四邊簡支PK 預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板受力性能分析及應(yīng)用

康朝陽

(河南省第一建筑工程集團有限責任公司，河南鄭州 450000)

0 引言

PK預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)成的疊合樓板包含后澆混凝土以及預(yù)應(yīng)力混凝土的兩個關(guān)鍵部分，并且運用疊合帶肋底板的方式來進行制作。與平面形狀的樓板相比，帶肋的混凝土底板具有較大的外部剛度，因而便于運輸與制作生產(chǎn)。從當前現(xiàn)狀來看，此類疊合樓板已經(jīng)能夠運用在整體裝配式的建筑施工中［1］。通過分析疊合樓板的具體受力性能，可以判斷出四邊簡支結(jié)構(gòu)的疊合樓板能夠體現(xiàn)受力均衡的優(yōu)勢，確保達到節(jié)約工期以及簡化施工操作的效果。

1 四邊簡支PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板的基本受力性能

1.1 關(guān)于疊合樓板的開裂荷載

混凝土樓板一旦表現(xiàn)為開裂的情形，那么樓板內(nèi)部將會進入水分或者空氣。因此，樓板裂縫將會間接造成樓板內(nèi)部的鋼筋銹蝕，并且影響到樓板的堅固性與穩(wěn)定性。為了切實保證混凝土樓板能達到良好的結(jié)構(gòu)耐久性，則需要運用抗裂計算的方式，確保能夠算出精確的樓板荷載［2］。

具體在實踐中，關(guān)鍵在于樓板開裂標準的確定。例如針對雙向樓板的配筋疊合板而言，開裂荷載主要存在于拼接鋼筋的特殊部位。因此樓板一旦表現(xiàn)為開裂現(xiàn)象，那么對于最大荷載應(yīng)當限定于避免構(gòu)件開裂的極限荷載［3］。此外，對于混凝土樓板如果設(shè)計為配筋與單向板的構(gòu)造，那么不需要計算開裂荷載。這是由于，開裂的拼接縫并不會直接影響到整個樓板的耐久性。經(jīng)過分析可見，樓板開裂荷載主要受到如下的要素影響:

首先是預(yù)應(yīng)力的具體數(shù)值。從延緩樓板裂縫的角度來講，預(yù)應(yīng)力可以起到最關(guān)鍵的作用。在此前提下，如果能做到有效增強預(yù)應(yīng)力，那么針對樓板整體的抗裂承載力也能做到有效進行增強。具體針對外部的樓板荷載而言，關(guān)鍵在于抵消預(yù)應(yīng)力，并且經(jīng)過運算得出裂縫產(chǎn)生時的樓板抗拉強度［4］。對于雙向板或者單向板而言，樓板配筋率都會明顯影響到裂縫寬度與裂縫的長度。并且，裂縫在樓板中的具體分布位置也會受到配筋率的作用，進而表現(xiàn)為明顯的裂縫分布差異。其次是樓板的配筋率。樓板配筋率如果具有較大的數(shù)值，那么裂縫分布將會較多體現(xiàn)為垂直的分布方向。對于疊合樓板來講，此類樓板如果具有過大的配筋率，那么雙向板的特征就會表現(xiàn)得較為明顯。再次是拼接鋼筋以及保護層的厚度。拼接縫構(gòu)成了薄弱的樓板特殊部位，在多數(shù)情況下，拼接縫都會表現(xiàn)為最早開裂的情況。在此前提下，施工人員尤其需要做到格外關(guān)注整個樓板的拼接縫，從而運用相應(yīng)的技術(shù)手段來處理拼接縫，最終達到保證樓板整體性、提高樓板堅固性與穩(wěn)定性的目標［5］。

1.2 關(guān)于樓板的撓度計算以及剛度分析

從施工受力的角度來講，對于疊合樓板主要應(yīng)當關(guān)注兩個不同階段的樓板受力特征。通過全面分析樓板目前的基本受力特征，應(yīng)當能夠給出有關(guān)樓板撓度以及樓板剛度的詳細分析。具體在樓板的第一個受力階段中，疊合樓板本身具有相應(yīng)的施工支撐，因此受力情況大體上不會出現(xiàn)明顯的差異。在此前提下，關(guān)于計算第一階段的樓板撓度與樓板剛度特征主要可以選擇彈性計算的方式，確保能夠算出現(xiàn)澆雙向樓板的具體受力方向與受力特征，從而為后續(xù)的撓度與剛度計算提供參考。

然而到了第二個樓板受力階段之后，疊合樓板由于失去了原有的混凝土受力支撐，因此將會表現(xiàn)為復(fù)雜性較強的樓板受力狀態(tài)。在此階段中，關(guān)于受力計算就要關(guān)注更多的樓板受力因素，確保能夠?qū)㈤_裂荷載、樓板剛度、樓板承載力以及樓板撓度全面納入目前的計算過程［6］。并且，對于帶肋底板應(yīng)當關(guān)注復(fù)雜的底板受力特征，在排除支撐作用的基礎(chǔ)上給出精確的樓板受力計算結(jié)果。在進行疊合操作之前，首先應(yīng)當算出樓板的抗裂性能，以便于為后續(xù)的樓板施工提供相應(yīng)的支持。

與整澆板進行對比，鋼混結(jié)構(gòu)的樓板具有相似的樓板受力特征。但是實質(zhì)上，鋼混樓板由于存在較多的拼接縫，并且還會受到預(yù)應(yīng)力的作用，那么將會表現(xiàn)為十分明顯的受力性能差異。例如對于邊界的樓板部位而言，該樓板部位承受了較大的平面作用力。在某些情況下，樓板受到外溫變化的明顯影響，那么很可能表現(xiàn)為樓板開裂的情況。具體在計算時，對于支座給樓板帶來的阻礙作用也要進行適當考慮。

1.3 關(guān)于極限承載力的分析

預(yù)應(yīng)力混凝土的疊合樓板應(yīng)當確保符合最基本的極限承載力，通過判斷樓板目前能夠達到的極限承載力，應(yīng)當能切實達到保證樓板安全的效果，并且對于樓板出現(xiàn)開裂的隱患與風(fēng)險做到全面杜絕。由此可見，分析極限承載力對于保障樓板施工安全具有不可忽視的必要性。具體在分析基礎(chǔ)性的樓板結(jié)構(gòu)時，一般來講都會用到彈性理論。但是樓板如果處于極限狀態(tài)下，那么關(guān)于極限承載力則不再單純適用于傳統(tǒng)的彈性理論，而是有必要考慮更多的樓板受力因素。

預(yù)應(yīng)力混凝土的多數(shù)疊合樓板都是運用高強度鋼絲制成的，因此明顯加強了預(yù)應(yīng)力方向的疊合樓板基本剛度。但是對于垂直于樓板預(yù)應(yīng)力的方向而言，很多樓板都會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，尤其是存在較多的拼接裂縫。樓板一旦表現(xiàn)為拼接裂縫的產(chǎn)生，則會明顯削減混凝土樓板固有的剛度與強度。并且，對于雙向疊合的特殊樓板構(gòu)造，在計算極限荷載時還要考慮到正交構(gòu)造給整個樓板帶來的受力影響。經(jīng)過反復(fù)的數(shù)值修正之后，最終確保給出精確程度較高的極限荷載運算結(jié)論。

由此可見，極限荷載力的計算過程具有較強的復(fù)雜性。對于以上的計算過程為了達到簡化的效果，那么需要適當修正樓板內(nèi)部出現(xiàn)嚴重裂縫的特殊部位。通常來講，技術(shù)人員可以選擇虛線用于表示以上的特殊受力部位，進而給出預(yù)應(yīng)力方向以及塑性鉸線之間的夾角。經(jīng)過以上的計算方式，應(yīng)當能夠精確查找目前的樓板斷裂帶，然后運用相應(yīng)的措施來進行修補。

2 具體的施工運用要點

2.1 全面分析樓板的受力特征

對于疊合樓蓋的常用樓板結(jié)構(gòu)來講，此類樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)當包含高強混凝土、高強的預(yù)應(yīng)力鋼絞線與其他施工材料。因此與其他的樓板結(jié)構(gòu)進行對比，可見疊合樓蓋與樓板結(jié)構(gòu)能夠達到更高的整體強度。具體在樓板施工中，如果選擇了疊合樓板作為基礎(chǔ)的建筑樓板構(gòu)造，則有利于建筑物自重的明顯減輕，同時還能達到降低層高以及節(jié)省樓板成本的良好效果［7］。在目前的工程實踐中，此類疊合樓板的特殊建筑構(gòu)造表現(xiàn)為較好的施工推廣意義。

疊合樓板不僅局限于簡單的樓板受力構(gòu)造，其受力特征具有明顯的雙向性。并且由于受到鋼筋型號與種類、配筋率、勾縫砂漿與混凝土材質(zhì)的影響，那么疊合樓板將會呈現(xiàn)較大的樓板構(gòu)造差異。在此前提下，關(guān)于PK預(yù)應(yīng)力混凝土的特殊樓板結(jié)構(gòu)有必要分析樓板撓度與樓板剛度等基本的受力信息。通過計算樓板預(yù)應(yīng)力的方式，應(yīng)當能夠給出樓板增加的剛度比例。因此經(jīng)過以上的綜合分析，可以判斷出樓板剛度并不會受到預(yù)應(yīng)力的明顯影響。由此可見，樓板構(gòu)件的開裂荷載與預(yù)應(yīng)力之間呈現(xiàn)正比的關(guān)系。但是從整體角度講，極限的樓板承載力并不會受到疊合樓板結(jié)構(gòu)的明顯影響。

2.2 重視樓板拼接縫的處理

疊合樓板存在明顯的拼接縫，因而明顯削弱了整體的樓板剛度，在此情況下將會出現(xiàn)樓板裂縫。通常來講，最先呈現(xiàn)樓板裂縫的部位往往是預(yù)應(yīng)力平行的方向，然后才會陸續(xù)出現(xiàn)傾斜的樓板裂縫。在樓板嚴重開裂的情況下，非預(yù)應(yīng)力方向的平行裂縫也會陸續(xù)產(chǎn)生。樓板裂縫如果達到極為嚴重的程度(見圖1)，那么塑性鉸就會因此而形成，并且整個樓板呈現(xiàn)荷載極限的情況。具體針對極限的樓板荷載在進行運算時，關(guān)鍵在于修正目前現(xiàn)存的樓板角度。此外，對于折減與增加的樓板剛度系數(shù)也要運用在計算過程中。

2.3 確保樓板構(gòu)造的安全與堅固性

圖1 疊合樓板出現(xiàn)嚴重裂縫的現(xiàn)象

在目前的樓板施工操作流程中，關(guān)鍵在于總結(jié)樓板構(gòu)造與樓板結(jié)構(gòu)的布置情況，進而給出優(yōu)化設(shè)計樓板配筋的方式。具體在施工中，疊合樓板如果未能達到最基本的預(yù)制強度，那么不應(yīng)將其運用于現(xiàn)場施工，并且做到切實杜絕集中堆放疊合樓板的現(xiàn)象。這是由于，堆放疊合樓板將會造成沖擊倒放的現(xiàn)象。從現(xiàn)狀來看，施工人員就是要切實遵循現(xiàn)行的基本施工規(guī)則來全面完成樓板施工，確保樓板構(gòu)造能夠符合最基本的堅固性與安全性。

3 結(jié)語

經(jīng)過分析可見，四邊簡支PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板整體上可以達到較好的樓板受力性能，進而達到簡化施工操作以及保證樓板穩(wěn)定性的效果。目前在施工實踐中，關(guān)于以上類型的特殊預(yù)應(yīng)力混凝土樓板已經(jīng)能夠做到靈活進行利用，通過預(yù)先分析樓板受力特征來改進現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土施工流程。在此基礎(chǔ)上，關(guān)于全面優(yōu)化疊合樓板的總體受力性能仍然應(yīng)當做到不斷進行施工經(jīng)驗的歸納，從而保證預(yù)應(yīng)力混凝土的疊合樓板能夠達到更好的施工性能與施工質(zhì)量。