預應力混凝土疊合板研究

趙 軒 曲宏迪 （同圓設計集團股份有限公司，山東 濟南 250000）

近年來，隨著我國大力推進裝配式建筑的發展，各地對裝配率的要求也越來越嚴格。疊合板作為裝配式建筑中應用最為廣泛的一種構件，也是滿足裝配率要求的重要途徑，疊合板技術相對于其他預制構件得到迅速發展。近代建筑朝著大跨度、大開間、多功能方向發展，傳統疊合板跨度小、自重大的弊端也逐漸暴露出來。預應力混凝土疊合板將預應力技術與疊合板技術相結合，可以很好地解決這一問題。截至目前，市場上先后涌現了多種預應力混凝土疊合板產品，本文對目前工程界應用較為廣泛的四種預應力疊合板進行詳細介紹，為設計師在實際工程中的選取與應用提供參考依據。

1 常見預應力混凝土疊合板

1.1 PK預應力混凝土疊合板

PK預應力混凝土疊合板，簡稱PK板，是我國具有獨立知識產權的樓蓋體系。從1999年我國就開始著手研發PK裝配式技術，迄今已有二十余年的發展歷程，PK板也經歷了三代產品的迭代更新。目前，預應力混凝土鋼管桁架疊合板（簡稱PK3型板）是最新的PK疊合板產品，如圖1所示。其主要由要由混凝土、低松弛高強預應力鋼絲、桁架腹弦鋼筋以及上弦灌漿鋼管組成。

圖1 預應力混凝土鋼管桁架疊合板

PK3板相比普通桁架疊合板是一種技術飛躍，徹底解決了傳統疊合板預制底板過厚、四面出筋、易開裂、跨度小、支撐多、造價高等痛點。PK板預制底板厚度僅為35mm，極大減輕預制底板的自重，是目前世界上最薄的預應力混凝土預制底板。常見的PK3 板跨度在3.0m～6.0m，可以實現住宅及辦公等室內無次梁，實現大板跨，提高建筑品質。同時可做到一面出筋或不出筋，板與板之間采用密拼技術，無須后澆帶，施工效率高，降低施工成本。PK3板因其高性價比，目前，已成為裝配式疊合板領域的主流產品。關于PK板的CECS規程已于2020 年頒布實施，同時，各省市關于PK 板的標準圖集和地方規程也逐漸增多，這無疑對PK板的工程應用提供了強有力的支持。

1.2 預應力混凝土雙T板

預應力混凝土雙T 板（簡稱“雙T 板”）是一種先張法預應力混凝土構件，由受壓面板和兩根窄而高的腹板組成，因其橫截面呈兩個“T”而得名，如圖2所示。雙T 板的面板寬度常為2.0m～3.0m，跨度常為9m～18m，最大跨度可達30m以上。雙T板樓蓋體系具有跨度大、自重輕、經濟指標好、防火、防潮、施工方便等一系列突出優點。多用于大跨度、重荷載工業建筑中的樓面板或屋面板，如工業廠房、倉庫、冷庫等。

圖2 預應力混凝土雙T板

雙T板樓蓋體系最早由美國工程設計人員于20世紀50 年代提出并應用于實際工程中。自20 世紀60 年代從國外引進該樓蓋體系，經過近60年的研究與發展，雙T 板樓蓋體系在我國工程領域應用頗豐。除在傳統工業廠房領域外，近年來，雙T板也開始在大型公共建筑和商業建筑領域嶄露頭角。結合近年的研究成果與工程經驗，為了更好地在全國范圍內推廣與應用雙T板，中國建筑科學研究院組織有關專家編制并發布學會標準T/CESC6001-2020《預應力雙T 板》和國標圖集18G432-1《預應力混凝土雙T板》，填補了雙T板產品領域的標準空白，對促進雙T板應用的專業化、標準化，具有重要意義。

1.3 SP預應力混凝土空心板

SP 預應力混凝土空心板是指美國SPANCRETE 公司專用設備和技術生產的預應力混凝土空心板，以下簡稱SP 板，如圖3 所示。SP 板具有跨度大、施工速度快、防火、隔音性能好、幾何尺寸偏差小等優點。長度可以根據使用要求任意切割，不受傳統建筑模數限制，滿足各種工業與民用建筑的使用要求。SP板在國外已是一種非常成熟的建筑材料，在我國應用也有二十多年時間。因其優越的特點，SP 板大量應用于多層工業廠房、學校建筑、多層和高層住宅等工程案例中。SP板不僅可以作為樓板使用，還可用于外墻板，這是其他預應力疊合板所不具有的能力。

圖3 SP預應力混凝土空心板

2008年汶川地震震后調查發現，因SP板與主體結構連接薄弱，在地震作用下樓板容易脫落，造成嚴重人員傷亡。一段時間內，SP 板退出工程設計領域。近年來，隨著國家對裝配式建筑的大力推廣，SP板因其跨度大、自重輕的特點，重回大眾視野。為了使其更加安全，中國建筑科學院主編了我國第一部協會標準T/CECS10132-2021《大跨度預應力混凝土空心樓板》，使SP板的設計有了規范依據。為了增強建筑物的整體剛度，提高抗震性能，可利用SP 板作底板，在板上現澆50mm～60mm混凝土面層形成疊合板樓蓋，即疊合式SP板，簡稱SPD板。SPD板兼有預制板與現澆樓板的優點同時，又避免了現澆樓蓋易產生裂縫和預制樓蓋板縫易產生滲漏的缺點，使其應用范圍進一步擴大。

1.4 PH免撐疊合板

隨著我國經濟不斷發展，裝配式建筑也逐漸增多，對疊合板的需求量持續增加的同時，對疊合板的性能要求也不斷嚴格。如何獲得更大跨度、更高承載力的疊合板成為工程界的焦點。在這種環境背景下，PH免支撐疊合板應運而生。PH 免撐疊合板（簡稱PH 免撐板）是由空間鋼筋桁架進化為平面鋼管桁架、形成鋼管腹桿混凝土肋桁架預應力混凝土疊合板，如圖4 所示。PH 免撐板預制部分由預應力底板、UHPC 高性能混凝土肋與單排鋼管腹桿桁架組成。

圖4 PH免撐疊合板

這種新型預應力疊合板具有輕質高強的特點，其自重僅為100kg/m2，比傳統疊合板自重減少了近1/3，同時豎向受彎剛度大，在施工階段可做到4.5m 大跨度無支撐。相對于傳統疊合板技術，PH 免撐板吊裝更方便，可以提高安裝效率，節約工期。因其良好的經濟性和卓越的力學性能，一經推出，就立刻獲得了眾多專業人士的認可。同時，PH 免撐板的適用范圍廣，在現澆混凝土結構、裝配混凝土結構、鋼結構中均能發揮其獨特的優勢。在未來裝配式建筑領域將具有廣闊的應用前景。

2 預應力混凝土疊合板對比

2.1 工程應用范圍

疊合板作為一種量大而廣的水平構件，隨著裝配式建筑技術的不斷更新，各種疊合板產品也不斷涌現市場，各種疊合板的性能、應用范圍也各有千秋。對上述四種預應力混凝土疊合板的特點及適用性進行整理分析，詳見表1。

表1 預應力混凝土疊合板特點

從表1中可以看出，目前預應力疊合板只適用于設防烈度8度及以下區域。雙T板因其板肋較高，極大地影響使用高度，主要用于對凈高要求不高的工業建筑中，在民用建筑領域適用較少。SP板因其跨度大，可以減少大部分次梁，經濟優勢明顯，目前，在混凝土框架體系或鋼框架體系中應用案例較多，其他結構體系中應用較少。PK 板與PH 板無論適用跨度還是應用范圍，兩者都高度重合，若PH板能得到大力推廣，則應用前景未來可超過PK板。

2.2 工程設計標準

近年來，隨著預應力混凝土疊合板的需求量越來越多，其性能優勢相對于傳統疊合板也愈發明顯。為了使預應力混凝土疊合板的設計更加有規范依據。裝配式構件生產廠家與國內高校研究學者聯合對預應力混凝土疊合板做了大量性能試驗研究，對預應力疊合板的受力機理有了更清晰地認識。目前，預應力混凝土疊合板的標準圖集、規程也不斷更新發布，主要規范、圖集統計如表2所示。

表2 預應力混凝土疊合板主要規范、圖集

從表2中可以看出，目前常見的四種預應力混凝土疊合板均已CECS團體標準為主，暫無國家層次和行業層次的標準，這大大限制了預應力混凝土疊合板在全國范圍的推廣與應用。PK板相對于其他三種疊合板來說，其地方規程、標準圖集更為廣泛，也從側面驗證了PK板是預應力疊合板市場的主流產品，得到了工程界的認可。SP板國標圖集出版10年有余，至今未得到更新，隨著SP板技術的不斷更新發展，原圖集的全面修訂已十分必要。雙T 板在2018 年更新國標圖集的基礎上，又在2020年出版了團體標準，提高了雙T板在工程中應用的理論依據，打破了雙T板僅有標準圖集卻無標準規范的局面。PH板作為疊合板市場的新產品，因涉及專利原因，更多以企業手冊為主，僅上海建筑標準化協會在2023 年頒布的一本團體標準，且無標準圖集作為設計參考。雖然擁有完美的力學性能，但也限制了其在工程中的應用。

3 結語

綜上所述，在“大力發展裝配式建筑”政策的扶持下，預應力混凝土樓板技術在我國取得了一定的成績。除本文介紹的四種預應力混凝土疊合板，新型裝配式樓板也不斷涌現，如鋼肋預應力混凝土疊合板。隨著國人對建筑品質的要求越來越高，如何研發更大跨度、承載力更強、適用面更廣的疊合板產品，仍然是裝配式廠家和高校研究學者所面對的問題，同時大跨度引來樓板舒適性能的研究也有待加強。相信在土木行業人員的共同努力下，預應力混凝土疊合板在未來將會有更好的發展前景與空間。