研究背景

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方向。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。

近日，法国洛林大学Firas AL MAHMOUD等在ENGINEERING Structure and Civil Engineering期刊上发表了题为“Next-generation sustainable voided slabs with steel sheets and spiral plastic fiber reinforcement: Experimental and analytical investigation”的最新成果，研究提出“钢板+螺旋废塑料纤维”组合空心楼盖方案，实现了多项关键突破。

研究挑战

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、施工简便的楼盖体系，以降低造价、缩短工期，适配装配式建筑规模化推广。

图1.螺旋废塑料纤维

研究突破

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. 承载力大幅提升：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。

图2.楼盖的制备

图3.试验测试及仪器设备布置

图4.矩形凸起-交叉钢筋的脱粘：基于分析研究的脱粘情况

研究意义

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，契合绿色建造发展方向。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）

相关论文信息：https://journal.hep.com.cn/fsce/EN/10.1007/s11709-026-1269-9