建筑結(jié)構(gòu)空腹樓板設(shè)計與施工的應(yīng)用分析

徐正晗

(中交一公局集團(tuán)有限公司北京建筑分公司 天津 301700)

1 空腹樓板概述

空腹樓板與傳統(tǒng)建筑樓板有所不同,其內(nèi)部應(yīng)用了預(yù)制的模盒結(jié)構(gòu),模盒使用通常為輕質(zhì)的具有防火效應(yīng)的材料,屬于一種復(fù)合型建筑樓板結(jié)構(gòu)?？崭箻前甯魺嵝院?能夠很大程度阻隔噪聲在建筑空間中的傳播,施工成本更加低廉。空腹樓板的制作方法大概可分為兩種類型,第一種應(yīng)用輕質(zhì)且成本低的材料做成筒狀或者塊狀的內(nèi)芯,后續(xù)之間進(jìn)行砼澆筑形成整體墻板結(jié)構(gòu)。第二種是將水或者空氣注入到柔性的管材當(dāng)中,令其強(qiáng)度達(dá)標(biāo),然后將管材設(shè)置在墻板的鋼骨結(jié)構(gòu)中,砼澆筑之后將管材中的水或者氣體放出。

2 建筑結(jié)構(gòu)空腹樓板設(shè)計應(yīng)用分析

2.1 空腹樓板在無梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

如果在無梁板建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用空腹樓板設(shè)計,要注意如下要點(diǎn)。如果柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)的面積不是很大,截面部分的荷載力相對較低,那么設(shè)計過程中應(yīng)選擇密肋截面結(jié)構(gòu)類型。如果柱面結(jié)構(gòu)面積大于既定標(biāo)準(zhǔn),截面部分具有較強(qiáng)荷載效應(yīng),那么箱型的截面結(jié)構(gòu)類型就是設(shè)計首選。實(shí)際進(jìn)行無梁板建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間,不要忽略實(shí)際建造需求,必要時可融合搭配兩種結(jié)構(gòu)形式,常見方式如在柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)頂板位置上應(yīng)用箱型截面結(jié)構(gòu)設(shè)計,結(jié)構(gòu)中間位置應(yīng)用密肋截面設(shè)計,設(shè)計期間對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力、柱結(jié)構(gòu)間隔距離以及配筋量等參數(shù)設(shè)置要保證合理性。

2.2 空腹樓板在主梁—大板結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

工程中常見的主梁—大板結(jié)構(gòu)類型一般有兩種,一種是單跨板結(jié)構(gòu)類型,一種為連續(xù)跨板結(jié)構(gòu)類型。一般來說在主梁—大板結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用空腹樓板,密肋截面結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式會應(yīng)用在第一種主梁—大板結(jié)構(gòu)施工中,這種設(shè)計方式可優(yōu)化結(jié)構(gòu)整體利用率,減輕結(jié)構(gòu)自重同時還會減少工程預(yù)算,優(yōu)勢顯著。箱型截面結(jié)構(gòu)設(shè)計會應(yīng)用在第二種結(jié)構(gòu)類型當(dāng)中,應(yīng)用期間要使得截面結(jié)構(gòu)與模板保持密切連接的狀態(tài),在其支座兩側(cè)的位置分別設(shè)置相應(yīng)的箱型截面結(jié)構(gòu),此時要注意截面面積的系數(shù)控制,確保支座結(jié)構(gòu)的抗彎性能。密肋截面結(jié)構(gòu)具備的彎矩應(yīng)力承載性能較為突出,能夠使得設(shè)計方案效益最大化。

2.3 空腹樓板在主梁大板結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布設(shè)計中的應(yīng)用

通常來說,進(jìn)行建筑主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計期間,對于其結(jié)構(gòu)應(yīng)力的具體分布要充分了解。設(shè)計人員可根據(jù)其建筑主體梁板結(jié)構(gòu)的構(gòu)造屬性,在專業(yè)參數(shù)分析軟件中完成內(nèi)力分析工作。進(jìn)行主梁大板類空腹樓板內(nèi)力分析設(shè)計的過程中,要注意樓板厚度的參數(shù)控制,通常其厚度要達(dá)到常規(guī)實(shí)心建筑樓板結(jié)構(gòu)的兩倍以上,這種設(shè)計方式會間接提升梁體結(jié)構(gòu)的整體剛度。設(shè)計期間為確?？崭箻前鍖?shí)際荷載性能,應(yīng)當(dāng)在設(shè)計中將翼體結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行放寬處理,樓板截面結(jié)構(gòu)的相應(yīng)慣性指標(biāo)也要隨之升高。此外,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中框架梁結(jié)構(gòu)的剛度參數(shù)設(shè)計要提高兩倍以上。設(shè)計過程中,應(yīng)保證鋼板厚度參數(shù)計算的精準(zhǔn)性,使得樓板結(jié)構(gòu)的內(nèi)力能夠分化均衡,為提升計算的準(zhǔn)確度,設(shè)計人員要依照相應(yīng)的結(jié)構(gòu)支撐條件進(jìn)行計算。這種計算方式能夠精簡設(shè)計流程,并且最大概率提升設(shè)計方案的可實(shí)施性。與此同時,如果墻板支座結(jié)構(gòu)處于跨中位置,由于受到正彎矩或負(fù)彎矩的應(yīng)力作用出現(xiàn)一定程度的開裂,此時要在支座結(jié)構(gòu)的中性面以及跨中位置的中間設(shè)置相應(yīng)的拱度,拱度高度應(yīng)當(dāng)設(shè)置為截面高度的三分之一左右。墻板結(jié)構(gòu)在水平方向會具備相應(yīng)的推動應(yīng)力,該應(yīng)力與拱度共同作用,能夠有效降低截面結(jié)構(gòu)中的彎距標(biāo)準(zhǔn)。

截面結(jié)構(gòu)彎矩變化參數(shù)的波動范圍要根據(jù)板體結(jié)構(gòu)的邊界條件進(jìn)行設(shè)定,對于周圍與梁體結(jié)構(gòu)整體關(guān)聯(lián)的墻板結(jié)構(gòu),中間跨結(jié)構(gòu)的跨中部分,以及支座結(jié)構(gòu)的彎矩參數(shù)可減少20%。進(jìn)行雙向板結(jié)構(gòu)邊跨跨中位置彎矩,以及第二支座結(jié)構(gòu)部分的負(fù)彎矩設(shè)計時,如果垂直與樓板結(jié)構(gòu)邊緣位置的跨度沒有超過1.5,參數(shù)可降低20%。如果跨度參數(shù)在1.5～2之間,樓板邊緣位置的跨度參數(shù)可降低10%左右。上述的參數(shù)設(shè)計方式主要應(yīng)用在常規(guī)薄板墻板結(jié)構(gòu)中,如果進(jìn)行空腹樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計,由于其截面高度通常為常規(guī)薄板結(jié)構(gòu)的兩倍以上,其跨度為常規(guī)薄板的1.5倍以上,從參數(shù)差異可以看出,墻板水平方向的作用力與結(jié)構(gòu)拱度的關(guān)系是反比例關(guān)系,也就是拱度越高,那么水平方向的作用力就越小。

2.4 空腹樓板在無梁樓板結(jié)構(gòu)內(nèi)力設(shè)計中的應(yīng)用

進(jìn)行無梁空腹樓板結(jié)構(gòu)內(nèi)力設(shè)計的時候,設(shè)計人員需進(jìn)行內(nèi)力條件分析,常見分析方式包括經(jīng)驗(yàn)系數(shù)內(nèi)力分析方式以及等代框架內(nèi)力分析方式。第一種分析方式能夠準(zhǔn)確分析出結(jié)構(gòu)垂直部分的荷載應(yīng)力,但是無法獲取結(jié)構(gòu)水平位方向的荷載內(nèi)力分布參數(shù)。第二種方式能夠同時獲取墻板結(jié)構(gòu)垂直方向和水平方向的荷載內(nèi)力分布參數(shù)。使用第二種分析方式的時候,垂直方向的荷載內(nèi)力參數(shù)應(yīng)根據(jù)荷載內(nèi)力的單向傳遞規(guī)律進(jìn)行核算,水平方向的荷載內(nèi)力參數(shù)要使用等代框架梁寬參數(shù)計算方式進(jìn)行獲取,這樣以來能夠?qū)崿F(xiàn)水平與垂直方向內(nèi)力參數(shù)的疊加核算。

2.5 空腹樓板在梁板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計中的應(yīng)用

進(jìn)行梁板空腹樓板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計的時候,要先進(jìn)行板面位置的負(fù)筋配置,設(shè)計人員可使用實(shí)心梁板結(jié)構(gòu)的配置方式,在密肋截面結(jié)構(gòu)上按照每肋的配置準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)置。配置期間對于板面結(jié)構(gòu)中負(fù)筋插入的實(shí)際深度要注意控制,其深度應(yīng)該與實(shí)心墻板相同。如果密肋板結(jié)構(gòu)屬于T 型,那么其自身結(jié)構(gòu)的寬度是有限的,其肋底位置要設(shè)置一根鋼筋結(jié)構(gòu)用于荷載支撐。如果密肋結(jié)構(gòu)為工字型,其結(jié)構(gòu)下翼緣結(jié)構(gòu)的寬度參數(shù)要控制在150～190左右,底部支撐鋼筋數(shù)量要設(shè)置在三根到五根之間[1]。

2.6 空腹樓板在無梁板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計中的應(yīng)用

進(jìn)行無梁板空腹樓板配筋的設(shè)計的時候,要根據(jù)墻板具體結(jié)構(gòu)形式和板帶的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化排布。此種配筋結(jié)構(gòu)方式與有梁板結(jié)構(gòu)的配筋方式相似,進(jìn)行板面位置的配筋設(shè)計時,要使用拼接法進(jìn)行配置,柱頂部板塊結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置雙向受力的鋼筋,在柱間板塊位置以及跨中板塊結(jié)構(gòu)中,要分別進(jìn)行受力鋼筋配置以及構(gòu)造鋼筋配置。

2.7 空腹樓板在其他翼緣結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計中的應(yīng)用

空腹樓板在其他翼緣結(jié)構(gòu)中的配筋設(shè)計主要包括柱間板塊面層板的配筋設(shè)計,箱型板底板部分的配筋設(shè)計以及跨中板塊面層板結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計等。進(jìn)行板內(nèi)配筋設(shè)計的時候多數(shù)設(shè)置為雙向的肋間結(jié)構(gòu),對于肋加結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋設(shè)計的時候,在跨中和柱間結(jié)構(gòu)的板帶方向的肋頂架位置上,要配置一根密肋結(jié)構(gòu),在密肋結(jié)構(gòu)中加設(shè)禁錮的鋼筋時,鋼筋的具體數(shù)量要根據(jù)的肋內(nèi)的箍筋計算方式來進(jìn)行核算[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)空腹樓板施工應(yīng)用分析

(1)設(shè)置模板支撐結(jié)構(gòu)體系。施工人員要根據(jù)樓板結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度參數(shù),對暗梁結(jié)構(gòu)的寬度以及平面結(jié)構(gòu)的位置荷載力進(jìn)行計算,對于結(jié)構(gòu)的支撐體系,進(jìn)行側(cè)面方向和縱向的穩(wěn)定性測算,通常情況下立桿的間隔距離設(shè)置為800～1 000 mm,模板下面位置的間隔距離設(shè)置為250～300 mm。模板結(jié)構(gòu)要進(jìn)行起拱設(shè)計,通常可選擇單向起拱或者雙向起拱。模板體系安裝完成之后,施工人員要對暗梁結(jié)構(gòu),管線孔道預(yù)埋位置以及盒芯等位置進(jìn)行定位放線處理。

(2)安裝鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板結(jié)構(gòu)。施工人員進(jìn)行放線調(diào)整之后,要確認(rèn)墻板蜂巢芯結(jié)構(gòu)分別與暗梁結(jié)構(gòu)、柱結(jié)構(gòu)以及墻體結(jié)構(gòu)之間的間隔距離。施工人員擺放盒芯的時候,應(yīng)該從暗梁結(jié)構(gòu)的一邊依次擺放,跨中位置盡量擺放不合模數(shù)的盒芯,要做好抗浮處理。盒芯結(jié)構(gòu)的各個肋邊要處于相同水平線。施工人員擺放盒芯前要做好清理工作。盒芯的安裝點(diǎn)位上要設(shè)置方木底座,為了調(diào)平處理也可在模板底部位置上加設(shè)木楔。

(3)鋼筋施工,施工人員應(yīng)先完成肋梁結(jié)構(gòu)、暗梁結(jié)構(gòu)以及鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板結(jié)構(gòu)部分的鋼筋安裝工作。樓板面結(jié)構(gòu)位置的鋼筋斷開位置不應(yīng)該設(shè)置在支座點(diǎn)位,而是應(yīng)該設(shè)置在板結(jié)構(gòu)四分之一跨處的搭接位置上。肋梁結(jié)構(gòu)的鋼筋以及面板結(jié)構(gòu)的鋼筋排布應(yīng)該呈雙向交叉方式,這樣以來可以降低鋼筋的高度,使得面板結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆厚度尺寸滿足既定標(biāo)準(zhǔn)[3]。

(4)砼澆筑施工。施工人員要先在樓面結(jié)構(gòu)上搭設(shè)空中運(yùn)輸?shù)耐ǖ?以避免施工操作期間不慎踩踏板筋或者盒芯。砼澆筑的時候要提前規(guī)劃澆筑路線,明確澆筑順序,一個出料口上不能對方過多的混凝土堆料,以防局部點(diǎn)位的荷載力過于集中。混凝土的布料操作和砼振搗要同時進(jìn)行。砼澆筑的時候現(xiàn)場要安排技術(shù)人員負(fù)責(zé)鋼筋和盒芯的隨時調(diào)整。

4 空腹樓板在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中應(yīng)用優(yōu)勢分析

4.1 良好的抗震性

空腹扣板結(jié)構(gòu)厚度大于普通樓板,在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛度提升的同時還能大幅度降低混凝土等材料的使用,相同體積之下自重更輕,抗震性能突出。

4.2 施工操作便利

與常規(guī)的建筑梁板結(jié)構(gòu)相比起來,空腹樓板施工期間能夠降低模板的用量,進(jìn)而降低支模和模板拆卸的一系列費(fèi)用,施工流程更加簡潔,樓板結(jié)構(gòu)的整體施工工期也會隨之縮短,相應(yīng)的施工機(jī)械租賃費(fèi)用和其他施工費(fèi)用也會有所減免?？崭箻前褰Y(jié)構(gòu)與常規(guī)建筑框架結(jié)構(gòu)相比應(yīng)用更加便利,不需要應(yīng)用柱帽,打孔操作更加便捷,施工期間可操作性強(qiáng)[4]。

4.3 可提升建筑整體經(jīng)濟(jì)效益

空腹樓板相對普通樓板結(jié)構(gòu)相比起來建造費(fèi)用大致相同,如果與無梁板墻板或者平板結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行比較,會花費(fèi)更低的土建費(fèi)用。此種樓板結(jié)構(gòu)更加適合水平管線的安裝,能夠有效提升建筑空間利用率。

4.4 降低后續(xù)裝修支出

空腹樓板結(jié)構(gòu)相對來說比較平整,施工中不需要吊頂,還可以有效降低建筑層高,這樣以來,縱向的電梯裝修、水電裝修以及墻體裝修等費(fèi)用支出也可以相應(yīng)減少。

4.5 優(yōu)化建筑隔音效果

空腹樓板結(jié)構(gòu)內(nèi)部屬于封閉的空腔結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能夠更好的抵御噪音傳播,應(yīng)用在建筑工程中能夠避免上下樓層之間的噪音傳遞,優(yōu)化建筑整體的隔音性能。

4.6 可靈活進(jìn)行空間排布

此種樓板結(jié)構(gòu)自身較為平整,不存在凸出的梁體結(jié)構(gòu),這樣以來墻體結(jié)構(gòu)的分隔設(shè)置就可以變得更加靈活,例如在娛樂場所或者辦公場所等建筑空間中,可以根據(jù)使用需求移動墻體結(jié)構(gòu)。建筑開發(fā)人員也可根據(jù)業(yè)主的居住設(shè)置出不同位置的隔斷,以打造不同格局的住宅[5]。

4.7 優(yōu)越的保溫隔熱性能

空腹樓板結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空腔不但可以阻隔聲音的傳遞,對于熱量的傳遞也可以有效削弱,這樣以來可顯著提升建筑空間的保溫效應(yīng),并降低室內(nèi)空調(diào)等暖通設(shè)備的整體能耗[6]。

5 結(jié)語

綜上,空腹樓板結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中的應(yīng)用,具有常規(guī)樓板結(jié)構(gòu)難以取代的優(yōu)越性,施工操作難度較低的同時,在承載力更佳的基礎(chǔ)之上還能提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與建筑產(chǎn)品的安全穩(wěn)定性,為此這種空腹結(jié)構(gòu)值得在建筑工程建設(shè)中大面積的推廣和應(yīng)用。