1、现浇钢筋混凝土无梁空心楼盖的工程应用分析 吕官记 福建商学院 摘 要： 现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖是在现浇钢筋混凝土实心板中按一定规则放置一定直径的永久性高强薄壁管而形成的一种新型楼盖。此种结构形式已在大空间的商场、图书馆、教学楼和大开间住宅等多高层建筑中得到了广泛的应用。主要研究了钢筋混凝土无梁空心楼盖的设计和实际工程应用, 通过利用 YJK 软件能有效简便建模, 对现浇钢筋混凝土空心楼盖有限元分析计算并配筋, 依据现场情况制定空心楼盖的施工工艺, 并根据后期应用反馈分析其优缺点。关键词： 现浇空心板; 混凝土空心楼盖; 工程应用; YJK 电算; 0 引言现浇钢筋混凝土空心楼盖是一种新型混
2、凝土楼盖技术。该技术是利用现浇混凝土空心内模的系列产品在现浇混凝土板中铸塑成内部空间承力单元, 形成传力明确的现浇混凝土双向网格肋的水平结构体系, 从而起到承受荷载的效果。现浇混凝土空心楼盖由现浇混凝土空心内模、现浇钢筋混凝土纵横肋梁和框架梁组成。目前, 我国仍以传统的钢筋混凝土结构与新兴的钢结构, 钢和混凝土组合结构的楼盖体系为主。从结构形式上, 可以大致分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖五种。其中单向板肋梁楼盖和双向板肋梁楼盖, 在实际应用中比较普遍, 因为它受力比较明确, 抗水平力作用也较好。其缺点是楼盖结构高度较大, 再考虑上管线布置和吊顶处理, 导致建筑
3、物层高较大。为了弥补梁板式楼盖体系结构高度太大的缺陷, 在建筑物层高受限制时, 常采用宽扁梁现浇楼盖。宽扁梁可降低层高, 但为了保证梁具有足够的抗弯刚度, 梁的宽度必须增大, 相应混凝土用量的增加, 会使楼盖的自重加大, 经济技术指标下降。而无梁楼盖顾名思义是在楼盖中不设梁, 大致可以分为无柱帽无梁平板楼盖和有柱帽无梁平板楼盖。前者优点是顶棚平整, 有光滑的底板, 支模方便。该楼盖体系的结构高度较小, 有效降低建筑层高, 而且能够很方便地布置管道。但是平板的跨度有限, 当跨度增大时, 可采用预应力减少挠度, 楼板的厚度由板的抗冲切承载力来控制。有柱帽的无梁平板楼盖结构特点与无柱帽的无梁平板结构
4、相似在柱帽处增加板厚能够提高抗冲切能力与结构的整体刚度, 增加楼板的跨越能力, 节省了钢筋用量。但是柱帽的支模比较复杂, 施工不便。而且两种楼盖都有同样的致命弱点, 即混凝土板的厚度太大, 造成自重加大, 工程造价也随之上升1。1 工程概况本工程为福州某商业综合体, 规模达 200 万 m, 其中商业一期总建筑面积达 23万 m, 定位为“泛假日城市标杆商业街区”, 是集欢乐主题乐园、时尚运动乐园、世界美食广场、婚纱摄影及文化创意等七大业态于一体的综合性城市广场。本工程为多层框架结构, 地下一层, 处于 7 度 (0.10g) 抗震区, 地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖, 其他层仍采用普通
5、钢筋混凝土楼板。现浇钢筋混凝土空心楼盖混凝土边梁 400mm700mm, 柱间暗梁尺寸 900mm400mm, 2015年主体竣工, 总体使用良好。2 结构平面布置由于房屋四周有围墙, 楼梯间有隔墙, 这些部位设计成普通梁不影响净高, 故除框架四周梁、楼梯间梁外, 其他部位不设框架梁, 按无梁空心楼板设计。根据开间及柱距 8400mm, 无梁空心楼板板厚采用 400mm。柱间设宽扁暗梁900mm400mm, 其宽度大于柱宽, 暗梁高度同板厚 400mm。柱与暗梁形成框架结构体系, 在结构整体计算及梁柱内力配筋计算时仍可采用框架结构的计算方法, 可采用用 TAT、SATWE 和盈建科等软件分析计
6、算。局部结构结构平面布置如图 1。内模采用带多向固定支架混凝土结构内模, 标准长度为 1000mm, 外径D=300mm, 横向净距 60mm, 顺管肋宽为 60mm, 横管肋宽为 100mm, 自重3.5kg。若现浇空心板上有墙时, 强中构造柱下的芯模要抽掉, 同时构造柱边与芯模边距不小于 100mm, 内模离墙、明梁边的最小距离不小于 100mm。局部空心楼盖内模布置图见图 2。3 构造要求(1) 现浇空心板无梁楼盖结构混凝土强度等级应不小于 C20, 本工程采用 C30。本工程因采用内模直径 D=300mm, 根据现浇混凝土空心楼盖结构技术规程6.1.4 条规定, h300+402=38
7、0mm, 取 400mm2。(2) 根据现浇混凝土空心楼盖结构技术规程6.1.9 条规定:空心楼板的纵向受力钢筋最小配筋率、温度收缩钢筋的配筋率应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010 的有关规定, 配筋率按空心截面的实际面积计算3。图 1 局部结构平面布置图 下载原图(板面配筋为双向 C10200, 图中所示为板面支座附加钢筋, 板底筋均为双向C10140) 图 2 局部空心楼盖内模布置图 下载原图(3) 其他构造要求应符合混凝土结构设计规范及建筑抗震设计规范要求。4 电算采用 YJK 在建模、上部计算、模板施工图三个模块中完成本工程的空心楼盖设计, 在楼板设计中采用楼板有限元计算
8、, 并按照柱上板带、跨中板带给出计算结果和楼板施工4-5。楼板施工图中设置了无梁楼盖菜单, 菜单的第一项是定义板带。操作是用多边形框出需要按照无梁楼盖设计的部分, 随后, 软件把框出部分自动划分出柱上板带和跨中板带。软件将按照板有限元方式计算无梁楼盖, 而且按照柱上板带和跨中板带方式给出内力和配筋6。5 施工工艺施工工艺流程如下:测量放线装平板模暗梁及空心楼板内模放线绑扎暗梁及板底钢筋水电预埋肋间钢筋网片绑扎安装空心楼板内模绑扎板面钢筋检查、验收铺设操作马道安装混凝土输送泵管浇捣混凝土混凝土养护拆除底板。现浇混凝土空心内模被吊至安装楼层排放前, 必须对其外观完好情况逐个检查, 现浇混凝土空心内
9、模盒体破损不得超过标准要求, 对有可能漏入混凝土物料者, 均需进行封补、填塞后, 方可铺设。混凝土的浇筑, 宜延芯模的纵轴单向进行;混凝土的塌落度宜取 1518cm, 且布料与振捣同步进行, 以保证肋间混凝土充填饱满, 无积存气囊、气泡。浇筑混凝土现浇混凝土空心楼盖时, 宜采用小型插入振动器 (3cm) 振捣, 不得将震动器直接触压芯模进行振捣7。6 使用效果及其优点与预制装配式楼盖相比, 具有整体性能好, 跨度大的优点;与普通肋梁楼盖相比, 具有不突出梁, 增加房屋净空, 简化施工的优点;与实心无梁楼盖相比, 具有自重轻, 跨越能力强的优点;与无粘结预应力实心楼盖相比, 具有节约材料, 降低
10、造价, 施工简便等优点。此种结构形式已在大空间的商场、图书馆、教学楼和大开间住宅等多高层建筑中得到了广泛的应用。经一年多的使用, 室内未发现超过 0.3mm 的裂缝, 具有良好的工作性能。在激烈的房地产竞争中, 现浇空心楼盖无论是在建筑功能还是经济上与普通混凝土有梁楼盖相比都具有很大的优势。6.1 适用的范围广对空间的灵活性和使用用途较高的建筑, 如宾馆、KTV、酒店式公寓等;大跨度和大空间的高层和多层建筑, 如商场、图书馆、工业厂房等;对隔音和保暖有特殊要求的建筑, 如机械工业厂房、冷库等。6.2 结构优势空心无梁楼盖与普通有梁楼盖相比, 首先, 有效地降低了竖向结构构件的高度, 增加了室内
11、的净空间, 使空间更开阔, 使用更加方便。与无粘连的预应力无梁楼盖、实心的无梁楼盖相比, 具有无柱帽、底板平整、开孔方便、吊挂不受影响和防火性能良好, 不会受到因为火灾使结构丧失应力而遭到破坏。其次空心无梁楼盖没有明梁, 建筑结构显得简洁轻巧, 改善了空间整体的视觉效果, 且由于可以根据需要任意分隔空间增强空间的灵活性更能突显该结构的功能优势。再次, 该结构的保温隔热、隔声性能显著, 让建筑从环保节能和私密性能得到提升, 使得建筑的综合品质得到提升。6.3 节约成本, 降低费用的优势(1) 空心无梁楼盖在结构的模板支设费用与普通有梁楼盖有较大的差异, 空心楼盖结构采用支平板模, 这种方法节约了
12、梁侧模板的支设费用, 同时减少模板损耗, 提高了施工进度, 进而缩短了施工工期减少施工设备的租赁费用和人工费用, 加快了资金的周转。(2) 采用空心无梁楼盖可以减轻楼盖自重, 节省了柱和基础造价。尤其是在地下结构中采用, 减少了基础深埋和基坑土方开挖量, 节省了基坑支护费。由于底板的平整, 降低了底板侧壁的水头比、钢筋含量, 减少了消防设施的用量, 节省了消防成本。6.4 施工优势空心无梁楼板的结构简单, 施工经济方便, 只须支设平模, 节约了梁侧模板的支护时间, 管道安装便利缩短了施工工期。参考文献1孙丹, 董鹏聪.无梁楼盖在实际工程中的应用分析J.城市建设理论研究, 2012 (33) .
13、 2现浇混凝土空心楼盖结构技术规程:CECS175-2006S.北京:中国建筑科学研究院, 2006. 3混凝土结构设计规范:GB50010-2010S.北京:中国建筑工业出版社, 2010. 4刘建明, 申星煜.现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖的有限元分析J.沈阳大学建筑大学学报, 2007, 23 (4) :572-575. 5王世坤.浅谈地下室无梁楼盖结构设计分析J.江西建材, 2015 (9) :33-36. 6王茂, 杨建军.现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖的虚拟交叉梁分析法J.长沙铁道学院学报, 2003, 21 (2) :40-44. 7张会斌, 张昀青.现浇空心无梁楼盖工程实例J.建筑技术, 2002, 22 (12) .
