装配式全预制板发展与研究综述

朱建平，吴欣禹，吴金国，董松员，李 娜

（1.沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.辽宁省建设科学研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110168；3.中国人民解放军空军研究院工程设计研究所沈阳工程设计室，辽宁 沈阳 110168）

随着建筑工业化的高速发展，装配式建筑因具有施工效率高、节能低碳、劳动力需求少等优点而得到国家高度重视。全预制板作为装配式建筑体系中的水平构件之一，具有重要的研究价值。本文就不同时期全预制板的种类和连接形式对国内外的文献和专利加以归纳总结，为推动我国建筑工业化建设提供有利参考。

1 全预制板种类

查阅国内外文献与专利，按使用功能分为以下几种常见的全预制板。

1.1 普通全预制板

普通全预制板是指在工厂用模具将普通钢筋固定，然后浇筑普通等级的混凝土形成的板。

1912 年，John.E.Cozelmann 发明了普通全预制板, 并为此申请专利。1940 年前后，普通全预制板被大量用到军工需要的场所。20 世纪50 年代和60 年代，在战后的东德地区和西德工业区也得到了广泛应用。到了21 世纪，普通全预制板才真正意义上得到发展，

2015 年，陈星等[1]在前人的基础上发明一种建筑用全预制砼楼板，由板面、板内的钢筋和混凝土组成，板面钢筋弯入锚固在U 型梁内，板内的自身构造与剪力墙连接，几者在浇筑混凝土后形成较稳定的楼盖体系。

1.2 新型材料全预制板

新型材料全预制板是指在普通全预制板材料的基础上加以改进，使用新型材料使全预制板强度和耐久性提高。

2016 年，吴绍林[2]发明一种高强度轻质混凝土预制板,板的材料主要由碳纤维和混凝土组成（图1）。通过试验与普通板进行强度和耐久性对比，碳纤维材料有效的改善了新旧混凝土层界面变形不协调的问题，并且使板吸能效果好,并且能够提高结构构件的抗震性能,增强预制板的强度和耐久性。

图1 高强度轻质混凝土预制板

1.3 方便预埋全预制板

方便预埋全预制板是指于在全预制板制作时板内设置预留孔洞，便于预埋管线，施工安装方便。

2016 年，李藏柱[3]发明了一种装配式建筑预制混凝土空心板,由混凝土结构层、钢筋网架和锚栓组成,钢筋网架内设置钢筋笼,外侧套设有套子筋,内侧设有多个锚栓,两端分别连接钢板,钢板和混凝土结构层上开设有对应的吊装定位孔和支撑架安装孔。此板有效地解决了预埋管线不便的问题。

2017 年，姜绍杰等[4]发明一种新型预制空心板,由混凝土、钢绞线组成，板内设置有板体的长度方向一致的通孔,通孔沿板体的宽度方向间隔设置,同时，板内还预埋有一行贯穿板体的钢绞线,长度与板体的长度方向相一致,钢绞线沿板体的宽度方向间隔设置,钢绞线位于通孔的孔芯线下侧。通过实际应用证明了此板预埋管线的可行性。

2018 年，褚亚慧等[5]在姜绍杰的基础上改进，发明了一种水滴孔状预应力混凝土空心板，由钢筋和混凝土组成，通孔按板的宽度间隔排列，通孔长度与板的长度方向一致。现已在工程上广泛使用,从侧面印证了此板具有施工安装方便,便于预埋管线的优点。

此类板，虽然方便在板中预埋管线,但只适用于小跨度的建筑,类似于厂房大跨度的结构并无法适用。

1.4 易搭接全预制板

易搭接类全预制板是指使用连接件或根据自身构造使全预制板便于与其他构件进行搭接。

2013 年，初明进[6]发明一种主要由钢筋肋条和混凝土组成的槽型状预制混凝土板,预制槽形板的纵肋内开有与表面平行的纵向贯穿孔洞,纵肋外侧设置的横向凹槽与外侧纵向贯穿孔洞相交。此板从设计上满足了方便搭接的要求，主要用于梁与板的连接。

2018 年，郁有升等[7]提出一种由预制混凝土板,连接钢板组成的全预制板，其板顶部预留预埋吊钩钢筋，板的四周中心位置预埋外伸的连接钢板，并在连接钢板焊接抗剪钢筋,制作完成后运输至施工现场采用四点吊起的方式就位，最后用螺栓连接固定在H型钢梁上,梁与板拼缝空隙用混凝土填充,易于搭接。

2019 年，李明等[8]提出一种新型暗梁式连接全预制楼板，包括预制板、U 型筋、抗剪钢条组成。采用纵向受力钢筋向上弯折并预留在板侧一定长度的U 形筋，两块全预制板通过板侧预留的U 形筋相互搭接形成双肢的封闭箍,再配合连接钢筋绑扎在连接处形成暗梁结构,最后在连接处浇筑混凝土，便于板与板、板与梁的搭接。

2 装配式全预制板连接方式

装配式全预制板按用途分类主要为板与板连接、板与梁连接。本文就主要连接形式进行介绍，具体如下。

2.1 板-板的连接

李藏柱[8]发明一种预制板连接组件及预制板连接结构,由板、连接件、螺栓组成（图2）。连接件成对设置于预制板的上下表面；每个连接件包括一体成型的一块连接板和两个凸块；预制板的上下表面靠近边缘位置设置有与凸块匹配的第一凹槽；连接件的两个凸块分别嵌入两块预制板的第一凹槽，螺栓穿过两个连接件的凸块，螺母旋拧在螺栓上将两个连接件夹紧固定，进一步实现两块预制板的连接。它的优点是加强了螺栓与预制板连接处的抗拉强度，同时，连接组件和预制板形成的连接结构整齐、美观，便于对预制板进一步施工。

图2 板-板螺栓连接

李明等[9]发明暗梁式全预制板—板结构连接是由预制板、U 型筋、抗剪钢条组成，如图3 所示。采用纵向受力钢筋向上弯折并预留在板侧一定长度的 U 形筋，两块全预制板通过板侧预留的 U 形筋相互搭接形成双肢的封闭箍，再配合连接钢筋绑扎在连接处形成暗梁结构,最后在连接处浇筑混凝土。此链接具有连接处传力连续、整体性好，减少了大量的湿作业，在保证承载力的同时还具有施工便捷、节能环保的特点。

图3 暗梁式全预制板—板连接

2.2 板-梁的连接

2018 年，南晓东等[10]发明一种下沉式预制板与H 型钢梁连接节点构造。如图4 所示，梁板连接处的板顶预埋有连接件,连接件由连接钢板与W 型钢筋组成,连接钢板在外伸段预留单排螺栓孔,W 型钢筋焊于连接钢板底；H 型钢梁上翼缘预留单排螺栓孔,螺栓依次穿过钢梁上翼缘、连接钢板,螺栓下端与钢梁上翼缘底焊牢,螺栓上端通过螺帽固定。预制板上的荷载通过W 型钢筋与连接钢板传递到钢梁上,传力路径明确。此连接具有强度高、刚度高,安全可靠、装配效率。

图4 暗梁式全预制板—板连接

2020 年，马千里等[11]发明一种新型结构梁与全预制板连接节点的钢筋构造，由结构梁和预制板组成（图5）。结构梁包括若干呈环形的梁封闭箍筋和若干直条状的梁腰筋，预制板包括呈U 形的两种筋条，其中，筋条位于结构梁一侧且其U 形底部处扣合在梁封闭箍筋上；另一筋条位于结构梁另一侧且其U 形底部处扣合在上述梁封闭箍筋上。此连接具有稳定性高的优点。

图5 暗梁式全预制板—板连接

3 结论与展望

3.1 结论

全预制板种类。从普通全预制板、新型材料全预制板、方便预埋全预制板、免支撑全预制板、易搭接全预制板这五类，总结了国内外研究和应用的装配式全预制板的构造形式及其特点，归纳国内外学者对其设计理念的思考对其基本性能的认识。

全预制板连接方式。从板与板连接、板与梁、板与柱的连接方式，总结装全预制板与其他构件连接方式，指出了连接方式的特点与不足。

3.2 展望

新材料、新技术、新方法为装配式全预制板领域带来了新一轮技术变革和机遇。加强技术层面的研究和应用层面的研究的推广，对于提高我国装配式建筑工业化具有重要意义。

针对装配式全预制板连接方式难题，是当前装配式全预制板应用迫切需要解决的问题。如采用连接件连接可为我国装配式结构实现规模化，高效益，节能环保，可持续发展提供理论与技术支持。