叠合层高度与密拼叠合板整体性能的分析研究

刘 威 刘 阳 中交第四公路工程局有限公司第一建筑分公司

1 叠合板体系的优势

1.1 叠合板结构的优势

叠合板之中的楼板以及墙板，都属于半成品，能够很好地代替传统的大体量结构的模板。不仅如此，叠合板拥有更加透明的工序，人们在施工过程中，能够更加方便地对施工进行控制。

对已经完工的叠合板体系的整体质量进行检测，然后与传统的结构体系的整体质量进行对比，不难发现，叠合板体系拥有更加强大的精确度。在浇筑传统结构的混凝土表面的时候，经常会在表面出现麻面、蜂窝等质量层面的问题，但是叠合板体系能够将这些问题避免。叠合板具有美观性，在交房的时候，如果特殊要求没有出现，可以直接进行交付。

传统体系下的施工现场的弊端日益显现，主要体现在大规模的施工量、支模量，材料浪费严重，以及湿作业较多，并且容易产生大量的施工废料。而叠合板体系能够节省大量施工原料，减少由于施工废料带来的环境污染，而且湿作业频率低。以叠合楼板为例，运用专业的支撑体系，操作十分简单且快捷，能够将至少75%的钢管节省下来，可以节省至少68.49%的模板量，其原因是将现浇混凝土和预制墙板进行有机结合；可以节省至少75.67%的砂浆量，其原因是叠合板的粉刷更加容易；将上述条件相结合，能够节省至少21.76%的工程天数。

2 叠合层有效高度与叠合板性能分析

人们通常将叠合板式混凝土剪力墙结构体系，称之为叠合板体系，其主要构成为叠合墙板、叠合楼板、预制的阳台以及楼梯，或者已经浇筑完成的混凝土剪力墙、边缘构件以及其他构件所组成，从而形成的剪力墙结构相关体系。高层建筑施工的困难程度高于普通的建筑施工，因此为了更好地对施工过程进行操控，以及更加快捷、便利地开展施工过程，叠合板体系的运用变得越来越普遍，正在逐渐取代传统的模板结构。

2.1 预制层保持一定厚度时叠合层厚度的影响分析

图1为复合层厚度为90mm时，现浇、二节点和三节点复合板底部中心点的挠度和荷载曲线。由图1可知，当荷载为7.7kN/m2时，各板处于弹性阶段，各板的挠度随荷载的增大而增大，水平坐标与垂直坐标呈线性关系。当载荷增加到26kN/m2时，两块复合板的支承部分先发生塑性应变，其余两块复合板也发生塑性应变。当荷载增加到32kN/m2时，由上图可以看出，三块复合板突然呈现出增加的趋势，当荷载继续增加时，挠度呈非线性变化，这意味着每一块板都进入了塑性阶段。

图1 90mm厚度三块板的挠度-荷载曲线

图2显示了荷载为7.7kN/m2时三个面板的Mises应力。结果表明，当载荷为60mm时，三层壁板的应力分布与复合材料层的应力分布基本相同。虽然应力集中仍然存在于关节位置，但它逐渐显示出趋势。在板表面中心的Mises载荷为0.430021MPa，在接缝处的Mises载荷为0.46168MPa，接缝处的MISS载荷比平均调整值增加了7.32%，而层压时的失效率为18.68%层厚60mm。可以看出，随着海湾的缩小，三个复合板的三次应力分布越来越均匀。

图2 叠合层90mm、荷载7.7kN/m2时三拼板应力云图

图3显示了当复合层厚度为120mm时，现场浇注、两个接头和三个复合板底部中心的挠度和荷载曲线。从图中可以看出，当荷载为7.7kN/m2时，每块板处于弹性状态，每块板随着荷载的不断增大而增大，呈线性关系，当荷载为42kN/m2时，两块复合板的支承部分中，另外两块复合板中也出现了塑性骨架，当荷载在50kN/m2左右时，图中三块板突然增大，挠度与荷载不再呈线性关系，说明每一块板都已进入整形阶段。通过观察，发现挠度为：每块板的厚度与现浇板的趋势相同，厚度为90mm。

图3 120mm厚度时三块板挠度-荷载曲线

图4显示了载荷为7.7kN/m2时，三块120mm厚层压板的Mises应力云图。可以看出，三层板的等效应力分布趋势与90mm层合板的等效应力分布趋势大致相同，但在接头处看不到应力集中现象。其中板跨中部Mises应力为0.31001MPa，节点处Mises应力为0.312566MPa。节点处的等效应力比跨中处的等效应力高0.83%，与层合板厚度为90mm时的7.32%相比，差异进一步缩小。从图中可以看出，随着组合板厚度的增加，三片式组合板的应力分布更加均匀，分布趋势更接近整体板。总之，随着复合层厚度的不断增加，两块面板与现浇板在使用阶段的挠度间隙逐渐缩小。虽然三个面板与现浇板的挠度间隙变化不大，但三个面板的应力分布越来越均匀，应力趋势与现浇板越来越相似。也就是说，在一定范围内，复合层厚度越大，力学性能越接近整体板。

图4 叠合层120mm、荷载7.7kN/m2时三拼板应力云图

3.2 总厚度保持不变时叠合层厚度的影响分析

图5显示了总厚度为120mm和不同层压厚度的每个板的挠度和载荷曲线。精密层和层压层的厚度如所示括号。它从图中可以看出，当荷载i为7.7kN/m2时，各板处于弹性状态，各板随荷载的不断增大而增大，呈线性比。在60mm层合板中，其余复合板进入弹塑性阶段，当荷载约为19kN/m2时，图中板突然出现增大趋势，变形与荷载之间不再存在线性关系，表明：板材已进入塑性阶段。

图5 总厚度120mm、不同叠合层厚度下的两拼板挠度-荷载曲线

由表1和表2可知，在总厚度保持不变的情况下，叠合层与预制层的厚度比例越大，两拼叠合板在使用阶段过程中的挠度与现浇板越相似，两拼板的临界荷载以及对应挠度也越来越接近现浇板。另外，当叠合层的厚度为8mm时，两拼板与现浇板临界荷载以及对应挠度误差均在3%以内，一定条件下可以代替现浇板使用。由此可知，在总厚度保持不变的情况下，两拼叠合板的受力性能在叠合板厚度持续增加的情况下逐渐趋近于现浇板，当叠合层与预制层的厚度比值大于2时，两拼叠合板的性能与现浇板基本相同。

表1 7.5kN/m2时各板跨中挠度对比

表2 各板临界荷载以及对应挠度对比

4 结束语

综上所述，传统的建筑施工方式，已经无法满足我国当前建筑施工的要求，伴随着我国科学技术的迅速发展，叠合板体系在我国建筑领域大放异彩，并且在建筑施工，尤其是高层建筑施工之中，其应用正在变得越来越普遍。叠合板体系不仅节省了大量的人力、财力以及时间，还能够减少对环境的污染，极大地满足了我国“智慧城市”的现代化建设。