传统预制空心楼盖通常依赖预应力工艺,施工复杂、成本偏高,且普通钢筋混凝土楼盖自重大、材料消耗多,不符合低碳建造的发展趋势。当前建筑结构正朝着轻量化、工业化、低碳化发展,再生材料在结构构件中的应用不足,废旧塑料资源化利用缺少工程化应用路径,同时楼盖在受剪性能、界面粘结与延性控制方面仍存在技术短板,难以同时满足大跨度、高效率与绿色环保要求。
空心楼盖的核心难题集中在三点:一是孔周应力集中易引发剪切破坏,界面粘结不足导致钢板与混凝土协同工作性能不佳;二是传统配筋方式延性有限,开裂后变形与耗能能力弱;三是再生塑料纤维在结构楼盖中的应用缺乏充分试验依据,性能与稳定性不明确。此外,行业亟需无需施加预应力、可兼做模板、实施工程简单方便的楼盖体系,以降低造价、缩短工期,适配装配式建筑规模化推广。
本研究创新性提出钢板兼作模板与配筋、螺旋废塑料纤维增韧、新型抗剪连接件强化的组合空心楼盖体系,实现关键性能突破。
1. 承载力大幅度的提高:极限荷载达370kN,较实心楼盖提升约50%,较传统空心楼盖提升近60%。
2. 界面与剪切性能优化:竖向与水平方向的脱粘量较无连接件的板降低60%以上,有效缓解孔周应力集中。
3. 延性与耗能显著改善:螺旋废塑料纤维使延性比提升25%、耗能能力提升超40%,裂缝宽度明显减小,破坏更温和。
4. 数值与试验高度吻合:有限元模拟误差控制在承载力1%、挠度5.7%以内,模型可靠且可推广。
该技术以低碳材料+高效构造实现楼盖性能升级,推动再生塑料在结构工程中的规模化应用,降低混凝土用量并优化钢材的利用效率,契合绿色建造发展趋势。钢板一体化配筋与无需预应力施工,简化了工艺、降低了成本,提升了装配式楼盖的工业化水平。其高承载力、高延性与优良裂缝控制能力,可满足多层建筑大跨度、轻量化使用需求,为建筑结构提供可持续、高性能、低成本的新型解决方案,兼具工程实用价值与环保效益。(来源:EngineeringJournals微信公众号)
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