1、 1现浇混凝土隔层楼板的设计与施工研究胡 福 洪 ，刘益明，朱家 帅，杨勇，康宁（武汉工业学院 土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430223）【摘 要 】 近年来随着房价不断攀升，开发商的挑高空间成为一大卖点，隔层的需求日益广泛。现浇混凝土隔层楼板以其较好的使用性能作为隔层方案的首选。本文经过大量的调查研究，针对常见尺寸的现浇混凝土隔层楼板进行了两类极限状态的设计计算，并对施工关键技术进行了阐述，对施工单位的隔层方案进行了优化，保证了现浇混凝土隔层的安全性和经济性。【关键字】 现浇混泥土；隔层；配筋；植筋；锚固； 1 引 言近年来房价攀升让居民认识到了充分利用建筑空间的重要性。 “赠送面积”成
2、为众多楼盘的最大卖点之一，赠送入户花园、大露台、大飘窗、地下室、挑高空间等形式多样。网上调查显示：在这些赠送面积的形式里，“挑高空间”为业主接受程度居第二；LOFT也成为年轻人特别青睐的户型。坡屋顶的住宅和别墅，层高渐变，有较大的可利用空间；还有一些商用门面房，层高达 5.57m。业主购买挑高空间会通过隔层的方法获得更大的使用面积，在建筑内增加隔层需求越来越大。2 隔层方案的选择目前隔层的方法主要有两种：混凝土现浇隔层、钢结构隔层。钢结构施工比较方便，施工周期短，施工场地也较干净。但它的缺点也非常明显，隔音、防震动和防腐蚀性能相对较差，尤其处于潮湿位置的厨房和卫生间，防腐防锈问题比较严峻。钢结
3、构隔层总厚度也较大一些，也即净空高度略小。混凝土现浇法做隔层需按设计方案进行支模、绑扎钢筋、浇混凝土和养护拆模。优点是隔音、防震动和防潮的性能相对好得多，寿命长，且隔层厚度比钢结构薄，也可省去吊顶，费用可能要少一些。缺点是施工周期长，施工环境脏，技术性强。综合考虑以上两种方案，业主一般选择混凝土现浇法的较多。现浇混凝土隔层楼板对设计和施工的要求较高，专业性强，目前隔层施工行业状况比较混乱，隔层施工凭经验，没有可靠的依据，有的缺少安全性，有的安全度配置不合理，有的虽然具有安全性但是不经济。隔层事故引发的纠纷也时有发生。业主一般认为钢筋越多越好，事实并非如此。3 现浇混凝土楼板的设计计算对武汉市有
4、隔层需要的现场调查，发现常见隔层楼板的跨度在 2.05m 之间，根据现场情况，选择合理的结构布置方案，并确定构件截面尺寸、计算配筋，承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计计算，既满足安全适用，又满足经济方便施工。表 1 针对现浇楼板的常用尺寸，对双向楼板进行配筋设计。设计计算采用手算和电算两种方法，电算用 Tssd08 For 2008 进行，两种方法计算结果误差在 3%左右，结果吻合。本计算结果现浇板均按四边简支，对跨中截面配筋偏于安全。根据刚度要求，2m 和 3m 板板厚取为80mm，4 米板板厚为 100mm，5 米板板厚为120mm。混凝土强度等级为 C30，钢筋采用 HRB335。
5、 2表 1 现浇楼板设计计算结果板跨X板跨Y计算配筋X实际配筋X计算配筋Y实际配筋 Y挠度限值 mm计算挠度mm裂缝限值mm裂缝 Xmm裂缝 Ymm2 66 251 66 251 10 2.227 0.3 0.0151 0.01512.1 72 251 66 251 10 2.452 0.3 0.0163 0.01512.2 78 251 67 251 10 2.674 0.3 0.0176 0.01522.3 83 251 67 251 10 2.891 0.3 0.0189 0.01522.4 89 251 67 251 10 3.103 0.3 0.0201 0.01522.5 94 2
6、51 66 251 10 3.308 0.3 0.0213 0.01512.6 99 251 66 251 10 3.51 0.3 0.0225 0.01502.7 104 251 65 251 10 3.702 0.3 0.0235 0.01492.8 109 251 65 251 10 3.887 0.3 0.0246 0.01482.9 113 251 64 251 10 4.066 0.3 0.0256 0.01463 118 251 63 251 10 4.24 0.3 0.0266 0.01443.1 122 251 62 251 10 4.404 0.3 0.0275 0.014
7、23.2 126 251 62 251 10 4.561 0.3 0.0282 0.01403.3 130 251 61 251 10 4.708 0.3 0.0292 0.01383.4 133 251 60 251 10 4.85 0.3 0.0300 0.01363.5 137 251 59 251 10 4.984 0.3 0.0303 0.01343.6 140 251 58 251 10 5.112 0.3 0.0329 0.01323.7 143 251 57 251 10 5.232 0.3 0.0366 0.0133.8 146 251 56 251 10 5.346 0.3
8、 0.0401 0.01283.9 149 251 55 251 10 5.454 0.3 0.0434 0.012624 151 251 55 251 10 5.557 0.3 0.0466 0.01243 150 251 150 251 15 11.274 0.3 0.0454 0.04543.1 159 251 151 251 15 12.045 0.3 0.0566 0.04663.2 169 251 152 251 15 12.795 0.3 0.0674 0.04763.3 178 251 153 251 15 13.536 0.3 0.0781 0.04833.4 186 251
9、 153 251 15 14.274 0.3 0.0886 0.04863.5 195 251 153 251 15 14.987 0.3 0.0988 0.04863.6 204 251 152 251 15 15.708 0.3 0.1089 0.04823.7 212 251 152 251 15 16.408 0.3 0.1188 0.04763.8 220 251 151 251 15 17.095 0.3 0.1285 0.04693.9 228 251 151 251 15 18.356 0.3 0.1379 0.0464 236 251 150 251 15 19.997 0.
10、3 0.1469 0.04524.1 244 251 149 251 15 21.661 0.3 0.1559 0.04394.2 251 251 148 251 15 23.252 0.3 0.1645 0.04264.3 258 279 147 251 15 22.871 0.3 0.1414 0.041434.4 266 279 146 251 15 24.286 0.3 0.1488 0.0399 34.5 272 279 144 251 15 25.642 0.3 0.1559 0.03844.6 279 279 143 251 15 26.943 0.3 0.1627 0.0374
11、.7 286 314 142 251 15 25.785 0.3 0.1349 0.03534.8 292 314 140 251 15 26.902 0.3 0.1406 0.03364.9 298 314 139 251 15 27.975 0.3 0.1461 0.0325 304 314 138 251 15 29.007 0.3 0.1514 0.0325.1 309 314 136 251 15 30.026 0.3 0.1566 0.03075.2 315 314 135 251 15 31.007 0.3 0.1616 0.03045.3 320 335 134 251 15
12、30.397 0.3 0.1471 0.03015.4 325 335 132 251 15 31.259 0.3 0.1515 0.02985.5 330 335 131 251 15 32.091 0.3 0.1556 0.02955.6 335 335 130 251 15 32.895 0.3 0.1597 0.02925.7 340 359 158 251 15 31.928 0.3 0.1433 0.02895.8 344 359 127 251 15 32.635 0.3 0.1468 0.02865.9 349 359 125 251 15 33.319 0.3 0.1502
13、0.02836 353 359 124 251 15 33.981 0.3 0.1534 0.0284 223 251 223 251 20 20.796 0.3 0.1358 0.13584.1 233 251 224 251 20 21.87 0.3 0.1483 0.13714.2 243 251 225 251 20 22.893 0.3 0.1603 0.13844.3 253 279 226 251 20 22.089 0.3 0.1412 0.13934.4 263 279 226 251 20 23.028 0.3 0.1518 0.14014.5 273 279 227 25
14、1 20 23.967 0.3 0.1624 0.14054.6 283 314 227 251 20 23.606 0.3 0.138 0.14054.7 293 314 227 251 20 25.713 0.3 0.1468 0.14054.8 302 314 226 251 20 27.917 0.3 0.156 0.13994.9 312 314 226 251 20 30.05 0.3 0.1649 0.13935 321 335 225 251 20 30.531 0.3 0.1537 0.13865.1 330 335 224 251 20 32.528 0.3 0.1619
15、0.13765.2 339 359 223 251 20 32.647 0.3 0.149 0.13665.3 348 359 223 251 20 34.396 0.3 0.1561 0.13575.4 357 359 222 251 20 36.155 0.3 0.1631 0.13445.5 365 386 220 251 20 35.798 0.3 0.1484 0.1335.6 373 386 219 251 20 37.369 0.3 0.1546 0.13165.7 381 386 218 251 20 38.888 0.3 0.1605 0.13035.8 390 392 21
16、7 251 20 39.956 0.3 0.1873 0.12875.9 397 402 215 251 20 40.642 0.3 0.16 0.12746 405 419 214 251 20 40.702 0.3 0.1531 0.12535 307 314 307 314 25 28.673 0.3 0.1641 0.16415.1 318 335 308 314 25 28.415 0.3 0.1555 0.16535.2 329 335 309 314 25 29.504 0.3 0.1655 0.166455.3 341 359 310 314 25 30.537 0.3 0.1
17、544 0.1674 45.4 352 359 311 314 25 33.275 0.3 0.1638 0.16825.5 363 386 312 314 25 33.956 0.3 0.151 0.16895.6 374 386 312 314 25 36.44 0.3 0.1594 0.16935.7 385 386 312 314 25 38.947 0.3 0.1678 0.16935.8 395 402 312 314 25 40.07 0.3 0.1634 0.16935.9 406 419 312 314 25 41.013 0.3 0.1584 0.16926 417 419
18、 311 314 25 43.332 0.3 0.166 0.1687通过计算发现跨度大于 4m 时楼板挠度普遍超标，可以采用施工过程中“起拱”解决，一般工程中楼板起拱 12。下面结合东西湖区金银湖假日港湾北 E区 9 栋 3 号别墅实际工程进行相关的分析。工程相关计算资料如下：（1）几何参数计算跨度: Lx = 4800 m; Ly = 4650 mm板厚: h = 110 mm（2）材料信息混凝土等级: C30 fc=14.3N/mm 2 ft=1.43N/mm2 钢筋: HRB400，fy = 360 N/mm 2 Es = 2.0105 N/mm2通过弹性理论计算得出双向板配筋面积：X
19、 方向：As=210 mm 2；设计配筋8200, 实配面积 251 mm2；Y 方向：As=222 mm 2；设计配筋8200, 实配面积 251 mm2；该工程现场配筋为：X、Y 方向均为双层10200 ，实际面积 786 mm2 。通过计算比较得出优化后的用钢量只有该工程的经验用钢量的 32%，加上构造筋综合考虑，优化后的每平米的用钢量一般可以节约 50%以上，对于施工单位有可观的经济效益。4 现浇混凝土楼板的植筋技术增加隔层是对原结构的改造，后施工的混凝土楼板与原结构能够形成整体，共同工作主要取决于新旧结构的连接节点。植筋是目前采用比较普遍而且效果最好的方法。植筋技术的关键在于选择好的
20、植筋胶，开孔的深度，洞孔的干净度和植筋的深度。锚固植筋技术作为一种新型的锚固施工技术，不仅具有施工方便、工作面小、工作效率高的特点，而且还具有适应性强、适用范围广、锚固结构的整体性能良好、价格较低廉等优点。4.1 植筋锚固拉接筋施工技术的优点1.设计的灵活性：根据需要可以在钢筋混凝土结构的大多数位置，根据结构受力特征而设计墙体拉接筋的数量及规格。2.可靠性优于预埋件，承载力大。YZJ-2植筋锚固型结构胶的技术指标为：（1）约束拉拔条件下植筋锚固长度 175mm25 钢筋与C30 混凝土的粘结强度11Mpa；（2）胶体抗压强度 70Mpa；（3）胶体抗拉强度 30Mpa；（4）胶体抗折强度 50
21、MPa。该参数显示植筋的粘结强度产生的抗拔力完全大于钢筋的屈服时的拉力。3.造价相对较低：以应用植筋技术的框架柱与填充墙之间的拉接筋（6）为例。经过施工单位使用情况调查，每公斤结构植筋胶可植近 100 根拉接筋，目前虽然钢材价格飞涨,但是植筋所用结构胶成本每根约 1.1元，由于植锚拉接筋工艺简便，一般操作工都可以施工，每个工日至少可植 5060 根，每根钢筋综合成本也就在 3 元，与预埋件施工方法比相对便宜，而且钢筋位置准确。4.2 植筋锚固技术施工工艺植筋胶的使用可简要归纳为三个步骤：（1）预处理：锚固前，在混凝土构件上钻孔，清除孔内粉尘、积水并烘干钻孔内壁，钢筋表面除锈去污、糙化。 （2）
22、配胶：根据气温及施工要求，按组份 A:组份 B 为 4:1 重量比例配制胶，用电动搅拌机搅拌均匀（胶体颜 5色均一） ，将胶注入孔内（胶量应为钻孔体积的 2/3 以上） 。 （3）锚固：将锚固件插入孔内，务必在胶体固化前避免扰动锚固件，以免影响锚固效果。另外在配胶的时候也要注意用胶量与钢筋大小、钻孔深度之间的关系，一般钻孔深度在 10d15d 范围之间可达到设计要求，表2 列出 YZJ-2 植筋锚固型结构胶技术参数。表 2 植筋推荐用量表 序号 钢筋直径（mm） 钻孔直径（mm） 钻孔深度（mm）用量（g/根） 每公斤胶可植钢筋根数 1 6 10 90 9.2 1082 8 12 120 13
23、 753 10 14 150 24 424 12 16 180 33 315 14 20 210 68 156 16 22 240 87 127 18 24 270 100 108 20 25 300 110 99 22 28 330 144 710 25 32 375 204 411 30 34 450 330 3具体施工中可根据下式计算用胶量：1.2（D2-d2）h1.7n式中：D钻孔半径；d钢筋半径；h钻孔深度；n钢筋数量（1)现浇混凝土植筋工艺流程：拉接筋锚固施工图纸 定位 钻孔 清孔 注胶 除锈后在钢筋上标记埋深尺寸 植入钢筋 保证足够的时间固化并防止流胶 现场检测固化效果 检测合格
24、 结构表面凿毛处理 清洁表面 砌筑墙体结构。 （2)施中应注意的问题：按图纸要求定位布孔。钻孔与结构件表面垂直，孔径比钢筋直径大5左右，注意钻孔位置应避开结构内钢筋，不可切断受力主筋，一般采用钢筋探测仪定位。钻孔时应对孔壁进行干燥处理。用压缩空气清干净尘土，不能用水洗，钢筋表面应除锈，不能存在浮锈或油污。从孔底开始注胶，待注胶达到 80以后即将钢筋缓缓旋入孔中，以表面稍有溢出为宜，整个植筋过程应连续进行。胶凝固硬化前拉接筋不得施加荷载。在潮湿的混凝土中锚固拉接筋时，干燥后再施工，硬化时间应加倍。可以看出在混凝土结构上锚固拉接筋已不必再进行大量的开凿，而只需在植筋部位钻孔后，利用锚固剂作为钢筋与
25、混凝土的粘合剂就能保证钢筋与混凝土的良好锚固粘接，从而减轻对原有混凝土结构构件的损伤，也减少了工程量。所以对于用在构件与梁柱结合部时从节约投资、减少施工难度、缩短工期等方面考虑，采用植筋方法施工更实用、有效。所以在现浇混凝土隔层楼板的我工程上采用植筋方法具有很好的效果。5 结论（1）现浇混凝土隔层楼板是较好的隔层方法；（2）本文提供的现浇混凝土隔层楼板设计计算结果和施工工艺要求有科学依据，而且切实可行，符合安全经济的要求。（3）后期将进一步完善制作成方便使用的标准图，提供给隔层施工单位和业主作为参考。参考文献：【1】 建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2001). 6【2】 混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002).【3】 混凝土结构加固设计规范(GB50367-2006).【4】 混凝土结构后锚固技术规程(JGJ145-2004).【5】 混凝土结构与砌体结构设计.中国建筑工业出版社，2008 年 11
