單向疊合板設計方法及其配筋的對比分析

何自強，張徐，李政道，甄宇

（1.中建四局土木工程有限公司，廣東 深圳 518000；2.深圳大學土木與交通工程學院，廣東 深圳 518060）

1 研究單向疊合板受力分析的現(xiàn)實意義

疊合板依據(jù)拼接縫的形式，當采用分離式接縫時，為單向疊合板；當采用整體式接縫或無接縫時，為雙向疊合板。由于單向疊合板接縫形式簡單且有利于構(gòu)件生產(chǎn)及施工，故而廣泛被有裝配式要求的項目所采用。

雙向疊合板設計方法：多塊疊合板拼接時如預留了鋼筋搭接范圍，接縫處采用后澆帶形式，設計時可等效為整體現(xiàn)澆板。

單向疊合板設計方法：單向疊合板由于在拼接方向板底鋼筋完全斷開，僅僅是在現(xiàn)澆層布置了板面鋼筋和板底構(gòu)造鋼筋。疊合板的整體受力性能介于按板縫劃分的單向板和整體雙向板之間，與樓板的尺寸、后澆層與預制板的厚度比例、接縫鋼筋數(shù)量等因素有關。開裂特征類似于單向板，承載力高于單向板，撓度小于單向板但大于雙向板。板縫接縫邊界主要傳遞剪力，彎矩傳遞能力較差。在沒有可靠依據(jù)時，可偏于安全地按照單向板進行設計。設計院往往為了簡便計算，單向疊合板參考《結(jié)構(gòu)靜力手冊》按純單向板進行內(nèi)力計算。

由于預制疊合板在現(xiàn)澆混凝土澆筑后，整塊樓板共同承擔荷載作用引起的變形，完全按幾個獨立的單向板受力分析并不符合樓板實際情況。疊合板之間雖然在拼接縫處抗彎能力弱，但接縫處存在軸力、剪力與共同變形。單純簡化成單向板計算，有可能導致未考慮彼此間的相互作用的剪力導致部分板塊配筋不足，最終使樓板產(chǎn)生塑性變形及裂縫。

為分析單向疊合板實際受力，本文以實際案例采用傳統(tǒng)方法和有限元分析法對整體樓蓋進行模擬分析，對比2種模型分析下的內(nèi)力及其配筋，以便從設計源頭解決單向疊合板因受力分析方法不當導致的不合理裂縫及其配筋。

模型1和模型2說明及區(qū)別 表1

2 單向疊合板實例介紹

以中山大學深圳校區(qū)人才保障性住房（一期）1A棟80m戶型為例，客廳樓板由3塊預制疊合板縱向拼接而成，平面布置及拼接大樣如圖1～圖3所示。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖2 單向疊合樓板與現(xiàn)澆墻（或梁）連接節(jié)點

圖3 疊合樓板拼縫處連接節(jié)點

疊合板YLB-C30s18s：跨度3050mm，板寬1900mm，吊裝時板之間縫隙50mm。

3 軟件模擬分析

為便于模擬樓蓋整體受力，分析采用SAFE 2016版，由于疊合板在拼接方向由于底部鋼筋沒有連續(xù)，軟件模擬時僅考慮剪力及協(xié)調(diào)變形，忽略拼接處的彎矩，采用板邊釋放彎矩的形式進行模擬計算，具體模型布置如圖4、圖5。

圖4 模型1結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖5 模型2結(jié)構(gòu)平面布置圖

為區(qū)別因計算不同導致結(jié)果差異，特建立了2個模型，模型1與實際比較符合，模型2和傳統(tǒng)計算方法比較接近。

4 計算結(jié)果數(shù)據(jù)對比

見圖6～圖15，表2～表5。

圖6 1.0DL+1.0LL荷載下變形圖（模型1）

圖7 1.0DL+1.0LL荷載下變形圖（模型2）

圖8 My（模型1）

圖9 Mx（模型1）

圖10 My（模型2）

圖11 Mx（模型2）

圖12 板帶彎矩設計值（模型1）

圖13 板帶彎矩設計值（模型2）

板帶彎矩Mx 表2

板帶彎矩My 表3

預制疊合板內(nèi)力及配筋對比 表4

5 原設計配筋問題

①在不考慮吊裝驗算時，預制疊合板底部配筋偏大；

②預制疊合板水平底筋原配筋未考慮板底筋受力及錨固，應按受拉錨固進行設置；

疊合板板面內(nèi)力及配筋對比 表5

圖14 原板配筋圖

圖15 調(diào)整后的板配筋圖

③疊合板左支座配置Φ8@135偏大，但在中間疊合板的面筋配置不足，在剪力墻根部易產(chǎn)生裂縫；

④疊合板右支座原配筋為Φ8@200，經(jīng)計算此處無需配置受力鋼筋；

⑤疊合板上支座原配筋為Φ8@150，經(jīng)計算無需配置受力鋼筋；

⑥疊合板下支座原配筋為Φ8@200，配筋不足；

6 調(diào)整前后配筋用量比較

調(diào)整后經(jīng)測算，雖然在局部支座及面筋增加了配筋，但整體鋼筋含量減少22.5kg，平均每塊疊合板節(jié)省約7.5kg，每層33塊疊合板，單棟45層計算，共計11棟，預計可節(jié)省鋼材122.5噸。

7 結(jié)語

①在整體樓蓋計算時，應考慮普通梁剛度對板的影響，梁應視為整體樓蓋分析的一部分，尤其是梁跨度比較大時，采用傳統(tǒng)板塊計算時，往往受力分析不準確，甚至差距比較大，如案例所分析，導致不該配置板面配筋位置，配置了受力鋼筋，而板底鋼筋應考慮受力處卻按構(gòu)造伸入支座，造成支座面筋浪費同時板底鋼筋配置或錨固不足；

②由于傳統(tǒng)計算單向疊合板受力分析時，在多板塊拼接時，未考慮拼接縫處豎向位移的協(xié)調(diào)性，由于忽視疊合板接縫處存在彼此相互作用的剪力，導致多拼接的疊合板存在有些板塊配筋浪費及部分板塊配筋不足的現(xiàn)象；

③整體樓蓋分析時，疊合板拼接進行了簡化處理的模擬，拼接縫處對拼接方向的彎矩進行釋放，比較準確的模型了樓蓋的真實受力，實際配筋相較于傳統(tǒng)簡化計算，每塊單向疊合板可節(jié)省7.5kg，達到配置合理的情況下，節(jié)約了社會資源。