單向疊合板設(shè)計(jì)方法及其配筋的對(duì)比分析

何自強(qiáng)，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(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣東 深圳 518060）

1 研究單向疊合板受力分析的現(xiàn)實(shí)意義

疊合板依據(jù)拼接縫的形式，當(dāng)采用分離式接縫時(shí)，為單向疊合板；當(dāng)采用整體式接縫或無接縫時(shí)，為雙向疊合板。由于單向疊合板接縫形式簡(jiǎn)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(xiàng)目所采用。

雙向疊合板設(shè)計(jì)方法：多塊疊合板拼接時(shí)如預(yù)留了鋼筋搭接范圍，接縫處采用后澆帶形式，設(shè)計(jì)時(shí)可等效為整體現(xiàn)澆板。

單向疊合板設(shè)計(jì)方法：?jiǎn)蜗虔B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(yù)制板的厚度比例、接縫鋼筋數(shù)量等因素有關(guān)。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(shí)，可偏于安全地按照單向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)院往往為了簡(jiǎn)便計(jì)算，單向疊合板參考《結(jié)構(gòu)靜力手冊(cè)》按純單向板進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

由于預(yù)制疊合板在現(xiàn)澆混凝土澆筑后，整塊樓板共同承擔(dān)荷載作用引起的變形，完全按幾個(gè)獨(dú)立的單向板受力分析并不符合樓板實(shí)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(jiǎn)化成單向板計(jì)算，有可能導(dǎo)致未考慮彼此間的相互作用的剪力導(dǎo)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(shí)際受力，本文以實(shí)際案例采用傳統(tǒng)方法和有限元分析法對(duì)整體樓蓋進(jìn)行模擬分析，對(duì)比2種模型分析下的內(nèi)力及其配筋，以便從設(shè)計(jì)源頭解決單向疊合板因受力分析方法不當(dāng)導(dǎo)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(shí)例介紹

以中山大學(xué)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(yù)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(diǎn)

圖3 疊合樓板拼縫處連接節(jié)點(diǎn)

疊合板YLB-C30s18s：跨度3050mm，板寬1900mm，吊裝時(shí)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(shí)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(jìn)行模擬計(jì)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(jì)算不同導(dǎo)致結(jié)果差異，特建立了2個(gè)模型，模型1與實(shí)際比較符合，模型2和傳統(tǒng)計(jì)算方法比較接近。

4 計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)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(shè)計(jì)值（模型1）

圖13 板帶彎矩設(shè)計(jì)值（模型2）

板帶彎矩Mx 表2

板帶彎矩My 表3

預(yù)制疊合板內(nèi)力及配筋對(duì)比 表4

5 原設(shè)計(jì)配筋問題

①在不考慮吊裝驗(yàn)算時(shí)，預(yù)制疊合板底部配筋偏大；

②預(yù)制疊合板水平底筋原配筋未考慮板底筋受力及錨固，應(yīng)按受拉錨固進(jìn)行設(shè)置；

疊合板板面內(nèi)力及配筋對(duì)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(jì)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(jì)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(cè)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(jì)算，共計(jì)11棟，預(yù)計(jì)可節(jié)省鋼材122.5噸。

7 結(jié)語

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

②由于傳統(tǒng)計(jì)算單向疊合板受力分析時(shí)，在多板塊拼接時(shí)，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(dǎo)致多拼接的疊合板存在有些板塊配筋浪費(fèi)及部分板塊配筋不足的現(xiàn)象；

③整體樓蓋分析時(shí)，疊合板拼接進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理的模擬，拼接縫處對(duì)拼接方向的彎矩進(jìn)行釋放，比較準(zhǔn)確的模型了樓蓋的真實(shí)受力，實(shí)際配筋相較于傳統(tǒng)簡(jiǎn)化計(jì)算，每塊單向疊合板可節(jié)省7.5kg，達(dá)到配置合理的情況下，節(jié)約了社會(huì)資源。