密拼叠合板拼缝构造及受力性能试验研究

密拼叠合板拼缝构造及受力性能试验研究

王洪杰 ,刘端亮 ,郭新川

中建八局第一建设有限公司，山东省济南市250000

摘要：混凝土叠合结构是在预制板上浇筑混凝土形成的一种装配整体式结构。与传统装配式结构相比，叠合结构提高了结构的整体刚度，增强了抗震性能；与混凝土现浇结构相比，叠合结构节省了脚手架和模板、有效缩短了施工周期，降低了综合成本。为探讨当前预应力混凝土叠合板工程中普遍采用的自然或人工粗糙面的有效性，本文将针对预制板和现浇层均采用相同混凝土的叠合板进行试验，研究其在叠合前和叠合后的受力性能和破坏特征。

关键词：密拼叠合板；拼缝构造；受力性能试验

1装配式叠合板拼缝形式

所谓的叠合板就是利用混凝土浇筑的方式将预制板叠合在一起，这样就能够有效提高结构整体的承载能力。建筑工程施工过程中通常可以将地和板分为两个类型，第一是单向板，第二是双向板，在实际应用过程中，需要相关工作人员结合工程项目设计的规范建设要求以及拼缝长度、面板长度宽度比值等指标进行合理的设计和拆分，以此来保证结构施工水平。如果面板长度比宽度不超过3.0的状况下，需要将四边的支撑结构板块进行有效的结合，对于这一类型的叠合板，大多会选择双向板设计，按照整体拼接或者无缝拼接的方式进行现场的作业。在装配式建筑施工过程中，如果选择单向板，则需要使用分离式拼接方式对结构整体进行设计。装配式建筑施工中，预制叠合板有多种布置方式，其主要包含单向叠合板布置、双向叠合板布置以及双向叠合板无缝布置。其中单项版的布置方式使用分离式结构接缝的位置不需要设置后浇带；双向板布置方式在实际应用过程中板侧面的位置需要设计成整体式的接缝方式，这时整个预制结构中钢筋混凝土处于均匀受力和协同受力的状态，使用这样的布置方式，其施工现场相对比较复杂，涉及到的作业工序较多，而且在施工过程中涉及到的钢筋绑架量相对较大，很难直接体现出装配式建筑施工的具体优势，甚至还会延缓施工周期增加，不必要的成本；而双向叠合板无接缝布置方式是目前为止装配式建筑施工中综合效果最佳的方案，但是实际施工过程中也存在一定的缺点，那就是板块拆分尺寸难度相对较高，很有可能会影响到后续的施工效果，威胁到工程项目的标准化设计。结合以上几点进行分析，可以发现装配式建筑施工过程中，使用预制底板直接拼接的方式进行作业，操作比较便捷，而且施工周期短。

2装配式叠合板拼缝构造优化

2.1构造节点优化

装配式建筑施工过程中，针对构造节点进行优化，首先需要进一步添加钢筋结构，尽量减少裂缝的产生使用这样的方式，也能够有效避免叠合板拼接的位置受力，并且在这些位置上还能够有效改变最大正应力的方向，使其从垂直拼接面逐渐延伸到叠合面的水平方向。利用这样的方式，就能够叠合板的构造局部形成连贯的结构，实际应用过程中由于计算难度相对较大，叠合板板面相对比较薄弱所以其承受能力不够大，而由此制作的整体结构期受力能力也会相对下降，也会进一步加大接缝的延伸速度，进而对装配式建筑产生极大影响。为了能够确保拼封构造的开裂荷载数值得到有效提升，就需要对构造节点进行科学的优化，全面提升节点位置的受力性能，一般会在叠合板底板的表面增加钢筋结构，而且还应该保证这一钢筋结构具备足够的锚固长度，促使其叠合板能够形成统一的整体，切实提高其承载能力和抗裂能力，在叠合板整体结构的纵向边长位置上设计超过30毫米的拼缝。此外，施工过程中还应该将这一部分内容与混凝土施工进行结合，共同完成浇筑。最后，在叠合板拼缝底部的位置，也需要增加钢筋结构这一位置的结构能够与上层结构相互作用，切实提高承载能力，将其形成与钢筋珩架类似的结构，从而进一步提升这一位置总体的承受能力，在同等荷载条件下，预制叠合板拼缝的位置不能够设置钢筋横架，只要保证节点位置的承载能力和形变符合设计的要求即可。

2.2构造布置方案优化

要想从根本上提高预制叠合板施工的经济性，尽量减少后续施工过程中出现返工的现象，在这一阶段就需要对构造布置方案进行科学的优化，结合施工现场的具体特点，选择合适的叠合板结构以及拼缝特点。在布置构件时，也应该严格按照均匀、连续的原则，确保能够有效满足预制叠合板延伸性、承载能力的相关要求。在具体的设计环节，为了能够确保预制叠合板达到标准化的要求，应尽量减少叠合板的类型，避免产生不必要的成本浪费。另外，针对叠合板位置进行拼缝处理时，还应该重点考虑叠合板施工的可行性，对叠合板构造进行布置时，可以将复杂的部分作为预制部分，尽量减少施工现场安装的难度，以此来提高工程项目建设的进度。在布置过程中，也应该严格按照拆分的相关原则进行布置时，首先利用一字型结构，不能够选择T型、L型和U型，另外在同一个结构面上进行叠合板拼缝时，也应该尽量选择同一类型的结构，避免在后续浇筑和预制环节出现交叉。另外，施工过程中，对叠合板两侧的位置进行拼缝时，也应该选择结构受力较小的部分，严格按照预制叠合板结构设计的要求，选择合适的叠合板类型，最大限度的保证装配式建筑施工的标准化和规范化，以此来提高拼缝构造的使用性能，满足装配式建筑施工的具体要求。

3受力性能试验研究

3.1工程概况

本工程中有代表性预应力叠合板的几何尺寸为1000mm×3300mm×120mm，施工过程中预制预应力板将承受附加恒载2.5kN/m2、可变荷载2.0kN/m2。施工完成后，预应力叠合板除自重外，将承受楼面面层及板底吊顶永久荷载2.0kN/m2、可变荷载2.0kN/m2。其中，预应力主筋混凝土保护层厚度为20mm，叠合层受力主筋混凝土保护层厚度为15mm，叠合面设置4mm人工粗糙面。

3.2有限元模型建立

（1）混凝土本构模型

有限元模型中引入混凝土弹塑性本构模型，模型应力、应变、弹性模量等参数均取用规范规定的标准值，附录的数学模型，得到其本构关系曲线。

（2）钢筋/钢丝本构模型

假设消除应力钢丝在整个受力过程中保持在弹性范围内，普通钢筋未考虑其屈服后强化效应，钢筋弹性模量、屈服强度标准值均采用规范建议值。

3.3结果分析

（1）预制预应力底板施工过程验算底板预应力钢筋在施工过程中的应力计算结果，其最大拉应力为1252MPa，满足安全要求；底板混凝土在施工过程中的截面正应力计算结果，其最大拉应力为0．44MPa，其最大压应力为－4.40MPa，满足安全要求；预制预应力底板在施工过程中的挠度计算结果跨中最大挠度为1.712mm，约为l/1752，小于l/250，满足变形限值要求。

（2）预应力叠合板极限承载力分析

预应力叠合板荷载—挠度曲线基本与整体现浇预应力板规律一致且接近相互平行，仅预应力叠合板曲线向X轴正向偏移。偏移量大致为1．4mm，与预制预应力底板在施工过程中的挠度（1．712mm）与现浇预应力板在未施加均布荷载前，仅在自重及预应力作用下的挠度（0．31mm）的差值十分吻合。因此，根据计算结果可以看出，预应力叠合板除存在施工过程引起的有限的初始变形外，正常使用阶段的力学和变形性能与整体现浇预应力板基本一致。

（3）叠合面应力分析

在极限荷载阶段，叠合面的相对滑移变形由计算结果可知，最大值0．697mm，沿板跨方向，且位于支座附近，基本可以忽略；叠合面的相对法向变形计算结果最大值为0．552mm，位于板跨中附近，基本可以忽略。

4结论

（1）预制预应力底板施工过程中最大挠度仅为其跨度的1/1752，小于规范限值1/250；

（2）预应力叠合板正常使用阶段的荷载－挠度曲线规律和破坏形态均与整体浇筑板一致，叠合面的处理保证了预制板混凝土与叠合层混凝土的共同工作能力；

（3）极限荷载阶段，叠合面相对滑移变形及法向变形很小，均可忽略，法向应力均为压应力，切向应力0．373MPa，在规范限值以内。

参考文献：

［1］刘运林，丁克伟，叶献国，等．叠合板增强型拼缝传力性能的试验研究［J］．工业建筑，2014，44（5）：43-46．

［2］叶献国，华和贵，徐天爽，等．叠合板拼接构造的试验研究［J］．工业建筑，2010，40（1）：59-63．