第19卷 第10期 中 国 水 运 Vol.19 No.10 2019年 10月 China Water Transport October 2019 浅谈装配式混凝土叠合楼板的研究与发展 陈云松 摘 要：随着我国建筑行业的发展，建筑需求量、建设效率以及绿色环保建筑等都是今后行业发展面临的挑战，而装配式建筑不仅能够大大提高建设效率而且还能实现绿色环保。本文就装配式混凝土叠合楼板，归纳总结了国内外装配式混凝土叠合楼板的研究成果与发展历程，分析了PK板体系的优缺点，并且基于PK板分析了一种新型预应力混凝土叠合板—PKG板，因其承载能力高，抗震性能好，运输施工快捷方便等优势，在装配式建筑中有广阔的运用前景。 关键词：装配式混凝土叠合楼板；PK板体系；PKG预应力混凝土叠合楼板 中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）10-0257-02 引言 装配式建筑指的是先在预制场把建筑构配件和材料预制好，然后搬运到建筑工地进行组装匹配，最后通过灌浆锚固的可靠连接形式或后浇混凝土等形成建筑产品。其中，被运用最为广泛的是装配式混凝土结构。在我国每一年均会有上亿平米的装配式建筑被建成，这速度和规模在我国建筑行业的发展历史上是空前的，这也意味着我国建筑业的改造和转型任重道远。所以，提高建筑质量和建设效率、节约能源、符合低碳可持续开发的建筑工业化，是构筑今后建设企业变革和发展方向的有效途径。 一、叠合结构在国内外的发展与运用 1．混凝土叠合结构在国外的发展概况 在20世纪20年代，叠合结构开始在国外的桥梁工程中使用。在40年代和50年代，叠合结构开始出现在建筑施工项目中。叠合结构从最初的现浇混凝土板与钢、木构件叠合发展至如今的广义叠合结构，而钢、木构件则演变成预制普通混凝土构件或预应力混凝土构件。50年代，一种综合结构在国外被使用的比较多，综合结构的断面图如图1所示，这些构件是在预制领域工业生产的预应力棒和板，并在构件上浇筑混凝土以形成整体的受力[2]。英国制作了一种“比藏”式预制构件，如图2所示，该底板是用\"燕尾\"型沟槽制成的，以加强新旧混凝土之间的粘合。预制构件的形式多种多样，且其叠合结构在各国的发展与应用也大不相同[3]。在20世纪70年代，法国和西德使用了在新旧混凝土之间设置剪切加固措施的叠合楼板，以增强叠合面粘附性，做了大量试验研究后提出了对应的规程[4]。 图3 日本的两种典型 PC 叠合板的剖面图 2．混凝土叠合结构在国内的发展概况 民用建筑方面：1957年，装配整体式结构构件在我国开始生产，包括预应力预制底板、空心板和预应力棒等。1961年，同济大学开发了一新型的密肋组合楼板，采用I型梁和薄板作为预制构件。70年代，我国预制小梁与后浇混凝土结合形成的整体式叠合楼盖得到了发展，并将其成功运用到实际工程中，且效果很好。工业建筑方面：1958年，在中国，工业厂房中使用的混凝土组合梁得到了积极推广。发展至90年代，普通预应力混凝土叠合结构成功发展为高强预应力混凝土叠合结构，如图4所示，是两种常见的叠合板预制构件[1]1，2，陶 忠1，2，杨 丽1，2 （1.昆明理工大学 建筑工程学院，云南 昆明 650500；2.云南省工程抗震研究所，云南 昆明 650500） 图2 “比藏”式叠合楼盖 近年来，日本的熊谷集团开发了一种U型半预制梁、口字型半预制柱和叠合板预制构件，除此之外，日本建筑业使用的具有代表性的叠合板如图3所示，两种典型的PC叠合板剖面图，其结构整体性好，抗震性能优异，预埋管线、管道的施工方便，跨度大，节省模板，施工时无临时支撑等，广泛应用于公共建筑、工业厂房的多层和高层建筑当中。 图1 国外几种常见混凝土叠合式构件的截面形式 收稿日期：2019-04-28 作者简介：陈云松（1995-），男，昆明理工大学建筑工程学院，硕士生。 258 中 国 水 运 第19卷 横截面。1992年，周旺华教授在第五批国家规范课题组中承担了\"叠合结构的推广与应用\"的主题，并且在国内首次推广二次受力、双制造的带肋薄板连续叠合梁板结构，工程效果明显。 （a）平板式 （b）带肋式 图4 叠合式预制截面的基本形式 二、PK板体系的发展 为了提高预应力混凝土叠合楼板叠合面的抗剪性能，国内学者[5]在原预制平板的基础上研发了承载能力和刚度增大，叠合面粘结更牢固，自重较轻的带肋预制底板。文献[6]提出了一种新型叠合楼板结构，即以带肋预制构件为模板，横向钢筋放置在肋上的预留孔洞中，并在拼缝处设置抗裂钢筋，最后，将混凝土浇筑在其上以形成双向受力的叠合楼板结构。吴方伯等[7]研究了如图5所示PK板截面形式。 图5 PK预制底板和叠合板 PK叠合板用高强混凝土浇筑预制底板，并在板内设置了高强预应力钢筋，使得其轻薄，自重小，强度和刚度大在吊装运输过程中不易被折断，且有利于预应力反拱的控制。在预制底板内设有高强预应力钢筋，同时在多块PK预制板拼接处配有抗裂钢筋，提高了PK板的抗性性能。PK预制底板可在预制工厂完成制作，工业化程度高。 1．PKG预应力混凝土叠合板 随着建筑工业化进程的加快和对叠合楼板结构的深入研究及预制带肋板工业化的推广与应用，将出现更多形式的预应力带肋混凝土叠合板，特别是广义叠合板。因此，在现有PK板的基础上，研究团队将其改进为一种新型的叠合楼板，称为PKG预应力混凝土叠合板[8]（简称：PKG板）。其原理是通过发挥钢和混凝土这两种材料的不同性能，以进一步提高带肋预制底板的刚度和承载力，同时，预制构件与后浇叠合层之间的连接得到加强，从而有助于装配式楼盖的工业化发展。PKG叠合楼板拼装先用预留有孔洞的内卷边冷弯薄壁C型钢背靠背对称连接加工预制组装好冷弯薄壁型钢骨架，然后将其直接放置在经过张拉后的预应力钢丝上，支模浇筑预制底板和肋部高强度混凝土，肋部混凝土顶面与冷弯型钢顶面齐平，经过养护成型为带冷弯薄壁型钢肋预制底板，即PKG预制底板，预制好的板件拼接在一起，配置横向穿孔钢筋和拼缝钢筋后，再现浇一层混凝土，得到由带冷弯薄壁型 钢肋预制底板拼装叠合而成的叠合楼板，即PKG叠合楼板，其叠合后的效果图如图6所示。 图6 叠合板效果图 三、结论 装配式混凝土叠合楼板经过不断的研究与发展，广泛运用于广泛应用于公共建筑、工业厂房的多层和高层建筑当中。PK板的研发改进了传统的预制板拼缝处易产生裂缝，不能形成双向受力板，同时平板式的预制板在施工运输中很容易被折等缺点，预应力混凝土叠合板—PKG板，弥补了PK板的不足，具有承载力高、刚性好，施工和运输过程中损耗低的特点，重量轻，适用于大跨度结构；由此组成叠合楼板，承载力高，能承受双向荷载，整体性和抗震性能好，防火性能和耐久性好，吊装、运输容易，它有利于其在多层建筑和大跨度楼板结构中的应用，在我国具有广阔的应用前景。 参考文献 [1] 贺灵童，陈艳.建筑工业化的现在与未来[J].工程质量，2013，（2）：1-8. [2] Cook J P.Composite Structure methods[M].New York：mc Graw-Hill Book Company inc，1976. [3] Ziad Bayasi，Henning Kaiser， Miguel Gonzales. Composite Slabs with Corrugated Simcon Deck as Alternative for Corrugated Metal Sheets[J].Journal of Structural Engineering，2001，127（10）：1198-1205. [4] 全国钢筋混凝土结构标准技术委员会.原西德混凝土和钢筋混凝土结构设计和施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1972，345-450. [5] 岳建伟.槽形芯板预应力叠合板试验与应用研究[D].天津:天津大学，2003. [6] 曾垂军，吴方伯，刘锡军等.新型叠合结构体系的设计与施工[J].建筑科学，2006，22（4）：67-71. [7] 吴方伯，黄海林，陈伟等.预制带肋薄板混凝土叠合板件受力性能试验研究[J].土木建筑与环境工程，2011，33（04）：7-12+19. [8] 罗荣.PKG预制底板及其叠合板的设计原理与受力性能研究[D].昆明理工大学，2018.
