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《裝配式建筑樓板的實踐與探索》
一、裝配式建筑常見樓板形式及優(yōu)缺點
（一）鋼制樓承板
1、壓型鋼板樓承板。
優(yōu)點：自重輕；施工速度快，效率高。缺點：跨度小，剛度差；大跨需增加波高，鋼筋難放置,混凝土用量大；民用建筑需吊頂；易變形，易漏漿。
2、桁架樓承板。
優(yōu)點：自重輕、施工速度快；缺點：跨度小、剛度差；大跨需增加桁架密度，易漏漿；需吊頂；用于住宅去掉鐵皮困難，還要反手抹灰。
（二）預制混凝土樓板
1、雙T板
2、SP預應力空心板
優(yōu)點：跨度大、剛度大；施工效率高、經濟性好。缺點：單向配筋，冗余度差；支座適合鉸接形式，難以形成剛接；起拱一致性不好控制，易出現板縫高差；板厚、自重大，影響層高；整體性差，抗震性能較弱。
（三）鋼筋混凝土疊合板
1、預應力混凝土平板疊合板。
優(yōu)點：制作簡單,成本低，抗裂性好。缺點：起拱一致性不好控制，易出現板縫高差；做雙向板時，需做拉開縫做現澆帶；板較厚，自重大。
2、鋼筋混凝土平板疊合板。
優(yōu)點：制作簡單；缺點：剛度差，易開裂。
3、鋼筋混凝土桁架疊合板。
普通鋼筋桁架疊合板源于上世紀五十年代德國，在全球使用超過60年，在歐、美、日等發(fā)達國家大規(guī)模使用，技術較為成熟。本世紀初引入中國，并在實際工程中得到大量應用。但由于國情的不同，該技術在我國實際應用也產生了一些痛點。如：
· 厚度較厚。規(guī)范規(guī)定的厚度在60mm以上，再加現澆層80mm，造成疊合后整體厚度大于140mm。目前國內現澆板的厚度普遍在120mm左右，直接造成結構自重增加15%左右。
· 支撐多。支撐普遍在1.2~1.5米左右。比現澆板沒減多少。
· 板縫多、現澆帶多。規(guī)程規(guī)定，該板必須進行拉縫，以使用鋼筋進行搭接，從而形成雙向板。而且板縫不能位于跨中，從而使每個房間的板縫多于兩條。若進行并縫密拼處理，后澆層厚度須大于2h/3，從而又增加了結構自重。密拼縫只能做單向板整體接縫施工復雜，技術難度大。鋼筋受損嚴重 現澆帶現場做法鋼筋復位困難，鋼筋受損傷。管線穿行困難。
· 四面出筋。四面出胡子筋。規(guī)程規(guī)定，桁架疊合板鋼筋須進入支座，從而造成胡子筋和梁負筋打架，造成極大的施工困難。
· 剛度差、易開裂。該產品由于是一個非預應力產品，在存放、運輸、吊裝過程中極易變形開裂。
· 自重大、板幅小。每平方米容重150kg，生產、運輸、吊裝效率差。
· 標準化程度低。設計工作量大；模具消耗量大；用工多；生產效率低。
· 造價高。由于設備投資大，用鋼量大，還有上面提到的諸多原因，比現澆成本增加。
· 安全隱患多。因補空板模板的存在，疊合板底需調平。調平用模板會導致腳手架受力不均，部分腳手架立桿受力過大。
鋼筋桁架疊合板是目前國內最為流行的疊合板預制底板，為了其得到更好地應用，國內有不少專家教授都在積極研究解決辦法。
（四）PK預應力混凝土疊合板
二、新型預應力混凝土疊合板的研發(fā)歷程
1999年，周緒紅和吳方伯教授開始研究帶肋疊合樓板，PK1型由周院士2004年發(fā)明，并獲2008年國家科技進步二等獎，在周院士指導下又歷經十年之功先后推出了第二代和第三代產品。PK3型板已經大規(guī)模推向市場，其采用混凝土鋼管桁架肋，剛度適中、承載能力強、自重輕、寬度大、韌性好、生產效率高，方便穿插管線，可徹底解決傳統(tǒng)桁架板厚度過厚、四面出筋、拉板縫、易開裂、跨度小、支撐多、造價高等痛點。
PK一代板。關鍵詞：10年=1999年-2009年、發(fā)明專利買斷、1000萬、國家科技進步二等獎；應用中存在的問題：矩形肋的矩形洞脫模困難。
PK二代板。關鍵詞：專利成果轉化、專利→產品→產線、技術體系與系統(tǒng)工程研發(fā)、累計應用面積超500萬平米；應用中存在的問題：剛度太大不利調整板差、T型肋支模難度大影響生產效率、現場的管線工作量增加。
為解決二代板的問題，研發(fā)PK三代板，我們對多種技術方案做了探索。
·典型試驗1
預應力底板+普通鋼筋桁架。結論：中間不設支撐狀態(tài)下加載至1KN/m2時無開裂，跨中總撓度L/279；加載至1.5KN/m2時，板下撓嚴重，跨中上弦鋼筋彎曲，失去承載力；不能滿足施工要求。
·典型試驗2 (與山東大學合作）
預應力底板+矩形鋼管桁架 （管內填50MPa砂漿）；板尺寸3.9 X1m，板厚30mm；10根Φ5預應力筋，桁架上弦為50mmx100mm矩形鋼管內填砂漿；混凝土C40。結論：中間不設支撐狀態(tài)下，加載至3KN/m2時出現裂縫，跨中撓度15mm (即1/250L) ；加載至6KN/m2時，撓度加大，跨中上弦鋼管鼓曲；鋼管桁架腹筋與混凝土底板錨固良好，未有拔出現象。
滿足施工要求，但制作成本高。
·典型試驗3
預應力底板+鋼管桁架（管內填50MPa砂漿)板長3.600m ，板寬1m ，平均板厚 35mm；
預應力筋面積 157mm2；混凝土采用C40。結論：外加荷載，2.5KN/m2底板跨中位移值14mm (即1/250L)；加載至5.45KN/m2 時,撓度加大，跨中鋼管鼓曲；鋼管桁架腹筋與混凝土底板錨固良好，未有拔出現象；滿足施工要求，制作成本下降。
·典型試驗4 (與山東建筑大學合作）
兩種工況荷載試驗板。尺寸4.55X2.1m，板厚35mm，34根Φ5預應力筋，混凝土C40；
工況1——中間不設支撐：撓度18mm(即1/250L)時，加載為2.10kN/㎡；
工況2——中間增設1道支撐：繼續(xù)加載至7.67kN/㎡（1.3倍承載力荷載值）時，第一跨撓度下降1mm，第二跨撓度下降2mm，無裂縫。
·典型試驗5 (與山東建筑大學合作）
大跨連續(xù)板荷載試驗。板尺寸8.020X1.0m，板厚40mm，30根Φ5預應力筋，混凝土C50；
本次試驗最大撓度4mm時，加載為13.36kN/㎡。
·典型實驗6 （與湖南大學合作）
受力雙向性實驗。與有限元分析對比試驗與模擬結果進行對比可以發(fā)現，有限元計算模型板底受拉損傷與試驗板的實際裂縫分布基本一致，在預制底板上形成了明顯的塑性鉸線。是典型雙向受力。
·典型試驗7 (與天津大學合作）
預應力方向疊合后載荷試驗。預應力方向疊合后試件試驗（3米）。板厚140mm、160mm結論：疊合后承載能力好；疊合后新老混凝土配合良好；彈性工作狀態(tài)下，單向簡支撓度約1/500~800，性能好于普通現澆板。
·典型試驗8(與天津大學合作）
密拼疊合后載荷試驗。垂直預應力方向3塊1米板密拼疊合后試件試驗（3米）。結論：疊合后承載能力好；密拼完全可以形成雙向板；活荷載5KN/m2時，處于彈性工作狀態(tài)，撓度約1/400。
·典型試驗9
吊裝荷載試驗。四個吊點，施工吊裝荷載每個吊點2.70KN，實驗每個吊點能承受荷載超過10KN，安全系數大于4。
·典型試驗10
懸挑載荷試驗5m長板，懸挑1.5m荷載加至500kg/m2,端頭撓度下降22mm（約L/70）,支座處無裂縫；5m板，懸挑2m荷載加至200kg/m2,端頭撓度下降30mm（約L/60）,支座處無裂縫；
·防火試驗
（國家建筑工程質量監(jiān)督檢驗中心完整性：大于121分鐘 ；隔熱：大于121分鐘；承載能力：大于121分鐘
三、鋼管桁架預應力混凝土疊合板的優(yōu)勢
1、板型薄。厚度35mm左右，疊合后110mm~125mm左右，極大減輕結構自重少用混凝土、鋼材，節(jié)能減排；減少運輸，減少城市壓力 。
2.支撐少。支撐間距可達4米。鋼框架結構安裝過程無支撐。
3.無補空板。主受力方向鋼筋為預應力鋼筋，橫向鋼筋施工時后穿，形成雙向板；
4.一面出胡子筋，安裝方便。“隱模切板”工藝后亦可不出筋。
5.剛度可調節(jié)，不開裂。由于采用預應力技術，上部受壓區(qū)采用鋼管桁架，鋼管內注入砂漿，保證了在用鋼量最小的情況下有足夠的剛度；
6.板幅大、自重小。最大可做到3X12平方米，容重僅為85千克/平方米左右，極大地提高了生產、運輸、吊裝效率。
7.施工效率高。穿插作業(yè)、并行施工第二層樓面鋼筋綁扎完畢，準備澆筑混凝土
第三層安裝完PK3型板。
8.節(jié)省成本。
9.產線自動化水平高。
10.投資少、回收快建廠成本省、投資回收快。滿足同樣產能要求，PK3型板產線裝備的投資省一半。
四、智能流水線裝備介紹（PK3型板）
鋼管桁架預應力混凝土疊合板智能化流水線主要由固定生產線系統(tǒng)和跨線移動設備兩大部分組成。
該系統(tǒng)在結構上集運行軌道、應力承受、模板模具、張拉防護、噴淋覆蓋、整體溫控養(yǎng)護、鋼筋下料輸送、跨線設備擺渡、電力及壓縮空氣輸送等多功能于一體，集成化、標準化、模塊化，功能完善、組合方便，組線長度可調，滿足不同用戶需求。
跨線移動設備可實現混凝土數字化智能布料、振搗，專業(yè)化起板、碼放、轉運，多條固定生產線系統(tǒng)共用，流水化作業(yè)，減少設備投入，提高生產效率。
五、PK3型板的應用場景
（一）小跨度疊合板
跨度≤4.2m ；總板厚110mm；降低板厚，減輕結構自重。應用于混凝土剪力墻結構，在鋼框架結構工程中的成本節(jié)約優(yōu)勢更為明顯。
（二）中等跨度疊合板
4.2m<跨度≤6.0m ；總板厚:120~160mm；量大面廣，適用各種結構形式。
（三）跨梁連續(xù)疊合板
單跨跨度≤4.5m ；板總長度≤9.0m ；總板厚:120~130mm；
形成連續(xù)板，降低撓度，減少支撐；減少構件種類及數量，提升吊裝效率。
（四）大跨度疊合板
6.0m<跨度≤9.0m ；總板厚:160~250mm；實心板+空心板+減重箱，減少次梁。
（五）超大跨度疊合板
9.0m<跨度≤15.0m ；總板厚≥220mm；減重箱+井字梁，適用超大跨、重載。
渝公網安備 50009802000917號