摘要：對(duì)預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板國(guó)內(nèi)外研究及工程應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述，并結(jié)合工業(yè)化建筑發(fā)展和國(guó)內(nèi)工程需要，對(duì)預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板的研究和應(yīng)用提出了展望。

　　關(guān)鍵詞：預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板;預(yù)制混凝土樓板;工業(yè)化建筑;框架結(jié)構(gòu);預(yù)制構(gòu)件

　　0前言

　　二戰(zhàn)結(jié)束后，西方國(guó)家和日本面臨著戰(zhàn)后建筑房屋大量短缺、人力不足等問題，為了能快速地進(jìn)行戰(zhàn)后重建，開始進(jìn)行建筑工業(yè)化。20世紀(jì)50年代，我國(guó)的建筑工業(yè)化開始發(fā)展，并基于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第一個(gè)五年計(jì)劃，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，在我國(guó)開始推行標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化的預(yù)制構(gòu)件和裝配式建筑。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，工程師們研發(fā)出了很多新型的預(yù)制構(gòu)件。目前，國(guó)內(nèi)外常見的預(yù)制板主要有預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板(以下簡(jiǎn)稱預(yù)制空心板)、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土帶肋疊合板、預(yù)制混凝土雙T型板等。本文針對(duì)預(yù)制空心板的研究與應(yīng)用進(jìn)行概述，介紹國(guó)內(nèi)外主要研究進(jìn)展和工程應(yīng)用典型，以期為促進(jìn)我國(guó)預(yù)制空心板的研究和應(yīng)用提供一定參考。

　　混凝土論文范例： 淺談房屋建筑施工中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

　　1預(yù)制空心板的發(fā)展

　　預(yù)制空心板具有承載力高、剛度大、跨度大、防 火性能好、尺寸誤差小、隔音效果好、自重輕、抗震性能好、可切割、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，是綠色及被動(dòng)式房屋的主要結(jié)構(gòu)性構(gòu)件[1]。預(yù)制空心板的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：①孔芯為水滴形[2]，混凝土受壓區(qū)面積較大。

　　生產(chǎn)過程中孔芯模板可及早抽出，同時(shí)不會(huì)引起上方混凝土塌落;②孔芯不僅能通過放置桁架筋增加抗剪承載力，還可用于管線、電線、器材等的隱藏鋪設(shè);③最大跨度可達(dá)18m，常規(guī)寬度主要有1.2m、2.4m兩種，根據(jù)工程需要，沿寬度方向可任意切割;④預(yù)制空心板的預(yù)應(yīng)力主要通過張拉1860MPa高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線施加，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40及以上，兩種材料的工作協(xié)調(diào)性較好。一定程度上，預(yù)制空心板具有節(jié)約材料的優(yōu)點(diǎn)，且實(shí)現(xiàn)無支撐施工，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，尤其在鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用，其綜合效益更為顯著。預(yù)制空心板的養(yǎng)護(hù)、堆放、吊裝。

　　1.1國(guó)外發(fā)展

　　預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)起源于西歐，之后推廣到美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)，大量的應(yīng)用始于美國(guó)[3]。20世紀(jì)50年代，戰(zhàn)爭(zhēng)、城市化等因素造成了住 宅供應(yīng)嚴(yán)重不足，該時(shí)期西方國(guó)家和日本出現(xiàn)了各種類型的大板住宅建筑體系[4]。以日本為例，日本在1963年引進(jìn)了預(yù)制空心板，并進(jìn)行了大規(guī)模的公營(yíng)住宅建設(shè)，為其后續(xù)的建筑工業(yè)化提供了重要的基礎(chǔ)。日本建設(shè)部隨后制定了一系列的政策及規(guī)范，通過政府主導(dǎo)，協(xié)會(huì)、社團(tuán)推動(dòng)的方式，進(jìn)一步推動(dòng)了預(yù)制混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)認(rèn)證、規(guī)范制定等相關(guān)工作[5]。同時(shí)期，美國(guó)對(duì)預(yù)制空心板的抗壓抗剪等性能也進(jìn)行了大量研究。

　　根據(jù)資料顯示，日本目前最高的采用預(yù)制空心板的建筑為54層。20世紀(jì)70年代，隨著生活條件的改善，人們對(duì)居住環(huán)境的要求逐漸提高，此時(shí)勞動(dòng)力的短缺進(jìn)一步促進(jìn)了建筑工業(yè)化的發(fā)展。以新加坡為例，20世紀(jì)80年代，新加坡建屋發(fā)展局開始將裝配式建筑理念應(yīng)用于住宅工程，發(fā)展初期，三家外國(guó)企業(yè)中標(biāo)了新加坡建屋發(fā)展局五個(gè)重點(diǎn)工程，項(xiàng)目建設(shè)過程中引入了“預(yù)制技術(shù)”的概念，采用的預(yù)制構(gòu)件主要有框架梁、墻體、樓板等。項(xiàng)目完成后得到了新加坡建筑行業(yè)的認(rèn)可。此后，新加坡一些本地建筑公司也開始嘗試建筑工業(yè)化的理念[6]。20世紀(jì)80年代，德國(guó)的FILIGRAN公司將全預(yù)制和現(xiàn)澆的理念結(jié)合在一起，研發(fā)了鋼筋桁架式疊合板，并開始在建筑行業(yè)大量推廣。

　　1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展

　　國(guó)內(nèi)最早使用的空心板為非預(yù)應(yīng)力空心板，20世紀(jì)50年代，北京等地作為試點(diǎn)開始將冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、冷軋帶肋鋼筋等與預(yù)應(yīng)力混凝土樓板組合使用，但受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)工藝和施工水平的限制，在應(yīng)用過程中漏水問題頻發(fā)，嚴(yán)重影響正常使用[7]。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，施工困難等因素也制約了其推廣應(yīng)用。為了與國(guó)際接軌，1995年冶金部公布的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中新增了小股鋼絞線(二股或者三股鋼絞線強(qiáng)度大約是冷拔等鋼絲的2~3倍)[8]。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，跨度超過9m的預(yù)制板類構(gòu)件開始應(yīng)用。為滿足大跨度和大承載力要求，七股鋼絞線開始應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力空心板的生產(chǎn)，但由于七股鋼絞線產(chǎn)生的巨大局部擠壓力易造成錨固端局部破壞，且由于當(dāng)時(shí)缺乏相關(guān)實(shí)踐，該工藝一直未被廣泛采用。根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]，20世紀(jì)中后期，我國(guó)房屋建筑平均使用年限不到30年，僅為設(shè)計(jì)使用年限的一半(北京尤為明顯)。

　　為了滿足建筑耐久性、安全性和大開間體系[9]的需要，我國(guó)于21世紀(jì)初引進(jìn)了美國(guó)的SPANCRETE板(簡(jiǎn)稱SP板)，該板在長(zhǎng)線臺(tái)座上采用干硬性混凝土擠壓成型，預(yù)應(yīng)力通過張拉七股鋼絞線施加，并出版了SP板相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集、技術(shù)手冊(cè)以及相關(guān)計(jì)算機(jī)程序等資料。地震資料顯示，SP板承載力、連接節(jié)點(diǎn)能滿足抗震需求，此后，SP板開始大量應(yīng)用于多層工業(yè)廠房、學(xué)校建筑、多層和高層住宅等[10]。

　　2工程應(yīng)用

　　(1)預(yù)制空心板應(yīng)用初期被認(rèn)為性能不如現(xiàn)澆板，但相關(guān)工程應(yīng)用表明其具有一定的優(yōu)越性和安全性。根據(jù)資料顯示[11]，1976年唐山7.8級(jí)大地震中部分預(yù)制空心板建筑的倒塌是由磚墻倒塌引起的。同時(shí)，部分工業(yè)廠房的預(yù)制空心板屋蓋倒塌也是由柱頂接頭連接焊縫破壞或者空間支撐系統(tǒng)失效引起的，沒有證據(jù)表明預(yù)制空心板的本身抗震性能差。

　　相反，在采取相關(guān)抗震措施后，預(yù)制空心板建筑可以滿足抗震需求，例如：第21中學(xué)教學(xué)樓的預(yù)制空心板屋面在設(shè)有圈梁的情況下，預(yù)制空心板、墻體和挑檐的整體剛度得到提高，在地震中未發(fā)生整體倒塌。這也證明了圈梁對(duì)預(yù)制空心板建筑整體剛度提高的重要性。

　　(2)當(dāng)?shù)卣鹆叶容^大時(shí)，預(yù)制空心板可能塌落導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。因此，為了有效約束預(yù)制空心板，可按樓層依次沿縱墻和橫墻設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。同時(shí)，板縫間可增設(shè)現(xiàn)澆混凝土帶。由于采取了上述措施，2008年汶川8.0級(jí)地震中[12]高烈度區(qū)彭州市白鹿九年制學(xué)校預(yù)制空心板樓蓋在震后未見明顯裂縫。由此證明，上述措施對(duì)建筑物抗震設(shè)防具有明顯作用，采用預(yù)制空心板建筑仍可具備較好的整體性及抗震性能。

　　(3)莘莊工業(yè)區(qū)1號(hào)科技創(chuàng)新中心項(xiàng)目[13]位于上海市莘莊工業(yè)區(qū)西區(qū)，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，地上10層，地下1層。其中，裙樓4層，主屋面高度為46.75m，4~10層采用預(yù)制空心板，最大跨度為8.4m，板厚為180mm，疊合層厚度為60mm。

　　(4)百花公園綜合樓為4層框架結(jié)構(gòu)[14]，最大跨度為15m，開間6.5m，總高度32.5m，總建筑面積4290m2，樓面采用SP板，板厚380mm，樓面允許荷載5.0kN/m2，實(shí)際使用活荷載2.7kN/m2，竣工驗(yàn)收指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　(5)西北農(nóng)林科技大學(xué)圖書館[15](7度抗震設(shè)防)為4層框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)147m，寬36m，建筑物總高18.6m，平面布置大跨開放式閱覽區(qū)，采用SP空心板，板寬0.8~1.2m。由于混凝土和模板支護(hù)工作量大大減少，造價(jià)減少10%左右，但預(yù)制空心板板端連接需采取加強(qiáng)措施。

　　3相關(guān)規(guī)范

　　德國(guó)的預(yù)應(yīng)力空心板生產(chǎn)線根據(jù)用戶需要，還相應(yīng)給出了預(yù)應(yīng)力空心板產(chǎn)品截面、配筋和產(chǎn)品選用表等設(shè)計(jì)依據(jù)。日本為了滿足設(shè)計(jì)人員的需要，1976年出版了《預(yù)應(yīng)力空心樓板的設(shè)計(jì)手冊(cè)》，1987年又改編出版了第二版。國(guó)內(nèi)常用的預(yù)制空心板相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)有規(guī)范、技術(shù)手冊(cè)、圖集和產(chǎn)品手冊(cè)。其中，預(yù)制空心板相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范從GB14040—93《預(yù)應(yīng)力混凝土空心板》更新至GB14040—2007。

　　除了相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院根據(jù)1998年美國(guó)PCI協(xié)會(huì)發(fā)行的第二版《預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)空心板設(shè)計(jì)手冊(cè)PCI》和SPANCRETE公司及其制造商協(xié)會(huì)的試驗(yàn)研究資料，在參考其他有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，編制了適合于我國(guó)國(guó)情的《SP預(yù)應(yīng)力空心板技術(shù)手冊(cè)》。同時(shí)，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院還出版了設(shè)計(jì)圖集05SG408《SP預(yù)應(yīng)力空心板》。

　　目前，我國(guó)預(yù)制空心板相關(guān)技術(shù)規(guī)范主要有：13BGZ2-1《PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板》、13G440《大跨度預(yù)應(yīng)力空心板》、JGJ/T258—2011《預(yù)制帶肋底板混凝土疊合樓板技術(shù)規(guī)程》、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)》、05SG408《SP預(yù)應(yīng)力空心板》[16]。其中，05SG408的主要設(shè)計(jì)依據(jù)參考GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，而GB50010—2010與GB50010—2002針對(duì)預(yù)制空心板部分的不同之處主要體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力損失、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算方法等方面。

　　相關(guān)施工驗(yàn)收規(guī)范主要有：GB50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、JGJ1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、GB50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》、JGJ355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[17]。目前，上述規(guī)范還未涉及對(duì)預(yù)制空心板的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、文件檢查報(bào)告、空心板制作過程檢查文件等內(nèi)容，建議修訂時(shí)增加完善。

　　4結(jié)論與展望

　　預(yù)制空心板在我國(guó)經(jīng)歷了從興起，到衰落，再到興起的發(fā)展階段，目前相關(guān)研究工作也取得了一定的進(jìn)展，但仍然存在以下方面需要進(jìn)一步研究，主要包括：

　　(1)預(yù)制空心板與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的安全性研究還有待深入。(2)預(yù)制空心板在高層建筑中應(yīng)用的樓蓋整體性、水平傳力性能需要進(jìn)一步研究。(3)大跨預(yù)制空心板的舒適度、振動(dòng)性能研究還有待加強(qiáng)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：袁佳佳，王洪欣，孫占琦，祝傳新，楊超