裝配式樓隔板結構性能試驗研究

裝配式樓隔板結構性能試驗研究

目前，安裝的建筑墻體采用120mm厚的預制混凝土空心板。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)工程中開始應用的100mm厚預應力混凝土空心板進行了結構性能試驗,以期為該類板在工程中應用時提供相應的試驗依據(jù)和技術參考。1試驗計劃的設計1.1空心板、預應力冷軋帶肋鋼筋的施工本次試驗共進行了15塊100mm厚預應力空心板的試驗(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制廠完成,預應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)范要求留作相應數(shù)量100×100×100標準試塊,預應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力控制與檢測。本文的試件中的預應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)范本文試驗所用預應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復合式0.①構件的撓度檢驗:α0s0s≤[αs]式中:α0s0s——在標準荷載檢驗值Qs作用下構件跨中短期撓度實測值;[αs]——在標準荷載檢驗值αs作用下構件跨中短期撓度計算值。②構件的抗裂檢驗:γ0u0u≥[γcr]式中:γ0cr0cr——構件抗裂檢驗系數(shù)實測值,即試件的開裂荷載實測值與標準荷載檢驗值的比值;[γcr]——構件抗裂檢驗允許系數(shù)。③承載力檢驗:γ0u0u≥[γu]γ0u0u——構件承載力檢驗系數(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計值之比;[γu]——構件承載力檢驗系數(shù)允許值。試驗板的結構性能的檢驗結果應按GB50204-2002規(guī)定檢驗,當受檢驗板的結構性能的全部檢驗要求均滿足時,該板的結構性能評為合格。210荷載-撓度分析2.1YKB3060:該板的荷載-撓度曲線如圖3所示(圖中撓度值指構件的實際變形值,已考慮了構件的反拱值,下同,該構件的反拱值是10.7mm)。根據(jù)試驗的記錄結果,構件在標準荷載作用下的撓度為1.39mm,為計算跨度的1/2072,當荷載達到標準荷載的1.96倍或荷載設計值的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,此時構件的撓度值為11.2mm。當荷載值達到1.90倍的設計荷載時,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,當加載為2倍的設計荷載時,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(該構件的反拱值為5mm)。當荷載為標準荷載時,撓度值為1.03mm,為計算跨度的1/3088。當荷載達到設計荷載的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。當荷載達到設計荷載值的1.80倍時,大約在跨中的1000mm區(qū)段內出現(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。當加載值為設計值的1.85倍時,加載完成后破壞預兆十分明顯,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)。當加載值為標準荷載時撓度達到2.02mm,為計算跨度的1/1723。當加載值為1.43倍的標準荷載時,在跨中底部混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)第一條微裂縫,此時構件的撓度為5.33mm。當荷載達荷載設計值的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。當荷載為荷載設計值的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)。當荷載為標準荷載時,撓度達3.1mm為計算跨度的1/1219。當荷載達標準荷載的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,當加載值為荷載設計值的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,平均間距約120mm。繼續(xù)加載至荷載設計值的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,破壞前有明顯預兆。2.5YKB4160:荷載-撓度曲線如圖3所示(該構件的反拱值是8mm)。當外加荷載達到標準荷載時,撓度已至2.4mm,為計算跨度的1/1658。當荷載增至1.35倍的設計荷載值時發(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,當荷載增至荷載設計值的1.75倍時,裂縫條數(shù)增至11條,撓度急劇增加,已達到45mm,為設計荷載1/88。繼續(xù)加載至荷載設計值的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,有明顯預兆,延性破壞特征較明顯。310空心板結構性能檢測3.1試驗分析:我們根據(jù)對試驗板的試驗結果進行分析研究,并且與在理論及工程實踐中應用相對成熟120mm厚的預應力混凝土空心板進行對比分析,我們發(fā)現(xiàn)該板同120mm厚的預應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厚預應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