叠合楼板

1、概况

（1）历史发展

预应力薄板叠合楼板 1940～1942年间，英国P.W.埃伯利斯首先创议把下部用预应力薄板作为模板与上部现浇混凝土组成一个整体。40年代末到50年代初，英国、苏联、瑞士、瑞典、法国、波兰、奥地利等国都开始采用这类楼板。60～70年代迅速发展，特别是法国和联邦德国目前已广泛应用在各类房屋建筑中。中国于1980年进行试制。经过多种跨度和不同荷载的结构试验,1981年在北京27层高的西苑饭店工程首次采用,面积约2万平方米 。此后，在一些高层旅游宾馆、办公楼、外交公寓、仓库等工程中，得到推广。

（2）特点

叠合楼板是预制和现浇混凝土相结合的一种较好结构形式。预制预应力薄板（厚5～8厘米）与上部现浇混凝土层结合成为一个整体，共同工作。薄板的预应力主筋即是叠合楼板的主筋，上部混凝土现浇层仅配置负弯矩钢筋和构造钢筋。预应力薄板用作现浇混凝土层的底模，不必为现浇层支撑模板。薄板底面光滑平整，板缝经处理后，顶棚可以不再抹灰。这种叠合楼板具有现浇楼板的整体性、刚度大、抗裂性好、不增加钢筋消耗、节约模板等优点。由于现浇楼板不需支模，还有大块预制混凝土隔墙板可在结构施工阶段同时吊装，从而可提前插入装修工程，缩短整个工程的工期。

（3）应用范围及分类

楼板跨度在8米以内,能广泛用于旅馆、办公楼、学校、住宅、医院、仓库、停车场、多层工业厂房等各种房屋建筑工程。预应力薄板按叠合面的构造不同，可分为三类：①叠合面承受的剪应力较小，叠合面不设抗剪钢筋，但要求混凝土上表面粗糙、划毛或留一些结合洞。②叠合面承受的剪应力较大，薄板表面除要求粗糙划毛外，还要增设抗剪钢筋，钢筋直径和间距经计算确定。钢筋的形状有波形、螺旋形及点焊网片弯折成三角形断面的。③预制薄板上表面设有钢桁架 ，用以加强薄板施工时的刚度，减少薄板下面架设的支撑。

（4）设计

叠合楼板要适应施工阶段作为模板和叠合成为整体而作为建筑物楼板部件的两种不同受力条件，与全现浇楼板、全预制楼板都不相同。预制预应力薄板与现浇混凝土层，通常采用两种不同标号的混凝土，灌筑时间一先一后,龄期显然不一;硬化过程中由于收缩产生附加的翘挠，设计时对此应有所考虑。叠合面的抗剪能力是保证预制薄板与现浇混凝土层共同工作的关键，必须进行验算，有时还要根据计算结果，增加叠合面的抗剪钢筋。对于施工阶段预制预应力薄板的各种受力状态要进行验算。预应力钢筋保护层的厚度要满足防火的要求。

（5） 生产工艺

预应力薄板一般采用长线台座法在预制构件厂生产。台座可设在室内，也可设在室外。要成对设置，以便组织流水作业。台座最好采用表面平整光滑钢制的热炕平台。有些非永久性的台座，也可采用水泥砂浆抹面或水磨石抹面的台面。侧模要固定在台面上。预应力钢筋宜在薄板中心，防止放张产生弯曲。为了缩短生产周期，一般采用蒸汽养护。常用的方法是在养护罩内喷射蒸汽，同时在台面下敷设热水管或蒸汽管。为了减少钢筋由于温差造成的预应力损失，可采用两次升温法。薄板的堆放要注意垫块的位置，堆放存储的时间

不宜过久。

（6）施工工艺

预应力薄板两端伸入墙或梁内的支承长度约2厘米,用特制的承重支承架进行吊装。支承架的龙骨（搁栅）一般是轻钢龙骨或木龙骨。龙骨的数目和布置必须满足薄板作为底模所需强度、刚度要求。将支承架的龙骨找平，并固定牢固之后，才能吊装薄板。在常温条件下灌筑上层混凝土时，要在薄板上浇水湿润。在冬季寒冷气候条件下施工，则要注意加热保温。板与板之间可留出一定距离,预先镶嵌板条,以便做成凹缝；拆除板条，用水泥砂浆勾缝，砂浆干燥后，再刮腻子，喷浆。 展望 展望 预应力薄板叠合楼板，在中国应用尚不普遍，但它兼具结构、模板的功能，顶棚又可以不抹灰、施工便利、工业化程度高、综合经济效果好，预计今后在高层建筑中将得到推广。

2、叠合楼板体系的优缺点

混凝土叠合楼板为叠合结构的一部分，是预制和现浇相结合的一种结构形式。叠合板在施工过程中，先在底部安放预制底板，它在浇筑上层混凝土起模板的作用，而后两部分混凝土形成整体来承受荷载。叠合楼版集现浇和预制的优点于一身，是一种很有发展前途的楼盖形式。

1）从受力上看，相对于全预制装配楼板而言，可提高结构的整体刚度和抗震性能，在配置同样的预应力筋时，相对于全截面的荷载作用受拉边缘而言，在预制截面上建立的有效预应力较大，从而提高了结构的抗裂性能。在同样抗裂性能的前提下，则可以节省预应力筋的用量。

2）从制作工艺上看，叠合楼版的主要受力部分在工厂制造，机械化程度高，易于保证质量，采用流水作业生产速度快，并且可以提前制作，不占工期，而且预制部分的模板可以重复使用。后浇混凝土以预制底板做模板，较全现浇楼板可以减少支模的工作量，减少施工现场湿作业，改善施工现场条件，提高施工效率，尤其是在高空作业或支模困难的条件下效果更是明显，并且工厂预制易于实现较复杂的截面形式的制作，对于开发构件承载潜力，降低结构自重具有明显的优势。同时大跨度叠合板还符合现代住宅楼盖的发展方向。

3）长期的科学实验和工程实践结果表明，混凝土结构工程中采用叠合楼版可以取得十分明显的效益，当结合采用高强度钢筋时，钢筋用量大大降低。当结合采用空腹预制截面时，还可以节省混凝土用量，工期也相应的缩短，它的不足之处在于增加了预制加工和运输吊装环节。

4）混凝土叠合楼板截面由预制和现浇两部分组成，它们共同的工作性能依赖于新旧叠合面的抗剪性能，因此叠合面抗剪设计是非常重要的部分，可见混凝土叠合楼板对施工技术含量也有较高的要求，特别在施工质量管理方面想使用单位提出了更严格的要求。

主要分一下四个方面研究叠合楼板

1）系统介绍叠合楼板结构体系的基本原理和应用技术；

2）研究叠合楼盖结构体系的方案比选、结构设计和施工技术；

3）对叠合楼盖结构体系的技术经济指标进行比较研究，系统的描述混凝土叠合板的技术经济性；

4）根据研究结果，对叠合楼盖结构体系的设计、施工技术和经济性给出比较性结论，对叠合楼盖结构体系的推广应用提出一些分析和预测。

3、叠合楼板的几种类型

根据底部预制构件的不同，叠合楼板可以分为下面几种类型

1）圆孔板叠合楼板 这种楼板隔音效果好，造价也较低，但跨度不能太大，否则板的厚度太厚而降低楼板的净高。另外，叠合层与圆孔板交界处的共同工作尚存在一定问题。

2）普通平板型预应力混凝土薄板叠合楼板 这种板底面平整，结构整体性能好，装修简化，施工方便，可不用模板。但自重较大，后浇叠合层施工时，跨度较大时就需要在跨中设置临时支撑，跨度越大，临时支撑越多，增加了施工费用。

3）带肋预应力混凝土薄板叠合楼板 这种叠合板预制部分为带肋倒双T板或带肋倒TT板（与普通平板型薄板相比它与叠合层的连接更好），但这种板的自重相对还是较大，隔音效果也有一定问题。

作为大开间住宅的楼面结构，除了必须具有足够的刚度、强度和整体稳定性之外；还要有较好的隔声、防水防火和保温隔热性能；楼板自重应尽量轻，造价相对要低；尽量减少现场湿作业量3，有利于提高施工速度，促进建筑工业化发展。

4、叠合楼板体系的性能

（1）混凝土叠合板是在先期制作的预制底板上加浇一层混凝土而行程单一种分期浇筑整体式结构。在实际工程应用中，这种结构施工方便而且能缩短工期。但是重力荷载作用

下其工作状况与一次浇筑成型的构件有所不同。

根据施工阶段受力情况的不同，叠合楼板可以分为“施工阶段设有可靠支撑的叠合板”和“施工阶段不设临时支撑的叠合板”两类。第一种叠合板施工阶段在预制底板下设置临时可靠支撑。预制楼板在施工荷载和叠合层混凝土自重的作用下，会产生一定的挠度，但板与板之间的挠度不会完全一样。而在预制板底部设置支撑以后，板的位移就会处于同一水平位置，这样叠合后，板底的平整度就可以达到规范的要求。同时还可以防止预制底板因上部施工荷载过于集中，使板断裂坠落。这种板的预制构件部分在施工阶段不承担荷载，只是将荷载传递给施工临时支撑，待后浇混凝土达到强度并拆除支撑之后，预制底板才和后浇混凝土一起承担荷载，显然施工阶段有临时支撑的这种叠合板其受力状况与现浇板基本相同，故其受力性能也与现浇板基本相同。这种叠合楼板主要应用于预制底板截面受到限制且施工阶段荷载特别大的情况。 第二种又称为“二次受力叠合板”

，它分为两个阶段，第一个阶段相当于施工阶段，其手里截面仅为预制构件截面（此时不考虑后浇筑混凝土的作用），该阶段承受的荷载为板自重、施工荷载及后浇筑混凝土重；第二阶段就是试用阶段，此时混凝土达到了设计强度，受力截面为整个组合截面，承受的荷载为楼盖恒荷载与试用阶段活荷载之和。这种叠合板由于两阶段制造，二次受力，与整浇板受力情况不同，第一阶段为简支单板，第二阶段形成连续板，具有受压混凝土应变滞后和受拉钢筋应力超前的特点。

（2）影响双向叠合板裂缝的因素

1)预应力钢筋与非预应力钢筋的配筋率 预应力钢筋对控制裂缝的作用是非常明显的。实验结果表明：在非预应力方向受拉区配置的非预应力钢筋，也可以有效的改善裂缝分布、减小裂缝宽度和限制裂缝发展。

2)预应力钢筋的保护层厚度 保护层厚度与裂缝有着直接的关系，对于预应力叠合板，保护层厚度不仅影响到叠合板的配筋，也影响到混凝土受压区高度的大小，进一步影响受压边缘混凝土的预压应力。

3)板间拼缝的位置分布 预制底板之间的拼缝位置影响裂缝的出现和分布，据试验资料，当跨中有拼缝，且拼缝数量较少时，板的裂缝一般先在跨中位置出现，裂缝数量相对较少，而裂缝宽度较大，板破坏时常常是裂缝宽度先达到限值。

4)双向叠合板两个方向的跨度比 两个方向跨度比值的大小决定了板底裂缝的形状和开展。

5、叠合楼板体系技术经济性

(1)钢结构种叠合楼板与压型钢板组合楼板的技术经济比较见表5-1

1）叠合板用预制板代替了模板，取消了脚手架，加快了施工速度。压型钢板组合楼板经过合理的设计后，也可以不设支撑系统，实现多层同时施工作业，大大加快施工的进度。

2）叠合楼版和组合楼板均与钢梁组合，可以提高钢梁的抗弯刚度，减少截面高度，增加结构的稳定。

3）叠合楼版具有轻型大跨、预制装配、施工快速等特点，符合现代结构的要求；但压型钢板组合楼板在跨度较大时，施工阶段需要设置可靠地支撑，这会增加费用，因此对其推广也增加了困难。

4）从造价上比较，用压型钢板后，增加了材料费用，尤其是镀锌压型钢板，本身造价

较高，需要进行防火处理，进一步提高了费用。叠合楼版比压型钢板组合楼板的费用相对要低，且防火性能也优于后者。

5）相比双向叠合楼板，压型钢板组合楼板在较大跨度下需要设置支撑梁，楼层净高相应降低。

6）压型钢板目前还没有国家标准，每个生产商都有各自的一套技术资料，给设计人员带来不便。

7）总的来看，叠合板在钢结构中的应用比压型钢板组合楼板具有一定的优势，随着钢结构应用的增多，它的应用前景会越来越广泛。

注:各项目的单方造价中已包含施工过程中发生的人工、材料、机械等费用；压型钢板项目中已包含其抗火费用。

(2)叠合楼板与混凝土单向板、井字梁楼板、双向板肋梁楼板的技术经济比较见表5-10

1）单向板肋梁楼盖、井字梁楼盖等，其楼盖的竖向刚度和水平刚度大，楼板开洞灵活，应用范围广，在地震和强风区的应用不受限制。在楼盖结构高度不受限制的条件下，一般的梁板式楼盖有较好的经济指标，造价较低，其缺点是结构的高度较大，不利于水、电、空调线管的布置，层高要求较高。

2）在建筑要求较大空间跨度、层高受到限制的情况下，应用叠合楼盖可以降低结构层的高度，可以有效地降低层高，在总高度不变的情况下，可增加总的层数，提高工程项目的经济效益。同时，也有利于照明和节能，另叠合楼盖可省去天花、吊顶费用。叠合楼板也存在一些问题，比如楼板的开洞不灵活，对管线的埋设也有一定的问题。

3）当跨度较大时，采用双向厚板的造价要明显高于叠合楼板、单向板及井字梁楼盖，当双向厚板的裂缝宽度要求较高时，配筋造价进一步提高，一次大跨度次啊双向板厚板的采用应谨慎。

6、结论

1）单向预制底板通过拼缝处的构造措施及后浇混凝土的浇筑，具有明显的双向受力效应，其极限承载力计算，可以采用普通钢筋混凝土双向板的弹性理论或塑性理论进行。

2）二次受力预应力双向叠合板的抗弯及挠度验算应分三个主要阶段：预制底板预应力的施加过程、预制底板承受施工阶段荷载的过程、叠合截面承受正常使用荷载的过程。

3）按正交各向异性弹性薄板理论对预应力混凝土双向叠合板进行了分析，并提出了叠合板两个方向的抗弯刚度的计算方法以及四边简支双向叠合板的挠度计算方法。

4）采用直角弯钩的锚固搭接形式在承载力和延性等方面的性能比较可靠，这种锚固搭接形式的构造不仅能够保证力的传递，而且构造简单，有利于这种形式的推广应用。

5）采用高效预应力叠合板结构，可以大量节约模板和支架的投入，钢筋含量大大降低，商品混凝土使用减少，现场湿作业减少，构件生产的工厂化取代了部分现场施工的工作量，人工投入较少，劳动生产率大大提高，缩短了工期。

6）造价指标上看，应用在钢结构中时，单向预应力双向叠合板比压型钢板组合楼板具备一定的优势，与混凝土结构中常用的单向板、井字梁相比，造价相对较高，但是差距不大。

7）衡量一个楼盖的经济效益，不能仅仅看造价，真正起作用的是它的综合经济指标和使用功能，施工期的长短、外形美观、管线铺设的难易、模板发展、施工技术等因素都直接影响着楼盖体系的经济性。