预应力混凝土叠合板研究

赵 轩 曲宏迪 （同圆设计集团股份有限公司，山东 济南 250000）

近年来，随着我国大力推进装配式建筑的发展，各地对装配率的要求也越来越严格。叠合板作为装配式建筑中应用最为广泛的一种构件，也是满足装配率要求的重要途径，叠合板技术相对于其他预制构件得到迅速发展。近代建筑朝着大跨度、大开间、多功能方向发展，传统叠合板跨度小、自重大的弊端也逐渐暴露出来。预应力混凝土叠合板将预应力技术与叠合板技术相结合，可以很好地解决这一问题。截至目前，市场上先后涌现了多种预应力混凝土叠合板产品，本文对目前工程界应用较为广泛的四种预应力叠合板进行详细介绍，为设计师在实际工程中的选取与应用提供参考依据。

1 常见预应力混凝土叠合板

1.1 PK预应力混凝土叠合板

PK预应力混凝土叠合板，简称PK板，是我国具有独立知识产权的楼盖体系。从1999年我国就开始着手研发PK装配式技术，迄今已有二十余年的发展历程，PK板也经历了三代产品的迭代更新。目前，预应力混凝土钢管桁架叠合板（简称PK3型板）是最新的PK叠合板产品，如图1所示。其主要由要由混凝土、低松弛高强预应力钢丝、桁架腹弦钢筋以及上弦灌浆钢管组成。

图1 预应力混凝土钢管桁架叠合板

PK3板相比普通桁架叠合板是一种技术飞跃，彻底解决了传统叠合板预制底板过厚、四面出筋、易开裂、跨度小、支撑多、造价高等痛点。PK板预制底板厚度仅为35mm，极大减轻预制底板的自重，是目前世界上最薄的预应力混凝土预制底板。常见的PK3 板跨度在3.0m～6.0m，可以实现住宅及办公等室内无次梁，实现大板跨，提高建筑品质。同时可做到一面出筋或不出筋，板与板之间采用密拼技术，无须后浇带，施工效率高，降低施工成本。PK3板因其高性价比，目前，已成为装配式叠合板领域的主流产品。关于PK板的CECS规程已于2020 年颁布实施，同时，各省市关于PK 板的标准图集和地方规程也逐渐增多，这无疑对PK板的工程应用提供了强有力的支持。

1.2 预应力混凝土双T板

预应力混凝土双T 板（简称“双T 板”）是一种先张法预应力混凝土构件，由受压面板和两根窄而高的腹板组成，因其横截面呈两个“T”而得名，如图2所示。双T 板的面板宽度常为2.0m～3.0m，跨度常为9m～18m，最大跨度可达30m以上。双T板楼盖体系具有跨度大、自重轻、经济指标好、防火、防潮、施工方便等一系列突出优点。多用于大跨度、重荷载工业建筑中的楼面板或屋面板，如工业厂房、仓库、冷库等。

图2 预应力混凝土双T板

双T板楼盖体系最早由美国工程设计人员于20世纪50 年代提出并应用于实际工程中。自20 世纪60 年代从国外引进该楼盖体系，经过近60年的研究与发展，双T 板楼盖体系在我国工程领域应用颇丰。除在传统工业厂房领域外，近年来，双T板也开始在大型公共建筑和商业建筑领域崭露头角。结合近年的研究成果与工程经验，为了更好地在全国范围内推广与应用双T板，中国建筑科学研究院组织有关专家编制并发布学会标准T/CESC6001-2020《预应力双T 板》和国标图集18G432-1《预应力混凝土双T板》，填补了双T板产品领域的标准空白，对促进双T板应用的专业化、标准化，具有重要意义。

1.3 SP预应力混凝土空心板

SP 预应力混凝土空心板是指美国SPANCRETE 公司专用设备和技术生产的预应力混凝土空心板，以下简称SP 板，如图3 所示。SP 板具有跨度大、施工速度快、防火、隔音性能好、几何尺寸偏差小等优点。长度可以根据使用要求任意切割，不受传统建筑模数限制，满足各种工业与民用建筑的使用要求。SP板在国外已是一种非常成熟的建筑材料，在我国应用也有二十多年时间。因其优越的特点，SP 板大量应用于多层工业厂房、学校建筑、多层和高层住宅等工程案例中。SP板不仅可以作为楼板使用，还可用于外墙板，这是其他预应力叠合板所不具有的能力。

图3 SP预应力混凝土空心板

2008年汶川地震震后调查发现，因SP板与主体结构连接薄弱，在地震作用下楼板容易脱落，造成严重人员伤亡。一段时间内，SP 板退出工程设计领域。近年来，随着国家对装配式建筑的大力推广，SP板因其跨度大、自重轻的特点，重回大众视野。为了使其更加安全，中国建筑科学院主编了我国第一部协会标准T/CECS10132-2021《大跨度预应力混凝土空心楼板》，使SP板的设计有了规范依据。为了增强建筑物的整体刚度，提高抗震性能，可利用SP 板作底板，在板上现浇50mm～60mm混凝土面层形成叠合板楼盖，即叠合式SP板，简称SPD板。SPD板兼有预制板与现浇楼板的优点同时，又避免了现浇楼盖易产生裂缝和预制楼盖板缝易产生渗漏的缺点，使其应用范围进一步扩大。

1.4 PH免撑叠合板

随着我国经济不断发展，装配式建筑也逐渐增多，对叠合板的需求量持续增加的同时，对叠合板的性能要求也不断严格。如何获得更大跨度、更高承载力的叠合板成为工程界的焦点。在这种环境背景下，PH免支撑叠合板应运而生。PH 免撑叠合板（简称PH 免撑板）是由空间钢筋桁架进化为平面钢管桁架、形成钢管腹杆混凝土肋桁架预应力混凝土叠合板，如图4 所示。PH 免撑板预制部分由预应力底板、UHPC 高性能混凝土肋与单排钢管腹杆桁架组成。

图4 PH免撑叠合板

这种新型预应力叠合板具有轻质高强的特点，其自重仅为100kg/m2，比传统叠合板自重减少了近1/3，同时竖向受弯刚度大，在施工阶段可做到4.5m 大跨度无支撑。相对于传统叠合板技术，PH 免撑板吊装更方便，可以提高安装效率，节约工期。因其良好的经济性和卓越的力学性能，一经推出，就立刻获得了众多专业人士的认可。同时，PH 免撑板的适用范围广，在现浇混凝土结构、装配混凝土结构、钢结构中均能发挥其独特的优势。在未来装配式建筑领域将具有广阔的应用前景。

2 预应力混凝土叠合板对比

2.1 工程应用范围

叠合板作为一种量大而广的水平构件，随着装配式建筑技术的不断更新，各种叠合板产品也不断涌现市场，各种叠合板的性能、应用范围也各有千秋。对上述四种预应力混凝土叠合板的特点及适用性进行整理分析，详见表1。

表1 预应力混凝土叠合板特点

从表1中可以看出，目前预应力叠合板只适用于设防烈度8度及以下区域。双T板因其板肋较高，极大地影响使用高度，主要用于对净高要求不高的工业建筑中，在民用建筑领域适用较少。SP板因其跨度大，可以减少大部分次梁，经济优势明显，目前，在混凝土框架体系或钢框架体系中应用案例较多，其他结构体系中应用较少。PK 板与PH 板无论适用跨度还是应用范围，两者都高度重合，若PH板能得到大力推广，则应用前景未来可超过PK板。

2.2 工程设计标准

近年来，随着预应力混凝土叠合板的需求量越来越多，其性能优势相对于传统叠合板也愈发明显。为了使预应力混凝土叠合板的设计更加有规范依据。装配式构件生产厂家与国内高校研究学者联合对预应力混凝土叠合板做了大量性能试验研究，对预应力叠合板的受力机理有了更清晰地认识。目前，预应力混凝土叠合板的标准图集、规程也不断更新发布，主要规范、图集统计如表2所示。

表2 预应力混凝土叠合板主要规范、图集

从表2中可以看出，目前常见的四种预应力混凝土叠合板均已CECS团体标准为主，暂无国家层次和行业层次的标准，这大大限制了预应力混凝土叠合板在全国范围的推广与应用。PK板相对于其他三种叠合板来说，其地方规程、标准图集更为广泛，也从侧面验证了PK板是预应力叠合板市场的主流产品，得到了工程界的认可。SP板国标图集出版10年有余，至今未得到更新，随着SP板技术的不断更新发展，原图集的全面修订已十分必要。双T 板在2018 年更新国标图集的基础上，又在2020年出版了团体标准，提高了双T板在工程中应用的理论依据，打破了双T板仅有标准图集却无标准规范的局面。PH板作为叠合板市场的新产品，因涉及专利原因，更多以企业手册为主，仅上海建筑标准化协会在2023 年颁布的一本团体标准，且无标准图集作为设计参考。虽然拥有完美的力学性能，但也限制了其在工程中的应用。

3 结语

综上所述，在“大力发展装配式建筑”政策的扶持下，预应力混凝土楼板技术在我国取得了一定的成绩。除本文介绍的四种预应力混凝土叠合板，新型装配式楼板也不断涌现，如钢肋预应力混凝土叠合板。随着国人对建筑品质的要求越来越高，如何研发更大跨度、承载力更强、适用面更广的叠合板产品，仍然是装配式厂家和高校研究学者所面对的问题，同时大跨度引来楼板舒适性能的研究也有待加强。相信在土木行业人员的共同努力下，预应力混凝土叠合板在未来将会有更好的发展前景与空间。