現(xiàn)澆鋼筋混凝土空腹樓蓋在智慧新城中的應用

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摘要 佛山智慧新城啟動區(qū)4區(qū)首層應用了空腹樓蓋技術(shù)，降低了結(jié)構(gòu)高度，減少投資成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。 

關(guān)鍵詞 空心模 肋梁 節(jié)約成本 抗裂性能 重荷載  中圖分類號：tu37文獻標識碼：a 文章編號：  一、工程概況  佛山智慧新城啟動區(qū)總用地面積約2700畝，其中啟動區(qū)的建設用地約500畝，工程建筑面積共約100萬m²。四區(qū)以都市產(chǎn)業(yè)型研發(fā)中心為主，并設計了集合了餐飲、會議、宴會等能功能于一身的服務中心，為整個啟動區(qū)提供必要的服務設施。包括高層研發(fā)中心6棟，層數(shù)16～23層，地下車庫一層1.3萬m²，標準跨度8.4mx8.4m,由于室外部分有覆土1.0～1.5m厚，同時考慮消防車荷載組合，荷載組合設計值高達60kn/ m²,經(jīng)比對分析，如按以往普通樓蓋設計，達不到節(jié)省空間、造價降低，因此采用了現(xiàn)澆混凝土空腹樓蓋設計。  四區(qū)空腹樓蓋范圍如圖一：    圖一  二、空腹樓蓋設計及計算分析  本工程地下室層高4.4m，柱網(wǎng)為8.4mx8.4m,樓板厚度為600mm,空腹塊厚度為400，上混凝土厚度120mm，下混凝土厚度80mm,主肋截面為540mmx400mm, 邊肋截面為250mmx600mm, 次肋截面為160mmx600mm,混凝土材料均為c35，空腹采用了輕質(zhì)填充材料為內(nèi)膜箱體，箱體表面處理加強隔離層起保護與防水作用，頂部或底部的表面加強層用以抵御施工時的外力破壞及抗浮荷載。  空腹樓蓋截面大樣如圖二：  圖二  （一）板厚的確定  空腹樓蓋樓板的板厚即密肋梁高。對于框架梁為明梁空腹樓蓋雙向板，一般板厚取跨高比約為1/35，對于框架梁為暗寬扁梁的雙向板，其板厚一般取與暗框架梁的高度相同，板厚約為1/30。對于預應力bdf空腹樓蓋樓板，在框架梁或密肋中施加預應力鋼絲，也可以在框架梁和密肋中同時施加預應力鋼絲，其樓板的厚度可在非預應力bdf空腹樓蓋樓板厚度的基礎(chǔ)上再減薄1/10跨高比。  空腹樓蓋樓板的厚度與跨度的比值（h/l），應根據(jù)邊支承板和柱支承板的不同情況、荷載大小確定。  （二）樓板計算  空腹樓蓋樓板自重包括密肋梁、密肋上翼緣保護層、bdf箱體構(gòu)件自重之和。  對空腹樓蓋樓板可用結(jié)構(gòu)計算程序把密肋梁作為“工”字形截面交叉梁分析，當每跨密肋梁數(shù)較多（≥10根）時也可按截面抗彎剛度等價原則將離散的密肋梁結(jié)構(gòu)連續(xù)化，模擬成等厚的板來分析。但當密肋梁上作用有較大集中力時，及分析板對邊梁的扭矩作用時宜用交叉梁法計算。  （三）有限元驗證分析  本工程空腹樓蓋設計采用了有限元軟件abaqus對模型進行了彈塑性分析，混凝土采用損傷彈塑性實體單元，鋼筋采用彈塑性線單元模擬，當單元應力超過材料的屈服應力時其剛度退化，其原來承擔的力由周邊單元承擔。  通過對比abaqus彈塑性分析結(jié)果和常用計算方法的結(jié)果，我們得出如下差異：  直接設計法（即經(jīng)驗系數(shù)法）：具體的分配系數(shù)見規(guī)范，計算方法同普通現(xiàn)澆板，只是分配系數(shù)上有些差別，該方法的計算結(jié)果偏差較大，可能引起局部特別是柱頂部分了裂縫開展過寬。  等代框架法：現(xiàn)澆混凝土空腹樓板等代框架法計算的原則同普通板，但等代梁的輸入方面有所差異，在空腹結(jié)構(gòu)中等代梁是以等厚度、等剛度的原則建模輸入的，該方法計算結(jié)果與abaqus彈塑性分析較為接近，可作為結(jié)構(gòu)形式簡單的小面積樓板計算。  一般有限元分析方法：設計軟件可以采用pkpm、strat軟件等現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設計軟件等。與結(jié)構(gòu)實際情況相符，與abaqus彈塑性分析結(jié)果一致性很高，可以設計一般復雜空腹樓板。  三、施工控制  在智慧新城空心樓蓋施工過程中，首先鋪設底模板，要求底模板平整，以免影響板底觀感。根據(jù)設計圖將樓板密肋的位置在底模上用墨線彈出，然后綁扎板底鋼筋，綁扎密肋鋼筋，擺放墊塊，安置填充箱體前，應將底模清掃干凈。放置墊塊，以保證板底厚度。為避免在澆筑混凝土時，內(nèi)膜箱體受到浮力和振島作用，內(nèi)膜會上移，需要采取抗浮措施，否則會嚴重影響樓板的施工質(zhì)量。綁扎面筋及支座附加筋，做好隱蔽工程檢查，內(nèi)膜箱體位置偏差不得大于5mm。  內(nèi)膜箱體損壞，出現(xiàn)破環(huán)及時更換，在內(nèi)膜箱體安裝和混凝土澆筑前，嚴禁將施工機具等直接放置在內(nèi)膜箱體上。由于空心樓板的密肋寬度及面層均較小，混凝土骨料最大粒徑以16mm適宜?；炷恋臐仓捎帽靡淮螡仓尚?。  由于內(nèi)膜箱體的位置對于保證工程質(zhì)量非常重要，混凝土空心樓蓋施工時對鋼筋、內(nèi)膜和預埋設施位置要求更高。內(nèi)模的位置準確和整體順直對于滿足設計條件非常重要。過大偏差將導致板頂厚度、板底厚度不能滿足設計要求，板的承載力受到影響。  四、總結(jié)  以智慧新城現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓板的設計為例，與普通有梁樓板相比有如下特點，結(jié)構(gòu)剛度和抗震性能大大提高；樓層凈空減省了500mm,含鋼量節(jié)省了35%，混凝土節(jié)省了12%，管線布設方便，直徑20mm的管線可在密肋梁內(nèi)自由穿插、布置方便；樓板的空心率高，大幅度減輕了樓板那的結(jié)構(gòu)自重；隔熱性能好、隔音效果提高；樓板上樓層各處均可承受隔墻，可以任意間分區(qū)。  通過本工程空腹樓蓋的應用，總結(jié)出以下優(yōu)點：  1、適用范圍廣  現(xiàn)澆空心樓蓋體系適用于各種跨度和各種荷載的建筑，特別適用于大跨度和大荷載、大空間的多層和高層建筑，如商業(yè)樓、辦公樓、圖書館、展覽館、教學樓、車站、多層停車場等大中型公共建筑，也適用于賓館、娛樂設施、大開間住宅等民用建筑，更適合用于多層和單層工業(yè)廠房、倉庫、車庫等。  2、節(jié)省材料  與一般樓體比較，鋼筋砼造價降低5%，模板損耗減低5%，節(jié)省豎向水、電、電梯、空調(diào)、內(nèi)墻外裝飾費用10%—15%。  3、空間靈活間隔  樓面平板有利于房間靈活隔斷，適用于大開間布置，如使用大開間住宅時，只用固定衛(wèi)生間和廚房，分戶墻、其他房間由住戶自行設計布置。  4、節(jié)省裝修費用  由于樓板下無梁、無柱帽、房間無需吊頂，節(jié)省吊頂裝飾和吊頂更新費用。  5、使用功能優(yōu)良  與一般的平板、無梁板相比，無柱帽，實現(xiàn)真正的平板，無凸出部位。空心樓板的剛度大，變形小，抗震性能好。  6、綜合造價低  本項技術(shù)的土建工程費用與一般的鋼筋砼結(jié)構(gòu)基本持平與一般的平板結(jié)構(gòu)體系、實心無梁板相比，降低的費用。  7、提高凈空高度  每層減少梁高0.5米左右，提高了凈空高度，有利于水平管線，空調(diào)的安裝。  8、施工經(jīng)濟方便  與普通梁板結(jié)構(gòu)相比，減少了模板的損耗，減少了支、拆模板的人工費，施工簡便，可節(jié)省工期1/3，降低施工成本。與無粘結(jié)預應力梁樓蓋相比，不需張拉，一次成形，施工快捷方便。  同需要改進幾點設計要點：  1、柱截面尺寸不宜太小，應滿足沖切要求，且板厚不宜小于跨度的1/25。  2、節(jié)點區(qū)梁布置方式，多梁優(yōu)于單梁布置，主次梁布置能共同工作，大大減小節(jié)點裂縫開展，節(jié)點區(qū)應采用彈塑性或者彈性單元計算，不應采用剛性假定，避免節(jié)點區(qū)剛度失真。  3、節(jié)點區(qū)鋼筋面筋宜大于直徑14，底筋大于直徑12，間距不大于100mm。  4、節(jié)點區(qū)的框架梁應全節(jié)點設置加密箍筋，箍筋肢距不大于200mm。  5、空腹樓板配筋率需滿足最小配筋率，肋梁部分縱筋可參與受力，空腹樓板上下板厚不宜小于60mm。  6、空腹樓板混凝土標號不宜小于c30，提高混凝土標號對減少節(jié)點損傷防止裂縫開展起重要作用。  參考文獻：  [1]《現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（cecs175：2004）  [2]《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》 （gb 50010）  [3]《新型空腹樓板有限元分析報告》 廣東省建筑設計研究院計算中心  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以pdf形式查看。