楊秀英 劉永欣

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東聊城252059)

裝配式結(jié)構(gòu)中疊合板接縫技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用①

楊秀英 劉永欣

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東聊城252059)

介紹了裝配式結(jié)構(gòu)的概念、分類及優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)說明了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的接縫及受力分析，特別介紹了疊合板概念以及疊合板的預(yù)制板布置形式示意，單向疊合板板側(cè)分離式拼縫構(gòu)造示意，雙向疊合板整體式接縫構(gòu)造示意，接著結(jié)合實(shí)際工程闡述了疊合板的優(yōu)勢(shì)，最后說明裝配式建筑的優(yōu)勢(shì).

裝配式結(jié)構(gòu)，疊合板，接縫

眾所周知，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)之間的連接非常重要而且是個(gè)較為復(fù)雜的問題.其連接可靠性之差、連接之后承載能力的變化以及對(duì)其抗震性能試驗(yàn)研究之少，這都影響了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，并且在抗震設(shè)防地區(qū)的使用受到限制，關(guān)于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)方面的有關(guān)的規(guī)定也偏于保守.但在近來的一些震害調(diào)查和試驗(yàn)研究工作表明，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系也有較好的抗震性能[1-3].美國(guó)統(tǒng)一建筑規(guī)范(UBC97)中規(guī)定可以在高烈度地震區(qū)使用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其前提是通過試驗(yàn)和分析證明，該結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度方而具有甚至超過相應(yīng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)[4，5].對(duì)于這些情況，裝配式建筑領(lǐng)域中疊合板的接縫技術(shù)的研究顯得十分重要.

1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)定義、分類及行穩(wěn)致遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(Precast Concrete Structure)由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)，包括裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)(Monolithic Precast Concrete Frame Structure)、全裝配混凝土結(jié)構(gòu)(Fully Assembled Concrete Structures)等.在建筑工程中，簡(jiǎn)稱裝配式建筑(Prefabricated Buildings)；在結(jié)構(gòu)工程中，簡(jiǎn)稱裝配式結(jié)構(gòu)(Prefabricated Structures).

裝配式建筑主要有砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板和升層建筑等.裝配式建筑優(yōu)點(diǎn)是建造速率大大提高，工期大大縮減，受氣候條件制約明顯減小，便于冬期(日平均氣溫連續(xù)5天低于5℃或最低氣溫低于-3℃)施工，節(jié)約勞動(dòng)力，提高施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量，減少施工現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，減少材料消耗，減少工地?fù)P塵和建筑垃圾.這有利于實(shí)現(xiàn)提高建筑質(zhì)量，激發(fā)創(chuàng)造性，提高生產(chǎn)效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境的目的.

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)之接縫

2.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的接縫分類

裝配整體式結(jié)構(gòu)中的接縫主要指預(yù)制構(gòu)件相互之間的接縫以及預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆及后澆混凝土之間的結(jié)合面，包括外掛墻與梁柱間的接縫，陽(yáng)臺(tái)與外墻的接縫，鋼筋套筒間的接縫，板與板之間的接縫，板與梁之間接縫，門窗與內(nèi)墻之間的接縫，同層內(nèi)剪力墻之間的接縫，上下層剪力墻之間的接縫等.裝配整體式結(jié)構(gòu)中，接縫對(duì)結(jié)構(gòu)的受力性能產(chǎn)生了很大的影響，如圖1墻板連接件安裝、板縫處理.

圖1 墻板連接安裝

2.2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的接縫受力分析

接縫之間主要有壓力、剪力、拉力，其中接縫的壓力通過后澆混凝土、灌漿料或坐漿材料直接傳遞；拉力通過由各種方式連接的鋼筋、預(yù)埋件傳遞；剪力主要來自橫向的鍵槽或者粗糙面、鋼筋的摩擦、銷栓承擔(dān)；當(dāng)接縫處于受壓、受彎狀態(tài)時(shí)，靜力摩擦可同時(shí)承擔(dān)一部分剪力.預(yù)制構(gòu)件連接接縫采用的材料要高于后澆的材料，這樣才能保證維持正常或超過正常的受力.節(jié)點(diǎn)及接縫的正截面受壓、受拉及受彎承載力采用了高強(qiáng)材料，可不必進(jìn)行承載力驗(yàn)算.

不同接縫處做法要求不同主要有以下幾種情況.(1)裝配整體式結(jié)構(gòu)的控制區(qū)域，控制區(qū)域的接縫非常重要，接縫必須實(shí)現(xiàn)強(qiáng)連接，保證不在接縫處發(fā)生脆性破壞，即要求接縫的承載力設(shè)計(jì)值大于被連接構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值乘以強(qiáng)連接系數(shù)，強(qiáng)連接系數(shù)受多重因素的影響一般主要根據(jù)抗震等級(jí)、連接區(qū)域的重要性以及連接類型確定.(2)裝配整體式結(jié)構(gòu)的非控制區(qū)域，原則上可采用延性連接，允許連接部位產(chǎn)生塑性變形，但不能發(fā)生破壞，還必須要求接縫的承載力設(shè)計(jì)值大于設(shè)計(jì)內(nèi)力，保證接縫的安全.在非控制區(qū)域，有些接縫形式、連接都較簡(jiǎn)單，利于構(gòu)件生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)及施工.(3)后澆層厚度較大(大于75 mm)，且設(shè)置有鋼筋桁架并滿足鋼筋配置率時(shí)，接縫可承受足夠大的彎矩及剪力，此時(shí)也可將其作為整體式接縫，幾塊預(yù)制板通過接縫和后澆層組成的疊合板可按照整體疊合雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì).(4)預(yù)制板側(cè)接縫可實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土的連續(xù)受力時(shí)，即形成“整體式接縫”， 可按照整體雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)，整體式接縫一般采用后澆帶的形式，后澆帶應(yīng)有一定的寬度以保證鋼筋在后澆帶中的連接或者錨固空間，并保證后澆混凝土與預(yù)制板的整體性.

圖2 疊合梁

多次試驗(yàn)研究表明，與整體現(xiàn)澆板相比較，預(yù)制板、疊合板接縫處應(yīng)變應(yīng)力集中，裂縫寬度較大，導(dǎo)致構(gòu)件的撓度比整體現(xiàn)澆板略大，接縫處受彎承載力略有降低.在設(shè)計(jì)時(shí)，如果接縫位于主要受力位置，應(yīng)該考慮其影響，對(duì)按照彈性板計(jì)算的內(nèi)力及配筋結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)增大兩個(gè)方向的縱向受力鋼筋[6].預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)原則上要略低于預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)以及接縫處的后澆混凝土強(qiáng)度等級(jí)；被連接構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)值原則上要略低于墻板水平接縫用坐漿材料的強(qiáng)度等級(jí).

2.3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的接縫材料要求

在滿足規(guī)定使用條件的前提下，接縫材料要滿足抗剪切、伸縮變形能力，還要防火，防水，防霉變；板縫也不應(yīng)該過寬應(yīng)該減少密封膠的使用，減少預(yù)算；板縫要美觀、綠色、協(xié)調(diào)；板縫之間清理干凈，密封材料飽滿，密實(shí)，均勻符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略.

3 疊合板概念及接縫技術(shù)分類

混凝土疊合受彎構(gòu)件(Concrete Composite Flexural Component)：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)制混凝土梁、板頂部在現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土而形成的整體受彎構(gòu)件[6].簡(jiǎn)稱疊合板、疊合梁，如圖2.

疊合板(Laminate Flooring)可根據(jù)預(yù)制板接-構(gòu)造、支座構(gòu)造、長(zhǎng)寬比按單向板或雙向板設(shè)計(jì).疊合板的預(yù)制板布置形式如圖3.

圖3 疊合板拼縫注：1-預(yù)制板；2-梁或墻；3-板側(cè)分離式接縫；4-板側(cè)整體式接縫.

圖4 樓板板縫

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(yù)制板的厚度比例、接縫鋼筋數(shù)量等因素有關(guān).

板縫接縫邊界由于是后澆不等于整體性，主要傳遞剪力，在傳遞彎矩性能方面較差.在沒有可靠依據(jù)時(shí)，可偏于安全地按照單向板進(jìn)行設(shè)計(jì)，接縫鋼筋按構(gòu)造要求確定，主要目的是保證接縫處不發(fā)生剪切破壞，且控制接縫處裂縫的開展.

圖5 疊合板端及板側(cè)支座構(gòu)造注：1-支撐梁或墻；2-預(yù)制板；3-縱向受力鋼筋；4-附加鋼筋；5-支座中心線.

在疊合板跨度較大、有相鄰懸挑板的上部鋼筋錨入等情況下，以及疊合面上外力溫度等的變化，截面上會(huì)產(chǎn)生較大的水平剪力，需配置界面抗剪構(gòu)造鋼筋來保證水平界面的抗剪能力，當(dāng)沒有桁架鋼筋時(shí)，配置的抗剪鋼筋可采用馬鐙形狀，鋼筋直徑、間距及錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿足疊合面抗剪的需求[6].如表5所示不同疊合板構(gòu)造.

圖5 疊合板拼縫構(gòu)造注：1-后澆混凝土疊合層；2-預(yù)制板；3-后澆層內(nèi)鋼筋；4-附加鋼筋；5-通常構(gòu)造鋼筋；6-縱向受力鋼筋.

雙向疊合板板側(cè)的整體式縫既要避開最大彎矩截面又要避開最大受力處，接縫可采用后澆帶形式.在預(yù)制構(gòu)件之間及預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆及后澆混凝土的接縫處，當(dāng)受力鋼筋采用安全可靠的連接方式，且接縫處新舊混凝土之間釆用粗糙面、鍵槽等構(gòu)造措施時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體性能與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)類同，設(shè)計(jì)中可采用與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并根據(jù)相應(yīng)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.

4 實(shí)踐應(yīng)用

安徽合肥某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)公租房，總建筑面積約17 000 m2，地上18層，主體結(jié)構(gòu)將全部采用裝配式疊合樓層板和大部分裝配式疊合墻板及全預(yù)制樓梯吊裝施工；安徽寶業(yè)住宅產(chǎn)業(yè)化公司的疊合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制墻板安裝施工工法為建筑工業(yè)化領(lǐng)域建筑體系的安全吊裝、精確定位、快速安裝以及與現(xiàn)澆可靠連接提供了標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù).

浙江省第一個(gè)采用“疊合板裝配式結(jié)構(gòu)”建造的項(xiàng)目，在短短的3個(gè)月中，就建起了18層高樓，大大縮短了工期，提高了效率而且與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑方式相比，節(jié)省大量勞動(dòng)力，減少了預(yù)算，提高了效益，在噪音、粉塵等方面的污染均大為減少.

西安萬(wàn)科城8#地工業(yè)化實(shí)體樓項(xiàng)目位于西安市長(zhǎng)安區(qū)書香路與韋斗路交叉口，項(xiàng)目由3、4#住宅樓及地下車庫(kù)組成，總建筑面積為71 691 m2.主樓結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件采用疊合板，特別是頂板采用預(yù)制疊合樓板，這里要注意管線的預(yù)埋，對(duì)工作人員的培訓(xùn)，板筋的鋪設(shè)，施工的誤差等因素.

5 結(jié)語(yǔ)

為落實(shí)“節(jié)能、降耗、減排、環(huán)?！钡幕緡?guó)策，實(shí)現(xiàn)資源、能源的可持續(xù)發(fā)展推動(dòng)我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，須大力發(fā)展建筑工業(yè)化.通過工程項(xiàng)目實(shí)踐，裝配式疊合板結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)質(zhì)量明顯提升、施工安全有效提高、施工周期明顯減短、施工難度大幅降低、建造成本有效可控、實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能環(huán)保.

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The Technology and Practice of Laminated Plate Joint in Assembled Structure

YANG Xiu-ying LIU Yong-xin

(School of Construction Engineering，Liaocheng University，Liaocheng 252059，China)

This thesis introduces the concept, classification and advantages of the assembled structure, detailed analysis of the assembled concrete structure of joints and stress, especially introduces the schematic concept and laminated laminated prefabricated plate arrangement, unidirectional laminate plate side split seam structure of laminated slab, integral joint structure diagram, then combined with the actual engineering and expounds the advantages of the composite slab, prefabricated construction advantages.

assembled structure，laminated plate，joint

2016-08-23

山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2012EEQ025)資助

楊秀英，E-mail：yangxiuying@lcu.edu.cn.

TU741

A

1672-6634(2017)01-0107-04