預(yù)制裝配式疊合板受力性能試驗(yàn)研究

■ 中鐵十八局集團(tuán)北京中鐵大都工程有限公司 武靜

1.引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的加快，高能耗、高污染的傳統(tǒng)現(xiàn)澆建造方式將會(huì)被新型預(yù)制施工方式所替代，成為建筑行業(yè)發(fā)展的主要方向[1]。預(yù)制裝配式疊合樓板在吊裝過(guò)程中梁的縱筋擋住預(yù)制疊合板內(nèi)伸出部分的鋼筋，影響底板的鋪設(shè)，即出現(xiàn)梁的縱向肋和預(yù)制底板肋相互交叉干擾的現(xiàn)象，影響施工的進(jìn)度與效率，也違背了綠色建筑和綠色節(jié)能的初衷。為解決上述問(wèn)題，本文提出一種裝配式預(yù)制疊合板節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方法，該方法不僅提高了疊合板制作效率，而且在疊合板吊裝就位時(shí)，避免了縱向鋼筋與兩端梁內(nèi)鋼筋的碰撞，避免疊合板無(wú)法就位的問(wèn)題。為驗(yàn)證新構(gòu)造節(jié)點(diǎn)方法疊合板的承載力，本文還通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)新型鋼筋混凝土疊合板的承載能力和變形特征進(jìn)行了研究。

2.新型預(yù)制疊合板節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

新型預(yù)制疊合板下層使用帶有主肋的預(yù)制板，上層是具有負(fù)彎矩加強(qiáng)和結(jié)構(gòu)加固的混凝土現(xiàn)澆層。由預(yù)制層的縱向鋼筋、橫向鋼筋、架立筋以及現(xiàn)澆層的構(gòu)造鋼筋形成疊合板的鋼筋骨架，縱筋為預(yù)制層的縱向鋼筋，搭設(shè)下層的鋼筋骨架時(shí)，在靠近板的兩端處截?cái)嗫v筋，并在縱向鋼筋截?cái)嗵庍B接鋼筋接頭并固定在縱筋端部。鋼筋接頭一端與預(yù)制層縱向鋼筋連接，另一端與鋼套筒連接，并用預(yù)埋盒或透明膠帶加以覆蓋包裹。

鋼筋骨架分為兩個(gè)部分。一部分是在預(yù)制工廠完成由縱向鋼筋、橫向鋼筋以及架立筋構(gòu)成，工廠澆筑混凝土形成預(yù)制層；另一部分是在現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)現(xiàn)澆層構(gòu)造鋼筋構(gòu)成，在現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土形成現(xiàn)澆層。

3.新型疊合板試驗(yàn)研究

3.1 試件的設(shè)計(jì)與制作

（1） 試驗(yàn)板型選取

根據(jù)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《156366-1桁架鋼筋混凝土疊合板(60～厚底板)》中列出的標(biāo)準(zhǔn)板式試件，試驗(yàn)選取單向板，表1為此次試驗(yàn)的底板板型，圖1分別為現(xiàn)澆板型、常規(guī)出筋板、帶套筒出筋板、不出筋板配筋圖。

表1 預(yù)制底板規(guī)格

圖1 各類(lèi)板型配筋圖

根據(jù)圖集要求，預(yù)制底板厚度為60mm、后澆混凝土疊層厚度為70mm。預(yù)制層和疊合層均選用C30混凝土。除鋼筋桁架腹桿鋼筋選用HPB300外，其余鋼筋均選用HRB400，混凝土保護(hù)層厚度為15mm。鋼筋混凝土桁架疊合板板沿跨度方向配筋為C8@200，沿板寬度方向分布鋼筋為C8@200。根據(jù)圖集要求，選用A80桁架，即上弦和下弦的直徑分別為10mm、8mm，腹桿鋼筋直徑為6mm的HPB300鋼筋，桁架高度為80mm。

3.2 試驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)容及測(cè)點(diǎn)的布置

撓度作為試驗(yàn)觀察和測(cè)量的主要對(duì)象，可以準(zhǔn)確地反映出試件在荷載作用下的變形情況?？紤]到板的寬度較大，所以在進(jìn)行位移計(jì)的安裝與撓度測(cè)量時(shí)，在跨中布置四支百分表，測(cè)出試驗(yàn)板跨中的最大撓度值。考慮到板的對(duì)稱(chēng)性，把百分表設(shè)置于板底跨中面對(duì)角線的中點(diǎn)。

在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮支座沉降對(duì)試驗(yàn)位移測(cè)量所產(chǎn)生的影響，在構(gòu)件支座的兩端設(shè)置兩個(gè)位移計(jì)。相關(guān)表的平均值是每個(gè)部分的最終偏差值。該測(cè)試中使用的千分表的量程為50mm。

3.3 試驗(yàn)加載方案

為盡量滿足均勻加載的要求，防止由于堆放不合理導(dǎo)致各個(gè)質(zhì)量塊之間相互作用，因此在開(kāi)始測(cè)試時(shí)，需根據(jù)質(zhì)量的大小，在各個(gè)質(zhì)量塊（20cm×15cm×15cm）之間預(yù)留一定的空隙。此次試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量塊進(jìn)行加載，每個(gè)質(zhì)量塊為25kg，單個(gè)質(zhì)量塊在板上產(chǎn)生的荷載重量為0.25kN。試驗(yàn)質(zhì)量塊加載如圖2所示。

圖2 質(zhì)量塊加載

在確認(rèn)儀器正常后開(kāi)始正式加載，質(zhì)量塊將根據(jù)整個(gè)板上的劃分網(wǎng)格進(jìn)行布局。在測(cè)試正式開(kāi)始之后，根據(jù)測(cè)試過(guò)程需要確定負(fù)載每個(gè)階段的增加量。每次加載完成后，等待10分鐘～15分鐘后質(zhì)量塊完全變形，裂紋穩(wěn)定發(fā)展。讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，觀察并測(cè)量裂縫寬度，記錄偏差并收集鋼筋應(yīng)變數(shù)據(jù)。

質(zhì)量塊采用平鋪形式布置。試驗(yàn)前期，每個(gè)階段的每個(gè)部分加入一個(gè)質(zhì)量，總共25個(gè)質(zhì)量，均勻分布載荷為1.39kN/m2。當(dāng)載荷加到6級(jí)時(shí)，每級(jí)變?yōu)?5個(gè)質(zhì)量，均勻分布載荷為0.83kN/m2。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)中設(shè)計(jì)了四種不同類(lèi)型的板，分別為現(xiàn)澆板型、常規(guī)出筋板、帶套筒出筋板、不出筋板，它們的尺寸保持一致，均為3000mm×1500mm×130mm。其中，疊合板現(xiàn)澆板型、常規(guī)出筋板、帶套筒出筋板三類(lèi)為不同構(gòu)造的疊合板，比較縱向鋼筋處理方法對(duì)疊合板力學(xué)性能的影響。

圖3 各類(lèi)疊合板荷載—撓度曲線

從圖3可以看出，常規(guī)出筋板、帶套筒出筋板、不出筋板配筋圖三類(lèi)疊合板處理方式在破壞形態(tài)上基本一致，撓度變化規(guī)律也基本相同。帶套筒出筋板最終的撓度值要大于常規(guī)出筋板、不出筋板撓度，但由于其中帶套筒出筋板采用套筒處理方式，在澆筑混凝土?xí)r的失誤使得板厚存在誤差，導(dǎo)致最終撓度存在一定微小差異，但大致?lián)隙茸兓?guī)律基本相同。當(dāng)施加相同荷載時(shí)，這三類(lèi)疊合板跨中撓度值遠(yuǎn)小于現(xiàn)澆板跨中撓度值，現(xiàn)澆板的最終跨中撓度值是疊合板的2.8倍。結(jié)果表明，與現(xiàn)澆板相比，疊合板具有良好的裂縫控制能力和抵抗變形的能力。

4.結(jié)論

本文對(duì)一種新型裝配式預(yù)制疊合板節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方法進(jìn)行了研究分析，避免了疊合板吊裝時(shí)縱向鋼筋與兩端梁內(nèi)鋼筋骨架發(fā)生碰撞問(wèn)題，對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能施工具有重要意義。為驗(yàn)證采用新構(gòu)造節(jié)點(diǎn)方式疊合板的承載能力，通過(guò)力學(xué)性能試驗(yàn)，分析了三塊試驗(yàn)疊合板及現(xiàn)澆板的荷載—撓度試驗(yàn)現(xiàn)象，得出以下結(jié)論：

（1）帶套筒疊合板在荷載撓度曲線上與傳統(tǒng)的出筋疊合板基本一致，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，只要使疊合板的板端具有足夠的受剪承載能力，采用套筒處理疊合板底板伸出縱向鋼筋的方式對(duì)疊合板的承載能力基本無(wú)影響。

（2）從疊合板與現(xiàn)澆板的荷載撓度曲線圖可以得出，施加相同的荷載時(shí)，三類(lèi)疊合板跨中撓度值遠(yuǎn)小于現(xiàn)澆板跨中撓度值，現(xiàn)澆板的跨中撓度值約為疊合板的2.8倍。因此說(shuō)明，疊合板與現(xiàn)澆板相比，更具有良好的裂縫控制能力和抵抗變形的能力。