预制混凝土板式楼梯试件满足正常使用极限状态要求。

4．3．2 预制混凝土板式楼梯承载能力极限状态检验

①预制混凝土板式楼梯试件受弯检验：

当检验系数K′=1．20，检验荷载为46．8kN 时，此时试件承载力标志为底面出现裂缝，裂缝宽度为0．08mm，未超过检验标志①相关状态描述；

当检验系数K′=1．35，检验荷载为52．7kN 时，此时试件承载力标志为受压区混凝土未破坏，未超过检验标志②相关状态描述；

当检验系数K′=1．50，检验荷载为58．5kN 时，此时试件承载力标志为受拉主筋未拉断，未超过检验标志④相关状态描述。

②预制混凝土板式楼梯试件受剪检验：

当检验系数K′=1．40，检验荷载为54．6kN 时，此时试件承载力标志为试件侧面未发现斜向裂缝，未超过检验标志③相关状态描述；

当检验系数K′=1．55，检验荷载为60．5kN 时，此时试件承载力标志为未发现试件沿斜截面混凝土存在斜压、斜拉破坏以及承受拉力的主筋在端部滑落或其他形式锚固破坏，未超过检验标志⑤相关状态描述。

综合分析试件受弯与受剪检验下试件承载力标志并与检验标志对比，得出试件满足承载能力极限状态要求。