裝配式樓隔板結(jié)構(gòu)性能試驗研究

目前，安裝的建筑墻體采用120mm厚的預(yù)制混凝土空心板。但是對于某些特殊樓蓋板,由于使用條件和環(huán)境的特殊性,樓蓋板使用時承受的恒載和活荷載均較小,例如城鎮(zhèn)建筑中的坡屋頂屋面掛瓦板、跨度不大的不上人的屋面板等。如果可以用一種較120mm厚板薄、造價相對經(jīng)濟且可靠性也得到保障的板來代替,將有重要的現(xiàn)實意義。鑒于此,本文對目前已在我國部分地區(qū)工程中開始應(yīng)用的100mm厚預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進行了結(jié)構(gòu)性能試驗,以期為該類板在工程中應(yīng)用時提供相應(yīng)的試驗依據(jù)和技術(shù)參考。1試驗計劃的設(shè)計1.1空心板、預(yù)應(yīng)力冷軋帶肋鋼筋的施工本次試驗共進行了15塊100mm厚預(yù)應(yīng)力空心板的試驗(跨度3.0～4.1m各三塊),板的截面尺寸、孔洞直徑、數(shù)量如圖1所示。板的制作在河南省焦作市一家預(yù)制廠完成,預(yù)應(yīng)力空心板采用碎石粒徑5～10mm,中砂,32.5強度等級的普通硅酸鹽水泥。水灰比0.47,混凝土的塌落度18cm,砂率38.0%,現(xiàn)場攪拌機攪拌,用混凝土擠壓機擠壓成型,并根據(jù)規(guī)范要求留作相應(yīng)數(shù)量100×100×100標(biāo)準(zhǔn)試塊,預(yù)應(yīng)力空心板采用先張法,在100m長線臺座上張拉鋼筋,并采用測力儀進行張拉應(yīng)力控制與檢測。本文的試件中的預(yù)應(yīng)力冷軋帶肋鋼筋采用的是CRB650級,鋼筋的直徑《5,實測抗拉強度fptk=670N/mm2,伸長率δ100=4.5%。本文抽取其中的5塊有代表性的板的試驗數(shù)據(jù)作以說明,見表1。1.1荷重塊加載規(guī)范本文試驗所用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板及其疊合板均采用堆載試驗方式,荷重塊應(yīng)按區(qū)格成垛堆放,垛與垛之間間隙不宜小于50mm,加載示意圖如2所示。試驗前取了50塊普通黏土磚測出單塊平均重量,加載值通過加載黏土磚的塊數(shù)來控制。1.2．2復(fù)合式0.①構(gòu)件的撓度檢驗:α0s0s≤[αs]式中:α0s0s——在標(biāo)準(zhǔn)荷載檢驗值Qs作用下構(gòu)件跨中短期撓度實測值;[αs]——在標(biāo)準(zhǔn)荷載檢驗值αs作用下構(gòu)件跨中短期撓度計算值。②構(gòu)件的抗裂檢驗:γ0u0u≥[γcr]式中:γ0cr0cr——構(gòu)件抗裂檢驗系數(shù)實測值,即試件的開裂荷載實測值與標(biāo)準(zhǔn)荷載檢驗值的比值;[γcr]——構(gòu)件抗裂檢驗允許系數(shù)。③承載力檢驗:γ0u0u≥[γu]γ0u0u——構(gòu)件承載力檢驗系數(shù)實測值,及試件的承載力檢驗荷載實測值與承載力檢驗荷載設(shè)計值之比;[γu]——構(gòu)件承載力檢驗系數(shù)允許值。試驗板的結(jié)構(gòu)性能的檢驗結(jié)果應(yīng)按GB50204-2002規(guī)定檢驗,當(dāng)受檢驗板的結(jié)構(gòu)性能的全部檢驗要求均滿足時,該板的結(jié)構(gòu)性能評為合格。210荷載-撓度分析2.1YKB3060:該板的荷載-撓度曲線如圖3所示(圖中撓度值指構(gòu)件的實際變形值,已考慮了構(gòu)件的反拱值,下同,該構(gòu)件的反拱值是10.7mm)。根據(jù)試驗的記錄結(jié)果,構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的撓度為1.39mm,為計算跨度的1/2072,當(dāng)荷載達到標(biāo)準(zhǔn)荷載的1.96倍或荷載設(shè)計值的1.55倍時,首先在跨中最大彎矩處混凝土的受拉區(qū)出現(xiàn)第一條裂縫,此時構(gòu)件的撓度值為11.2mm。當(dāng)荷載值達到1.90倍的設(shè)計荷載時,板即將開裂但裂縫條數(shù)仍不多,僅為2條,而裂縫寬度已足夠大1.2mm,當(dāng)加載為2倍的設(shè)計荷載時,荷載尚未加完,板從跨中主筋拉斷而破壞。該板的延性較差,脆性破壞特征較為明顯。2.2YKB3360:荷載-撓度曲線如圖3所示(該構(gòu)件的反拱值為5mm)。當(dāng)荷載為標(biāo)準(zhǔn)荷載時,撓度值為1.03mm,為計算跨度的1/3088。當(dāng)荷載達到設(shè)計荷載的1.44倍時,在板跨中下部混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)第一條裂縫,此時撓度值為1.97mm。當(dāng)荷載達到設(shè)計荷載值的1.80倍時,大約在跨中的1000mm區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)8-9條裂縫,裂縫平均間距約為110mm,裂縫細而密,且裂縫延伸至板的中和軸以上,此時板的變形十分明顯,跨中撓度已達40mm,為計算跨度的1/80。當(dāng)加載值為設(shè)計值的1.85倍時,加載完成后破壞預(yù)兆十分明顯,荷載加完約5分鐘后板從跨中主筋被拉壞斷裂。2.3YKB3660:荷載-撓度曲線如圖3所示(該板反拱值8.7mm)。當(dāng)加載值為標(biāo)準(zhǔn)荷載時撓度達到2.02mm,為計算跨度的1/1723。當(dāng)加載值為1.43倍的標(biāo)準(zhǔn)荷載時,在跨中底部混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)第一條微裂縫,此時構(gòu)件的撓度為5.33mm。當(dāng)荷載達荷載設(shè)計值的1.75倍時,撓度達35.3mm,為計算跨度的1/98,裂縫數(shù)量稍有增加。當(dāng)荷載為荷載設(shè)計值的1.85倍時,撓度急劇增加,裂縫數(shù)量激增且迅速密集。繼續(xù)加載至荷載設(shè)計值得1.95倍時,荷載尚未加完,板即斷裂。該板斷裂之前撓曲變形十分明顯,裂縫數(shù)量較多,延性破壞特征較顯著。2.4YKB3960:荷載-撓度曲線如圖3所示(該板的反拱值是9mm)。當(dāng)荷載為標(biāo)準(zhǔn)荷載時,撓度達3.1mm為計算跨度的1/1219。當(dāng)荷載達標(biāo)準(zhǔn)荷載的1.33倍時,在跨中底部混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)第一條微裂縫,當(dāng)加載值為荷載設(shè)計值的1.65倍時,撓度急劇增加達31mm,為計算跨度的1/121,裂縫已達12條且迅速密集,裂縫大約在跨中1450mm范圍內(nèi),平均間距約120mm。繼續(xù)加載至荷載設(shè)計值的1.75倍時,加載尚未完成,板主筋在跨中即被拉斷破壞。該板的延性較好,破壞前有明顯預(yù)兆。2.5YKB4160:荷載-撓度曲線如圖3所示(該構(gòu)件的反拱值是8mm)。當(dāng)外加荷載達到標(biāo)準(zhǔn)荷載時,撓度已至2.4mm,為計算跨度的1/1658。當(dāng)荷載增至1.35倍的設(shè)計荷載值時發(fā)現(xiàn)板跨中受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)第一條微裂縫,而后撓度變化明顯加快,當(dāng)荷載增至荷載設(shè)計值的1.75倍時,裂縫條數(shù)增至11條,撓度急劇增加,已達到45mm,為設(shè)計荷載1/88。繼續(xù)加載至荷載設(shè)計值的1.85倍時,荷載加到一半時板主筋跨中被拉斷而破壞。該板破壞時在撓度和裂縫均得到了充分發(fā)展,有明顯預(yù)兆,延性破壞特征較明顯。310空心板結(jié)構(gòu)性能檢測3.1試驗分析:我們根據(jù)對試驗板的試驗結(jié)果進行分析研究,并且與在理論及工程實踐中應(yīng)用相對成熟120mm厚的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板進行對比分析,我們發(fā)現(xiàn)該板同120mm厚的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板破壞過程一樣,從加載到破壞,其工作狀態(tài)經(jīng)歷了三個階段:彈性工作階段、帶裂縫工作階段和破壞階段,這一點在荷載-撓度曲線圖上也有所反映,該類型板的荷載-撓度曲線與120mm厚預(yù)應(yīng)力混凝土空心板是相似的。根據(jù)需要我們分別編制了表2、表3、表4以作分析:從表2中我們發(fā)現(xiàn),該類板的實測開裂荷載值和實測極限荷載值均較板的相應(yīng)計算荷載值大,說明此類板在正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下均有一定的富裕系數(shù)。板開裂荷載值與板的破壞荷載值之間還有很大的荷載差距,使板帶裂縫工作時間較長,這給板的裂縫和撓度充分發(fā)展提供了很大的空間,為板的延性破壞提供了可能。其中YKB3060的是一種脆性破壞,其原因可能是因為板的跨度較小而配筋率相對過高所致。從表3中我們看出板破壞時的撓度值雖然與破壞標(biāo)志的撓度值有一定的差距,但撓度值已相對較大。裂縫得到了相對充分的發(fā)展,該類板的破壞時都有明顯預(yù)兆,屬延性破壞或亞延性破壞(即近似延性破壞)。從表4中我們看出