装配式楼隔板结构性能试验研究

装配式楼隔板结构性能试验研究

目前，安装的建筑墙体采用120mm厚的预制混凝土空心板。但是对于某些特殊楼盖板,由于使用条件和环境的特殊性,楼盖板使用时承受的恒载和活荷载均较小,例如城镇建筑中的坡屋顶屋面挂瓦板、跨度不大的不上人的屋面板等。如果可以用一种较120mm厚板薄、造价相对经济且可靠性也得到保障的板来代替,将有重要的现实意义。鉴于此,本文对目前已在我国部分地区工程中开始应用的100mm厚预应力混凝土空心板进行了结构性能试验,以期为该类板在工程中应用时提供相应的试验依据和技术参考。1试验计划的设计1.1空心板、预应力冷轧带肋钢筋的施工本次试验共进行了15块100mm厚预应力空心板的试验(跨度3.0～4.1m各三块),板的截面尺寸、孔洞直径、数量如图1所示。板的制作在河南省焦作市一家预制厂完成,预应力空心板采用碎石粒径5～10mm,中砂,32.5强度等级的普通硅酸盐水泥。水灰比0.47,混凝土的塌落度18cm,砂率38.0%,现场搅拌机搅拌,用混凝土挤压机挤压成型,并根据规范要求留作相应数量100×100×100标准试块,预应力空心板采用先张法,在100m长线台座上张拉钢筋,并采用测力仪进行张拉应力控制与检测。本文的试件中的预应力冷轧带肋钢筋采用的是CRB650级,钢筋的直径《5,实测抗拉强度fptk=670N/mm2,伸长率δ100=4.5%。本文抽取其中的5块有代表性的板的试验数据作以说明,见表1。1.1荷重块加载规范本文试验所用预应力混凝土空心板及其叠合板均采用堆载试验方式,荷重块应按区格成垛堆放,垛与垛之间间隙不宜小于50mm,加载示意图如2所示。试验前取了50块普通黏土砖测出单块平均重量,加载值通过加载黏土砖的块数来控制。1.2．2复合式0.①构件的挠度检验:α0s0s≤[αs]式中:α0s0s——在标准荷载检验值Qs作用下构件跨中短期挠度实测值;[αs]——在标准荷载检验值αs作用下构件跨中短期挠度计算值。②构件的抗裂检验:γ0u0u≥[γcr]式中:γ0cr0cr——构件抗裂检验系数实测值,即试件的开裂荷载实测值与标准荷载检验值的比值;[γcr]——构件抗裂检验允许系数。③承载力检验:γ0u0u≥[γu]γ0u0u——构件承载力检验系数实测值,及试件的承载力检验荷载实测值与承载力检验荷载设计值之比;[γu]——构件承载力检验系数允许值。试验板的结构性能的检验结果应按GB50204-2002规定检验,当受检验板的结构性能的全部检验要求均满足时,该板的结构性能评为合格。210荷载-挠度分析2.1YKB3060:该板的荷载-挠度曲线如图3所示(图中挠度值指构件的实际变形值,已考虑了构件的反拱值,下同,该构件的反拱值是10.7mm)。根据试验的记录结果,构件在标准荷载作用下的挠度为1.39mm,为计算跨度的1/2072,当荷载达到标准荷载的1.96倍或荷载设计值的1.55倍时,首先在跨中最大弯矩处混凝土的受拉区出现第一条裂缝,此时构件的挠度值为11.2mm。当荷载值达到1.90倍的设计荷载时,板即将开裂但裂缝条数仍不多,仅为2条,而裂缝宽度已足够大1.2mm,当加载为2倍的设计荷载时,荷载尚未加完,板从跨中主筋拉断而破坏。该板的延性较差,脆性破坏特征较为明显。2.2YKB3360:荷载-挠度曲线如图3所示(该构件的反拱值为5mm)。当荷载为标准荷载时,挠度值为1.03mm,为计算跨度的1/3088。当荷载达到设计荷载的1.44倍时,在板跨中下部混凝土受拉区出现第一条裂缝,此时挠度值为1.97mm。当荷载达到设计荷载值的1.80倍时,大约在跨中的1000mm区段内出现8-9条裂缝,裂缝平均间距约为110mm,裂缝细而密,且裂缝延伸至板的中和轴以上,此时板的变形十分明显,跨中挠度已达40mm,为计算跨度的1/80。当加载值为设计值的1.85倍时,加载完成后破坏预兆十分明显,荷载加完约5分钟后板从跨中主筋被拉坏断裂。2.3YKB3660:荷载-挠度曲线如图3所示(该板反拱值8.7mm)。当加载值为标准荷载时挠度达到2.02mm,为计算跨度的1/1723。当加载值为1.43倍的标准荷载时,在跨中底部混凝土受拉区出现第一条微裂缝,此时构件的挠度为5.33mm。当荷载达荷载设计值的1.75倍时,挠度达35.3mm,为计算跨度的1/98,裂缝数量稍有增加。当荷载为荷载设计值的1.85倍时,挠度急剧增加,裂缝数量激增且迅速密集。继续加载至荷载设计值得1.95倍时,荷载尚未加完,板即断裂。该板断裂之前挠曲变形十分明显,裂缝数量较多,延性破坏特征较显著。2.4YKB3960:荷载-挠度曲线如图3所示(该板的反拱值是9mm)。当荷载为标准荷载时,挠度达3.1mm为计算跨度的1/1219。当荷载达标准荷载的1.33倍时,在跨中底部混凝土受拉区出现第一条微裂缝,当加载值为荷载设计值的1.65倍时,挠度急剧增加达31mm,为计算跨度的1/121,裂缝已达12条且迅速密集,裂缝大约在跨中1450mm范围内,平均间距约120mm。继续加载至荷载设计值的1.75倍时,加载尚未完成,板主筋在跨中即被拉断破坏。该板的延性较好,破坏前有明显预兆。2.5YKB4160:荷载-挠度曲线如图3所示(该构件的反拱值是8mm)。当外加荷载达到标准荷载时,挠度已至2.4mm,为计算跨度的1/1658。当荷载增至1.35倍的设计荷载值时发现板跨中受拉区混凝土出现第一条微裂缝,而后挠度变化明显加快,当荷载增至荷载设计值的1.75倍时,裂缝条数增至11条,挠度急剧增加,已达到45mm,为设计荷载1/88。继续加载至荷载设计值的1.85倍时,荷载加到一半时板主筋跨中被拉断而破坏。该板破坏时在挠度和裂缝均得到了充分发展,有明显预兆,延性破坏特征较明显。310空心板结构性能检测3.1试验分析:我们根据对试验板的试验结果进行分析研究,并且与在理论及工程实践中应用相对成熟120mm厚的预应力混凝土空心板进行对比分析,我们发现该板同120mm厚的预应力混凝土空心板破坏过程一样,从加载到破坏,其工作状态经历了三个阶段:弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段,这一点在荷载-挠度曲线图上也有所反映,该类型板的荷载-挠度曲线与120mm厚预应力混凝土空心板是相似的。根据需要我们分别编制了表2、表3、表4以作分析:从表2中我们发现,该类板的实测开裂荷载值和实测极限荷载值均较板的相应计算荷载值大,说明此类板在正常使用极限状态和承载能力极限状态下均有一定的富裕系数。板开裂荷载值与板的破坏荷载值之间还有很大的荷载差距,使板带裂缝工作时间较长,这给板的裂缝和挠度充分发展提供了很大的空间,为板的延性破坏提供了可能。其中YKB3060的是一种脆性破坏,其原因可能是因为板的跨度较小而配筋率相对过高所致。从表3中我们看出板破坏时的挠度值虽然与破坏标志的挠度值有一定的差距,但挠度值已相对较大。裂缝得到了相对充分的发展,该类板的破坏时都有明显预兆,属延性破坏或亚延性破坏(即近似延性破坏)。从表4中我们看出