裝配式鋼筋混凝土疊合板研究綜述

鐘春玲 張維國(guó) 張?jiān)讫?/p>

(1 吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春 130118；2 吉林建筑大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春 130118 )

0 引言

李克強(qiáng)總理在2016年9月14日主持召開(kāi)的國(guó)務(wù)院會(huì)議中指出：決定大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑。裝配式疊合板的底板在工廠按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制，作為澆筑上層混凝土的永久性模板，然后上下兩層混凝土成為整體來(lái)承受荷載。與現(xiàn)澆板相比，疊合板抗裂性能大，節(jié)省模板和模板支撐，施工安裝方便，節(jié)約工期，增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性等。與預(yù)制板相比，疊合板抗震性能好，耐久性能好。疊合板兼顧現(xiàn)澆板和預(yù)制板的優(yōu)點(diǎn)，符合我國(guó)的國(guó)情，將成為我國(guó)結(jié)構(gòu)體系的重要研究方向。近年來(lái)研究專家和學(xué)者們對(duì)裝配式疊合板的剛度和內(nèi)力的計(jì)算方法、疊合面的抗剪承載力、二次受力等幾個(gè)方面進(jìn)行研究。本文將對(duì)目前的研究成果進(jìn)行歸納和總結(jié)，并對(duì)裝配式疊合板的進(jìn)一步研究方向提出了展望。

1裝配式疊合板計(jì)算分析方法的研究

在國(guó)外，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家早已經(jīng)出版了疊合樓板的規(guī)范，對(duì)裝配式疊合板的設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)定，我國(guó)起步較晚，專家學(xué)者們進(jìn)行了系統(tǒng)的探討和分析。

對(duì)于剛度和內(nèi)力，可以通過(guò)正交各向異性板和彈性薄板理論進(jìn)行推導(dǎo)。2005年，周友香[1]利用線彈性方法計(jì)算裝配式空心疊合板的配筋。韓彬彬[2]利用彈性薄板理論，得到一邊固支三邊簡(jiǎn)支的疊合板受均布荷載時(shí)的撓度的表達(dá)式，進(jìn)而推導(dǎo)出了內(nèi)力表達(dá)式。黃海林[3]采用正交異性板理論推導(dǎo)了疊合板彎矩表達(dá)式，將疊合板等效為同性板，提出了簡(jiǎn)化的彈性計(jì)算方法。2006年，周緒紅[4]等按照正交異性板理論，對(duì)四邊簡(jiǎn)支單向板的計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了計(jì)算系數(shù)。2011年，吳方伯[5]等基于塑性絞線理論，推導(dǎo)了均布荷載作用下雙向疊合板的極限承載力與塑性絞線形成位置，同時(shí)也提出了雙向疊合板單位寬度極限彎矩的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。

2 裝配式疊合板疊合面抗剪性能研究

目前的研究主要集中在疊合板混凝土等級(jí)、疊合面的處理方式、植筋構(gòu)造、抗剪強(qiáng)度理論等影響疊合面抗剪性能的影響因素上。

時(shí)成林[6]在研究橋面鋪裝層與橋面板的抗剪剛度時(shí)，采用在橋面板上設(shè)置凹槽的方法，自行設(shè)計(jì)了試驗(yàn)裝置，提出采用抗剪剛度來(lái)定量表征疊合面的接觸狀態(tài)。何大治[7]以Z型柱單剪面試驗(yàn)進(jìn)行研究，結(jié)果表明配筋疊合面抗剪性能優(yōu)于無(wú)筋疊合面的抗剪性能，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)也能提高疊合面的抗剪強(qiáng)度。王曉光[8]對(duì)植筋、鑿毛、開(kāi)槽等不同處理方法疊合面抗剪性能的試驗(yàn)研究，提出了疊合面抗剪強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式。

3 裝配式疊合板二次受力研究

二次受力是疊合板受力的一個(gè)顯著特征，目前的研究學(xué)者們從理論的角度分析疊合板的二次受力。陳立[9]認(rèn)為疊合板的二次受力會(huì)使鋼筋出現(xiàn)“應(yīng)力超前”現(xiàn)象，應(yīng)力超前對(duì)疊合構(gòu)件的極限強(qiáng)度影響不大。陳占峰[10]認(rèn)為對(duì)于混凝土疊合板，跨中第一階段彎矩 M1在預(yù)制簡(jiǎn)支階段就己形成。等整個(gè)疊合板完全形成后，M1是疊合截面預(yù)制部分的局部?jī)?nèi)力，當(dāng)二次受荷后,跨中截面將產(chǎn)生M2，第二階段的彎矩 M1和 M2的出現(xiàn),就發(fā)生了兩部分的相互影響和共同作用，并導(dǎo)致轉(zhuǎn)移，由局部轉(zhuǎn)向全截面。

隨著研究的進(jìn)一步深入，研究學(xué)者們采用有限元的方法來(lái)研究疊合板的二次受力。吳學(xué)輝[11]分析疊合板的受力分三個(gè)過(guò)程。底板預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程、底板承受施工期間荷載過(guò)程、疊合板整體受力過(guò)程。利用 ansys 程序中特有的單元生死功能來(lái)模擬分步加載過(guò)程。孫冰[12]引入生死單元模擬疊合結(jié)構(gòu)的二階段制造和二次受力過(guò)程。通過(guò)數(shù)值分析，驗(yàn)證有限元分析方法的正確性和可靠性。

4 有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題

雖然對(duì)疊合板的研究取得了一定進(jìn)展，但是仍存在不足，有必要開(kāi)展以下研究

（1）由于鋼筋混凝土雙向板撓度計(jì)算理論的欠缺，影響著雙向疊合板的變形驗(yàn)算，因此鋼筋混凝土雙向板撓度計(jì)算方法有待進(jìn)一步研究。

（2）疊合面是疊合板整體受力的薄弱部位，為了提高疊合面的抗剪強(qiáng)度，實(shí)際工程往往采用多種構(gòu)造措施組合的方式來(lái)提高疊合面的抗剪強(qiáng)度，帶肋底板和鋼筋桁架組合不僅可以提高疊合面的抗剪性能，還可以提高疊合板整體的抗彎性能，而且自然粗糙面、肋和鋼筋桁架對(duì)疊合面抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)是否是簡(jiǎn)單的疊加還有待進(jìn)一步的探究。

（3）但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新材料、新工藝也漸漸用到了裝配式疊合板上，能否采用鋼纖維薄板、玻璃纖維網(wǎng)格布增強(qiáng)、鋼絲網(wǎng)水泥砂漿薄板等抗拉強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為疊合板的底板還有待進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。