叠合板脱模起吊力影响因素研究

郭扬

（1.江苏建筑职业技术学院建筑智能学院，江苏 徐州 221116；2.江苏省现代建筑工业化技术工程实验室，江苏 徐州 221116；3.徐州市建筑结构安全与检测重点实验室，江苏 徐州 221116）

国家在大力推动建筑产业工业化[1]，装配式建筑可以适应当今中国劳动力成本逐渐增加的趋势，同时提升建筑质量、提高施工效率、节约建筑材料、节能减排、缩短工期、有利于施工安全、便于冬季施工，符合可持续发展的理念。

楼板是建筑中使用频率较高的构件，装配式建筑的楼板从预制率可以分为现浇楼板、全预制楼板、叠合板，现浇楼板由于没有预制，在装配式建筑中仅仅在首层、管线分布较多的楼板、不规则楼板等少数情况，全预制楼板因为抗震性能不足也很少使用，叠合板是预制层和现浇层叠合的楼板，预制层本身就是现浇层的模版，平衡了预制和现浇的优缺点，在装配式建筑中应用最多。目前最为常见的叠合板生产方式是在钢模流水线上生产，一般要求混凝土强度达到50%拆模[2]，通过起吊装置脱模，再经过表明处理、质检修补、堆场对方，最后在施工现场使用。其中一个关键步骤是脱模，脱模起吊力显然要超过自重，但超过的比例对于生产成本有重要影响,所以研究脱模过程对于控制装配式建筑的成本有重要意义。

关于脱模起吊力的研究较少，吴二军[3]的实验表明脱模力为自重的1.4倍左右，分析了脱模过程中的板与模台的粘结力，指出养护收缩会造成板外部粘结力降低，也承认数据相差较大，需要进一步仔细分析。于慧[4]用理论计算与数值模抵相结合的方法对最具代表性的两点吊和三点吊进行抗拉、抗弯、抗裂强度验算。王嘉伟[5]分析了吊点的最佳位置和最佳起吊方式。本文分析了三种影响因素对于起吊力的影响，并分析数据表明，《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）对于起吊力的估计较为粗略，没有精确估计不同类型叠合板的起吊力。

1 实验介绍

吊装试验在龙信集团下属的预制构件厂进行，试验时间为2017年8月27日到2017年9月1日。现场情况如图一所示。实验中模台表面光滑平整，去除残余混凝土以及浮灰，涂脱模剂以减少阻力，混凝土易于从模板脱离，同时保护模版防止锈蚀和变形。

叠合板的规格有（单位mm）3420×1560、2920×2120、3720×2320、2020×1220、3520×2910 等，脱模前养护龄期从24小时到60小时不等，粘接条件分为粘四边模板和不粘四边模板，共84组数据，包含板的自重和起吊力。

图1 叠合板生产流水线

图2 脱模示意图

2 实验内容

实验研究了尺寸效应、养护时间、粘结条件对起吊力的影响。定义起吊力增大系数K=T/G，其中T是起吊力，G是自重，显然K的大小反映了起吊力与自重的比例，K的大小反映了附加成本的大小，K的大小对于控制施工成本具有重要意义。

f（θ|x1，x2，x3，…，…，xn）

2.1 尺寸效应的影响

土木工程中存在明显的尺寸效应，比如在混凝土强度标准中考虑尺寸效应：我国抗压强度标准试件是边长150mm的立方体（以及美国日本等国抗压强度标准试件是高300mm直径150mm的圆柱体），当采用其他尺寸的试件，混凝土破坏过程和形态虽然相同，但是强度因为尺寸效应而有所差别，需要折算后考虑。

本实验对不同尺寸的叠合板起吊力进行了实验，一般情况下叠合板都作为一个房间的主要楼板部分，建筑面积较大，但也有特殊情况采用小尺寸叠合板，以5m2作为标准，面积超过5m2且自重超过700N为为大尺寸构件（如4120×2535的板面积为10.44m2），面积不超过5m2或尺寸自重小于700N为小尺寸构件（如2020×1220的板面积为2.46m2），尺寸具体具体情况见表1。

表1 叠合板尺寸明细

产生波动性的因素如起吊点受力不平衡、混凝土的非均匀性、模台不够平整等，在小尺寸构件上体现的更为明显，所以如图所示结果中，辅助直线为规范规定的1.5倍，大尺寸构件的起吊增大系数几乎都在1.5之内，集中趋势很明显，而小尺寸构件的起吊增大系数离散性较大，有较多数据在辅助直线之外，也即起吊力超过1.5倍自重。

图3 不同尺寸构件起吊力对比图

2.2 养护龄期的影响

养护龄期会影响起吊力，龄期越长混凝土的强度越高，更加容易脱模。在《混凝土结构设计规范》中明确规定强度标准值测试在28d龄期，也考虑了龄期对混凝土强度的影响。叠合板的正常龄期是2d（48h），本次实验的叠合板龄期从28h到76h不等，具体分布如表2所示。

表2 叠合板龄期明细

从实验结果可以明显看出龄期超过两天的叠合板起吊力增大系数较小，且起吊力较为稳定，几乎都在辅助直线（自重的1.5倍）之内，而龄期不足的试件离散型极大。

图4 不同养护时间构件起吊力对比图

2.3 粘结条件的影响

脱模时如果有多余的粘接条件，显然会影响起吊力，为了避免多余的连接，实际中一般拆除边膜，仅有少数构件没有拆除边膜,实验结果如图5。

图5 不同粘结条件构件起吊力对比图

2.4 综合各种情况

总体上，《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）对于起吊力的估计不够精确。装配式建筑在中国处于迅速发展阶段，规范大多谨慎规定以保证安全性。经过大量实践，充分证明脱模起吊力设置为不小于1.5倍自重过于笼统，不详细分类造成了施工成本的增加和动力的浪费，如养护时间超过48h的试件脱模起吊力几乎都在自重1.4倍之内，规范采用1.5倍增加了施工成本。而美国预制与预应力协会制定的PCI规范[6]中详细区分了8种情况如表3，对于脱模起吊力的估计较为精准。香港规范 Code of practice for precast concrete construction[7]中脱模吸附力起初取值与PCI的规范完全相同。

图6 各种情况下的叠合板起吊力

表3 PCI规范对于起吊力增大系数

3 实验结论

①大尺寸叠合板脱模起吊力较为稳定。实验中面积在5m2以上且自重在700N以上的大尺寸叠合板脱模起吊力集中，几乎都在自重1.5倍之内；小尺寸构件脱模起吊力较为离散，偏差较大。

②叠合板养护时间越长约会节省起吊力。实验中养护时间在48h以上（两天）的叠合板脱模起吊力较集中，全部在自重1.4倍之内；养护时间在48h之内构件脱模起吊力较为离散，偏差较大。

③粘结条件越简单越会降低起吊力；实验中没有粘贴边膜的叠合板脱模起吊力较为集中，大部分都在自重1.2倍之内；粘贴边膜的叠合板脱模起吊力非常离散，偏差较大。

④综合所有试件表明，现行规定对于脱模起吊力估计过大，比如养护时间超过48h所有起吊增大系数小于1.4，现行规定脱模起吊力不宜小于自重1.5倍并且只规定了两种情况下的细则，可以参照美国和香港规范规定多种细则，详细分类可以更加精确的估计脱模起吊力，降低施工成本。