疊合層高度與密拼疊合板整體性能的分析研究

劉 威 劉 陽 中交第四公路工程局有限公司第一建筑分公司

1 疊合板體系的優勢

1.1 疊合板結構的優勢

疊合板之中的樓板以及墻板，都屬于半成品，能夠很好地代替傳統的大體量結構的模板。不僅如此，疊合板擁有更加透明的工序，人們在施工過程中，能夠更加方便地對施工進行控制。

對已經完工的疊合板體系的整體質量進行檢測，然后與傳統的結構體系的整體質量進行對比，不難發現，疊合板體系擁有更加強大的精確度。在澆筑傳統結構的混凝土表面的時候，經常會在表面出現麻面、蜂窩等質量層面的問題，但是疊合板體系能夠將這些問題避免。疊合板具有美觀性，在交房的時候，如果特殊要求沒有出現，可以直接進行交付。

傳統體系下的施工現場的弊端日益顯現，主要體現在大規模的施工量、支模量，材料浪費嚴重，以及濕作業較多，并且容易產生大量的施工廢料。而疊合板體系能夠節省大量施工原料，減少由于施工廢料帶來的環境污染，而且濕作業頻率低。以疊合樓板為例，運用專業的支撐體系，操作十分簡單且快捷，能夠將至少75%的鋼管節省下來，可以節省至少68.49%的模板量，其原因是將現澆混凝土和預制墻板進行有機結合；可以節省至少75.67%的砂漿量，其原因是疊合板的粉刷更加容易；將上述條件相結合，能夠節省至少21.76%的工程天數。

2 疊合層有效高度與疊合板性能分析

人們通常將疊合板式混凝土剪力墻結構體系，稱之為疊合板體系，其主要構成為疊合墻板、疊合樓板、預制的陽臺以及樓梯，或者已經澆筑完成的混凝土剪力墻、邊緣構件以及其他構件所組成，從而形成的剪力墻結構相關體系。高層建筑施工的困難程度高于普通的建筑施工，因此為了更好地對施工過程進行操控，以及更加快捷、便利地開展施工過程，疊合板體系的運用變得越來越普遍，正在逐漸取代傳統的模板結構。

2.1 預制層保持一定厚度時疊合層厚度的影響分析

圖1為復合層厚度為90mm時，現澆、二節點和三節點復合板底部中心點的撓度和荷載曲線。由圖1可知，當荷載為7.7kN/m2時，各板處于彈性階段，各板的撓度隨荷載的增大而增大，水平坐標與垂直坐標呈線性關系。當載荷增加到26kN/m2時，兩塊復合板的支承部分先發生塑性應變，其余兩塊復合板也發生塑性應變。當荷載增加到32kN/m2時，由上圖可以看出，三塊復合板突然呈現出增加的趨勢，當荷載繼續增加時，撓度呈非線性變化，這意味著每一塊板都進入了塑性階段。

圖1 90mm厚度三塊板的撓度-荷載曲線

圖2顯示了荷載為7.7kN/m2時三個面板的Mises應力。結果表明，當載荷為60mm時，三層壁板的應力分布與復合材料層的應力分布基本相同。雖然應力集中仍然存在于關節位置，但它逐漸顯示出趨勢。在板表面中心的Mises載荷為0.430021MPa，在接縫處的Mises載荷為0.46168MPa，接縫處的MISS載荷比平均調整值增加了7.32%，而層壓時的失效率為18.68%層厚60mm?？梢钥闯?，隨著海灣的縮小，三個復合板的三次應力分布越來越均勻。

圖2 疊合層90mm、荷載7.7kN/m2時三拼板應力云圖

圖3顯示了當復合層厚度為120mm時，現場澆注、兩個接頭和三個復合板底部中心的撓度和荷載曲線。從圖中可以看出，當荷載為7.7kN/m2時，每塊板處于彈性狀態，每塊板隨著荷載的不斷增大而增大，呈線性關系，當荷載為42kN/m2時，兩塊復合板的支承部分中，另外兩塊復合板中也出現了塑性骨架，當荷載在50kN/m2左右時，圖中三塊板突然增大，撓度與荷載不再呈線性關系，說明每一塊板都已進入整形階段。通過觀察，發現撓度為：每塊板的厚度與現澆板的趨勢相同，厚度為90mm。

圖3 120mm厚度時三塊板撓度-荷載曲線

圖4顯示了載荷為7.7kN/m2時，三塊120mm厚層壓板的Mises應力云圖。可以看出，三層板的等效應力分布趨勢與90mm層合板的等效應力分布趨勢大致相同，但在接頭處看不到應力集中現象。其中板跨中部Mises應力為0.31001MPa，節點處Mises應力為0.312566MPa。節點處的等效應力比跨中處的等效應力高0.83%，與層合板厚度為90mm時的7.32%相比，差異進一步縮小。從圖中可以看出，隨著組合板厚度的增加，三片式組合板的應力分布更加均勻，分布趨勢更接近整體板。總之，隨著復合層厚度的不斷增加，兩塊面板與現澆板在使用階段的撓度間隙逐漸縮小。雖然三個面板與現澆板的撓度間隙變化不大，但三個面板的應力分布越來越均勻，應力趨勢與現澆板越來越相似。也就是說，在一定范圍內，復合層厚度越大，力學性能越接近整體板。

圖4 疊合層120mm、荷載7.7kN/m2時三拼板應力云圖

3.2 總厚度保持不變時疊合層厚度的影響分析

圖5顯示了總厚度為120mm和不同層壓厚度的每個板的撓度和載荷曲線。精密層和層壓層的厚度如所示括號。它從圖中可以看出，當荷載i為7.7kN/m2時，各板處于彈性狀態，各板隨荷載的不斷增大而增大，呈線性比。在60mm層合板中，其余復合板進入彈塑性階段，當荷載約為19kN/m2時，圖中板突然出現增大趨勢，變形與荷載之間不再存在線性關系，表明：板材已進入塑性階段。

圖5 總厚度120mm、不同疊合層厚度下的兩拼板撓度-荷載曲線

由表1和表2可知，在總厚度保持不變的情況下，疊合層與預制層的厚度比例越大，兩拼疊合板在使用階段過程中的撓度與現澆板越相似，兩拼板的臨界荷載以及對應撓度也越來越接近現澆板。另外，當疊合層的厚度為8mm時，兩拼板與現澆板臨界荷載以及對應撓度誤差均在3%以內，一定條件下可以代替現澆板使用。由此可知，在總厚度保持不變的情況下，兩拼疊合板的受力性能在疊合板厚度持續增加的情況下逐漸趨近于現澆板，當疊合層與預制層的厚度比值大于2時，兩拼疊合板的性能與現澆板基本相同。

表1 7.5kN/m2時各板跨中撓度對比

表2 各板臨界荷載以及對應撓度對比

4 結束語

綜上所述，傳統的建筑施工方式，已經無法滿足我國當前建筑施工的要求，伴隨著我國科學技術的迅速發展，疊合板體系在我國建筑領域大放異彩，并且在建筑施工，尤其是高層建筑施工之中，其應用正在變得越來越普遍。疊合板體系不僅節省了大量的人力、財力以及時間，還能夠減少對環境的污染，極大地滿足了我國“智慧城市”的現代化建設。