民用建筑樓板與梁粘合結構設計優化與施工工藝研究

中圖分類號：TQ172.7 文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）07-0009-04

Abstract：Due to the construction process，improper design and material performance，the bonding structure between thefloorslab and the beam has problems such asunstable quality and cracking，which afects the safetyof the building.The design optimization and construction technologyof bonded structures offloor slabs and beams of civil buildings were proposed.Based onthe proposed method，theoriginal building slabs were tested，and the shortcomingsof the building slbs were obtained.Theload-bearing force of the building floor was calculated，andaccording to thecalculated load-bearing force，the interfacebetween thebuilding floor slabandthe beam was optimized to increase the interface occusion.Bond prestressing technology was used to enhance the adhesion between floor slabs and beams，and the safetyofbuildings was improved.The results showed that the bond strength of the proposed method was 92MPa ，which can complete the optimal design of the bonding structure between the civil building and the beam，and improve the stability of the building.

Key Words：civil buildings;adhesive optimization design ;load bearing capacity calculation;interface optimization; adhesive prestressing

在現代建筑技術發展迅速的背景下，民用建筑逐漸成為人們生活的載體。但民用建筑設計不當和材料選擇等原因造成建筑開裂的安全隱患，為了能夠解決這些安全問題[2]。需要加強對建筑材料粘結技術的研究，對粘結技術展開進一步優化，在綜合考慮材料性能、結構受力點和施工工藝可行性等因素基礎上，確保民用建筑的安全性和合理性，從而增強民用建筑的耐用性。這是當前業界極具有挑戰性的研究方向，也是未來建筑業可持續發展的應有之義[3]

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗選擇磷酸鎂水泥作為粘接材料，對樓板展開加固。磷酸鎂水泥主要由氧化鎂、偏高領土、磷酸二氫鉀和粉煤灰等物質組成，可以提高混凝土的粘接力度，提升與梁的粘接性，具體配比如表1所示。

根據表1的的配比結果，將配比好的材料展開攪拌，并將攪拌好的材料涂抹到混凝土表面。

在實驗過程中，由于磷酸鎂水泥的配比不均勻以及建筑樓板界面與梁貼合度不夠，所以需要對其展開優化。

1.2 實驗設備

XYZ-1000型號的萬能試驗機、DT-01型號的位移傳感器、HL-200型號的荷載傳感器、溫度計、MX-500型號的顯微鏡和DC－300型號的數據采集系統。

2建筑樓板承重力及界面設計優化

2.1 承重力計算

為了更好的提升樓板和梁之間的粘合度，對建筑樓板的承重力和截面展開計算，獲得建筑樓板的承載極限，為后續改造樓板界面做鋪墊[4-5] 。

對長、寬為 3.9m×6.0m 的建筑樓板的承重力展開計算，由《建筑結構荷載規范》可知，建筑樓板的平均布活荷載一般為 2.0kN/m ，使用的材料為

C30等級，建筑樓板雙向板跨最大彎矩 M_max 為5.43kN?m ，在建筑樓板的鋼筋網格內布置球狀填充物，球的直徑是去除保護層厚度的板厚，以此對建筑樓板的截面展開計算。

由慣性矩和面積相同的原則，把建筑樓板等效矩形的寬和高分別設為 b 和 h ，具體如圖1所示。

將球狀填充物的直徑設為 70mm ，并根據建筑樓板的高和寬得到高和寬與直徑的關系： ，獲得高和寬分別為 h=60.6mm，b=63.4mm_?

設建筑樓板的雙向板跨中最大彎矩方向是 x 方向，在 x 方向的最大彎矩值為 4.3kN?m ，建筑樓板承擔的彎矩值為 M_x=4.34/6.6=0.66kN?m_?

由此確定建筑樓板的截面類型：

α₁f_cb^′f_fh_?f^′（h₀-h_?f^′/2）=14.3×150×19.7× （80-19.7/2）=3.0kN?mgt;0.66kN?m

由上述過程可以得到建筑樓板的截面類型是第一類型。

2.2 界面優化

根據上述步驟完成對建筑樓板的承重力計算，由建筑樓板的承重力完成對建筑樓板和梁的界面改造[6]。

梁在民用建筑中主要是一種受彎器件，在整體失衡時會出現彎矩屈曲形式，工字型的梁會由于建筑樓板的壓應力增大出現失衡現象，且梁的失衡會出現在平面外側，導致梁的扭轉變形[7]。而工字型和H型的腹板開孔梁，極易出現失衡和扭曲現象[8]。因此需要對梁展開擴張，以此提升截面慣性和抵抗矩，集中應力，圓形開口梁在下翼出現荷載，提升了梁的穩定性。

建筑樓板主要是負責承載和傳遞荷載，將不同的建筑蹭分割開來，提升建筑物的穩定性和抗震性能，增加了建筑物的剛度[9]

一般的建筑樓板使用普通材料，樓板質量較差，承重力較低[10]，所以對建筑樓板填充輕質材料，減輕樓板重量，并加上保溫和隔音層，用混凝土包裹住樓板提升樓板和建筑的粘合度。

根據上述步驟完成對建筑樓板和梁的界面以及材質改造，以此提升建筑樓板和梁的粘合度。

2.3 預應力技術

采用預應力技術加強建筑樓板和梁的牢固程度，使民用建筑的安全系數得到提高[]

預應力技術主要是從荷載、建筑的結構受力以及材料選用等方面人手，對樓板內部和梁鋪設鋼筋并用工具使樓板處于張力狀態，減少樓板和梁之間的裂縫和變形，增強粘合度，提高建筑結構的穩定性[12]。

一般情況下梁的荷載包括梁板面層、自重和吊頂自重等方面，標準荷載值為 69.4kN/m 線荷載設計值為 94.8kN/m^[13] 2號

預應力技術的框架主梁根據雙束設置，由拋物線線型分成3段，將反彎點設置在距離梁的支座0.16L₀ 處。使用低松弛的鋼絞線作為預應力筋，每束鋼絞線的張拉應力為 f_ptk=1359N/mm² ，設計值和強度標準分別為 f_py= 1320N/mm² 和 f_ptk= 1 860N/mm² 。預應力筋的張拉力為： P=6×139× 1 395=1 163（kN ），使用錨具作為張拉工具，將錨具分布在梁的兩端，梁的支座和跨中的非預應力筋直徑是 25mm ，等級是HRB335.

布置在梁兩端的錨具會由于變形造成不同的預應力的損失，具體的損失值為 σ₁₁=254.5N/mm² ，預應力鋼筋應力松弛造成的損失為 σ₁₄=48.8N/mm² ，鋼筋摩擦造成的損失為 σ₁₂=382.1N/mm² 。建筑樓板收縮造成的梁支座和跨損失分別為 和（204 σ_15（4）=89.5N/mm². 。

預應力框架的主梁極限一般為梁的跨中截面抗彎承載力值和承載抗震值的比值[14]，將跨中的截面系數調節成 4617.7kN/m ，將梁的支座截面抗震系數調節為 4321.2kN/m ，把梁的支座截面抗剪承載值調節為 1798.2kN ，以上數據均比原數據值大[15]

當對梁的正截面抗裂設計時，支座截面的裂縫等級為二級，在荷載效應標準中，符合條件： σ_ck- σ_pc=2.1N/mm²ptk ;在荷載效應準永久組合中，符合條件： σ_eq-σ_pc=-0.1N/mm²lt;0 。由于梁的跨中截面裂縫等級為三級[16-17]，在荷載效應的標準下， ω_maz=0.182lt;0.2mm ，對梁的斜截面展開抗裂設計時，裂縫等級是二級，取梁的支座截面重心展開計算，得到支座截面的應力結果，接著對于梁的跨中截面和樓板相交展開計算，得到梁的截面應力結果。

在荷載效應的標準組合中，預應力框架的主梁短期剛度為： β_s=9.721×10¹⁴N/mm² ，使用結構力學得到梁的跨中撓度為 ：f=42mm，f/L₀=1/445

根據上述過程實現預應力技術對樓板和梁之間粘合度的提升，提高建筑的安全性。

2.4粘結材料配比優化

在對建筑樓板和梁的粘結實驗中[18-19]，由于磷酸鎂水泥中細石和陶粒的配比不均勻，影響建筑樓板和梁的粘合結構程度，降低建筑的安全性，所以需要對磷酸鎂水泥重新配比，混凝土配比如表2所示。

由表2可以看出，將原料中的細石和陶粒的比例平均，以此收縮建筑樓板和梁的開裂情況，降低建筑的負荷，提高混凝土的保溫性能，有助于提高建筑的穩定性和安全性。

3 測試結果分析

為了驗證民用建筑樓板與梁的粘接構造設計優化與施工工藝研究的整體有效性，需要展開測試。

3.1 粘合結構強度測試

對優化后的建筑樓板和梁的粘結強度展開測試，表3為粘結強度測試結果。

由表3可以看出，隨著荷載質量的不斷增加，建筑樓板的粘合結構強度并沒有隨之下降，平均在92MPa ，證明在調整了粘結材料磷酸鎂水泥的配比和優化建筑樓板界面后，大幅度提升了建筑樓板和梁的粘合結構強度，提升建筑的耐用力，延長了樓板的壽命。

3.2 工藝穩定性測試

對改進的預應力方法展開穩定性測試，表4為穩定性測試結果。

由表4可以看出，經過優化后的預應力方法穩定性有所提升，隨著物體質量的增加，建筑樓板和梁之間的開裂值很小，平均在 5.2μm 左右，加強了建筑樓板和梁之間的粘合結構程度，提高建筑的安全性。

3.3 振動測試

在樓板和梁接設計與優化中，振動測試主要是用來評估樓板與梁粘接構造的動態性能。振動頻率值越小，證明建筑樓板和梁粘結構造的疲勞性能和耐久性越高，因此，對預應力技術方法、豎向布置改造方法和振動頻率改造方法的振動展開測試，測試結果如圖2所示。

由圖2可以看出，預應力技術方法的振動頻率相較于豎向布置改造方法和振動頻率改造方法較小，在 25Hz 左右，說明磷酸鎂水泥對于建筑樓板和梁的粘結具有一定的能力，提高了建筑的安全性能。

4結語

綜上所述，本文所提的預應力技術方法的粘合結構強度和穩定性等方面都優于豎向布置改造方法和振動頻率改造方法，其粘結強度值可以達到 92MPa 左右，證明在調整了粘接材料磷酸鎂水泥配比和優化了建筑樓板的界面后，可以實現對建筑樓板和梁的粘合結構優化，粘接材料優化，提升了建筑物的耐用性，延長了建筑樓板的壽命，增強了建筑物的安全性。

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