淺論現澆鋼筋混凝土空心樓蓋技術在教學樓中的應用

劉興順

(上海嘉隆建設發(fā)展有限公司，上海 201821)

1 工程概況

上海市民辦桃李園實驗學校新校區(qū)位于上海市嘉定區(qū)菊園新區(qū)樹屏路，建筑總面積約為3.56萬m2。本工程建筑抗震設防類別為重點設防類，抗震設防烈度為7度，按抗震設防烈度8度采取抗震措施。在該項目建造籌劃階段由于對技術指標、經濟指標以及安全適用性等指標要求嚴格控制，又對教室以及多功能教室等的凈空及天棚美觀有較高的要求，所以經過業(yè)主方、設計方以及成本造價部門反復不斷的討論，最終采取現澆鋼筋混凝土空心樓蓋框架結構。該樓蓋結構體系不僅能提供靈活的應用空間,而且還具有減輕結構自重、抗震性能好、增加樓板剛度、縮短施工工期、提高隔聲效果、降低結構和裝修造價等優(yōu)點,其經濟技術指標比其他類型的樓蓋體系有明顯的提高,完全符合該項目建造的初衷。

2 結構設計方法及計算分析

選取本項目1號樓的第三層樓板作為典型樓蓋進行分析，其結構平面圖以及典型空心樓板剖面圖如圖1、圖2所示。

圖1 三層空心樓蓋平面圖及結構布置圖

圖2 空心樓蓋剖面示意圖(400厚)

本層樓蓋為現澆鋼筋混凝土雙向網格肋空心樓蓋，板厚為400 mm，肋梁寬度取150 mm，內模箱體規(guī)格為850 mm×850 mm×240 mm，體積空心率為45.8%，該樓蓋包括現澆鋼筋混凝土縱肋和橫肋、現澆鋼筋混凝土框架梁，彼此構成網狀正交的暗肋框架結構，從而提高了樓蓋的整體性能、抗震性能和強度，減少樓蓋厚度，減輕結構自重，傳力途徑明確。本工程設計軟件采用中國建筑科學研究院開發(fā)的PKPM(2010版)系列，整體分析采用SATWE模塊，樓板內力分析采用SLABCAD模塊，箱模按DHJ增強1型聚苯填充內膜考慮，箱模自重不大于10kg/個?；炷翉姸鹊燃墳镃30，鋼筋采用三級鋼HRB400。設計時樓蓋體系按照“空間等代框架”的原則進行有限元分析，柱與柱之間布置實心暗框架梁，實心暗梁與現澆空心樓蓋上下翼緣緊密結合，形成加強的扁框架梁。將跨中板帶簡化成次梁模擬計算，等代梁的厚度采用等剛度折算后的板厚確定，因為該工程空心樓蓋上翼緣板和下翼緣板厚度不一致，所以先求出截面形心位置，再求出慣性矩和抗彎剛度進行換算等代梁截面厚度。對于等代梁的寬度取值，由板帶法設計樓蓋的經驗表明，水平荷載作用一般建議取兩側板寬的1/4，而豎向荷載時則取兩側板寬的各1/2，由于本工程豎向荷載作用是通過有限元方法計算出來的，所以與等代梁的寬度無關，等代梁的寬度只對SATWE整體計算有影響，因此，在程序計算中輸入等代梁的寬度取兩側房間寬度的1/4。板帶截面設計內力取SATWE的水平荷載作用下的內力結果和SlabCAD計算的豎向荷載作用下的有限元結果進行組合，得到板帶的設計內力，再通過組合后的一組內力最大值進行配筋和相關驗算。本工程選取X方向跨中板帶和柱上板帶的計算內力分析，如圖3、圖4所示。

圖3 三層結構X方向跨中板帶內力圖

圖4 三層結構X方向柱上板帶內力圖

通過計算分析表明空心樓蓋結構具有可靠的安全度，因其厚度與邊梁的高度相同，而寬度卻有數米，所以其剛度比邊梁要大，這在很大程度上提高了樓蓋的整體性，具有優(yōu)越的抗震性能。

3 施工方法及其原理

本工程現澆鋼筋混凝土空心樓蓋中，按等分間距在板中設置永久性DHJ增強1型聚苯填充內膜箱體(圖5)，箱體之間縱橫肋設置受力鋼筋，并與板上、下層鋼筋綁扎成整體。DHJ增強1型聚苯填充內膜箱體具有強度高、質輕、隔音隔熱效果好、安裝施工簡便、對鋼筋無銹蝕、造價低等特點。采用的DHJ內模箱體是整個樓蓋最為特殊的組成部分，內模箱體的質量是保證混凝土澆筑后樓板空心率大小和結構受力性能的重要因素。

圖5 DHJ增強1型聚苯填充內膜箱體

根據鋼筋混凝土樓蓋結構受力原理，力求節(jié)約樓板截面中間部分受力較小的混凝土，減輕結構自重，通過在樓板內埋置內模箱體，形成局部中空的空心樓板結構。施工中利用鐵絲把內模箱體、板底筋、支模架體系緊密拉結在一起形成一個整體，解決DHJ內模箱體在混凝土澆筑中的抗浮問題。通過混凝土分層澆筑，并小幅增加混凝土流動性和限制粗骨料粒徑，加強振搗，保證內模箱體底部混凝土的密實。通過本工法的抗浮技術措施，能有效阻止混凝土澆筑時內模箱體上浮，從而使工程結構質量得到很好的控制。

4 施工工藝流程以及技術控制要點

4.1 施工工藝流程

測量放線→安裝模板→模板上劃線定位→鋪設抗裂鋼絲網(φ≥0.9 mm@=20 mm×20 mm)→綁扎框架梁鋼筋、密肋鋼筋以及板底鋼筋→預埋水電線管及豎向穿板管→內模箱體安裝→綁扎板面鋼筋→抗浮技術處理→鋼筋、內模箱體隱蔽檢查驗收→采用泵送混凝土現場澆筑→用布料機將混凝土先注入肋梁中，用專用振動棒分別在內模箱體四周以及箱體下部振動→在貫通孔中用鉤型工具向上掏鉤振動抗裂鋼絲網→再將混凝土注入內模箱體貫通孔，將振動棒插入貫通孔振搗→振動、平整板面混凝土→混凝土養(yǎng)護→達到強度要求后拆模。

4.2 施工技術控制要點

在DHJ內模箱體安裝后，內模箱體與內模箱體之間、內模箱體底部與板底鋼筋之間的間距都很小，澆筑混凝土時，如果一次將混凝土澆筑到板頂，就會導致板肋部位被混凝土掩蓋，這樣不但不方便振搗而且還使內模箱體下空氣不易排出，而且還很容易造成內模箱體下混凝土振搗不密實，出現蜂窩、麻面甚至孔洞等質量問題。因此，控制好密肋的寬度和順直以及DHJ內模箱體在混凝土澆筑中的抗浮問題是保證結構安全的技術條件，每層空心板混凝土澆筑的厚度和密實度，是確?；炷潦┕べ|量的關鍵。在混凝土澆筑時需要保證混凝土有一定的流動性，盡可能減小坍落度，從而減少收縮裂縫。

根據《建筑施工計算手冊》的規(guī)定，振搗混凝土時對水平模板產生的荷載標準值為2 kN/m2，因此，每個內模箱體向上的浮力等于振搗混凝土時對水平模板產生的反作用力為：

0.85 m×0.85 m×2 kN/m2=1.445 kN。

內模箱體上部混凝土的重力為：

0.85 m×0.85 m×0.06 m×25 kN/m3=1.084 kN。

每個內模箱體自重為：0.1 kN。

浮力計算：1.445-1.084-0.1 =0.261 kN

經計算得知，因DHJ內模箱體在混凝土澆筑振動中會產生較大浮力，造成內模左右位移和上浮，把樓板上排鋼筋頂起，發(fā)生質量事故，所以在施工中采用14#鐵絲將DHJ內模箱體與模板支撐系統綁在一起擰緊，使之成為一個抗浮整體。

為避免空心樓蓋底板混凝土出現蜂窩、空洞、露筋，將泵送混凝土的水平管、轉向接頭、布料口支座和運送混凝土等物料的小車通道在DHJ內模箱體上架空安裝鋪設，禁止將施工機具直接壓放在內模箱體上，施工人員不得直接踩踏板筋或內模箱體。澆筑混凝土時，應安排適量的木工與鋼筋工，隨澆筑作業(yè)及時修補、調整內模箱體與鋼筋。布料與震搗應同步進行，震搗器端應直達到模板頂部，以保證內模箱體邊密肋梁被充填飽滿，無積存氣囊、氣泡。為防止內模箱體在澆筑混凝土時因兩側壓力不平衡，造成平面位置竄動，在內模箱體之間采用定位短鋼筋進行控制定位(圖6)。澆筑混凝土空心樓蓋時，第一次澆筑時下料不宜過多，過多時會造成內模箱體上浮力比較大。用振動棒在內模箱體的四個角以及箱體下部震搗，同時配以小直徑振動棒在肋梁和內模箱體中間的孔洞振搗，確保下板和肋梁混凝土的密實?；炷翝仓猎O計標高時，用振動棒再進行振動，振搗時振動棒應插入肋梁中進行振搗，但不得擾動下部混凝土。

圖6 DHJ內膜箱體與模板系統固定

由此工程的實際經驗表明，采用本施工方法可以有效避免板底漏筋，控制板面平整度，縮短施工周期。經成本造價部門測算，空心樓蓋結構體系較普通鋼筋混凝土框架實心梁板體系節(jié)約鋼材約12%，節(jié)約混凝土約25%，節(jié)省模板約15%，結構綜合造價約降低5%，且空心樓蓋整體成形質量好，使得結構形式更符合國家建筑環(huán)保、節(jié)約能源的要求，具有良好的經濟效益和社會效益。

5 施工安全技術措施

在施工人員進入施工現場前，安排工人學習安全操作規(guī)程，認真做好安全交底，開好班前安全生產會。施工人員在進入現場時必須戴好安全帽，混凝土振搗工必須穿雨鞋，戴絕緣手套。施工現場嚴格執(zhí)行各專業(yè)工種安全操作技術規(guī)程，各特殊技術工種必須持證上崗，機械設備必須專人專機。做好結構的臨邊防護及安全網的設置，施工中的樓梯口、預留洞口、出入口等應做好有效防護。泵管出口前方嚴禁站人，以防混凝土噴出傷人?，F場照明電線必須架空，嚴禁在鋼筋上拖拉電線。六級及以上大風、大雨天氣停止施工。在本工程施工作業(yè)中，認真貫徹了“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，建立健全了施工安全保證體系，嚴格執(zhí)行了安全生產的各種制度，杜絕了安全事故的發(fā)生，從而確保了工程的順利竣工。

6 結束語

通過本工程的實際經驗分析可知，現澆鋼筋混凝土空心樓蓋結構體系對改善建筑使用功能、拓展實用空間方面十分有利。該結構體系應用在建筑中，具有剛度大、變形小、抗震性能好等設計方面獨特的優(yōu)點；在施工方面具有施工簡便、縮短施工周期以及降低綜合造價等優(yōu)勢；在裝飾方面既保溫隔音又節(jié)能環(huán)保。所以其綜合效益明顯，適應當前社會發(fā)展的要求。