现浇混凝土空心楼盖在教学楼中的应用研究.pdf

第 4 6卷第 1期 2 0 1 5年 1 月 、 ， b1 4 6 No 1 J a n 2 01 5 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o L 1 7 现浇混凝土空心楼盖在教学楼中的应用研究 胡高茜 ， 胡双喜 2 ( 1 华中科技大学武昌分校城建学院，4 3 0 0 6 4 ，武汉；2 武汉科技大学城市建设学院，4 3 0 0 7 0 ，武汉 ) 摘 要：某大学教学楼采用现浇混凝土空心楼盖施工技术，通过计算分析其空心楼盖边支承板内力并采 取适宜的施工措施，解决了薄壁空心管易损、易水平移动或上浮及管线位置控制困难等施工难点，增加了教 室净高、提高了环保效果、减少了消防隐患、提高了教学楼抗震性、加快了施工速度并提高了经济效益。 关键词：混凝土；空心楼盖；薄壁空心管 中图分类号 ：T U 3 7 5 文献标志码 ：B 文章编号 ：1 o 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 5 ) 0 1 - 0 0 1 7 - 0 4 AP P L I CAT I ON ON CAS T - I N - S I TU CONCRE TE HOLLOW I N T EACHI NG B UI LI t l NG HU Ga o- qi a n HU Shu a ng xi ( 1 Ur b a n Co n s t r u c t i o n I n s t i t u t e ，Wu c h a n g Br a n c h ，H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，4 3 ,0 0 6 4 ，Wu h a n ，C h i n a ； 2 Wu h a n Un i v e r s i ty o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y S c h o o l o f Ur b a n Co n s t r u c t i o n ，4 3 0 0 7 0 ，Wu h a n ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Co n s t r u c t i o n t e c h n i q u e o f c a s t - i n p l a c e c o n c r e t e c o r e d r o o f i S a d o p t e d i n a t e a c h i n g b u i l d i n g p r o j e c t o f a u n i v e r s i t y T h e i n t e r n a l f o r c e o f s i d e b e a r i n g p l a t e o f t h e c o r e d r o o f i &c a l c u l a t e d a n d a n a l y z e d an d a p p r o p r i a t e c o n s t ruc t i o n me a s u r e s a r e a d o p t e d t o s u c c e s s f ul l y s o l v e v a r i o u s c o n s t r u c t i o n d i ffi c u l t i e s ，s u c h a s f r a g i l i t y ,h o r i z o n t a l d i s p l a c e me n t o r f l o a t i n g o f t h i n wa l l h o B o w t u b e a n d d i f fi c u l t c o n t r o l o f p i p e l i n e p o s i t i o n ，e t c ，i n c r e a s e c l e a r h e i g h t o f c l a s s r o o m，i mp r o v e e n v i r o n r 0 e n t a l p r o t e c t i o n e f f e c t a n d s e i s mi c p e r f o r ma n c e ，r e d u c e p o t e n t i a l fi r e r i s k ，a c c e l e r a t e c o n s t r u c t i o n s p e e d a n d i n c r e a s e e c o n o mi c be n e fi t Ke y wo r ds ： c o n c r e t e ；c o r e d r o o f ； t hi n wa l l c o r e d t u b e 现浇混凝土空心楼盖是指按一定规则放置埋入式 内模后，经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼 盖 1 】 ，由框架明梁或暗梁和非抽芯式空心板组成 ，内 模分空 、 薄壁管和空心薄壁箱体。当内模为空心薄壁 管时，其较典型的横截面如图 1 所示 1 。 这种楼盖体系适合大跨度、大荷载、需要大空间 的多高层建筑。空心楼板的厚度、截面中间的肋宽、 板顶厚度、板底厚度及梁板配筋等参数，应根据楼盖 的柱网尺寸、板的跨度及板面荷载的大小经结构计算 确定。本文通过工程实例，介绍边支承板现浇混凝土 ( 内模为空心薄壁管 ) 空心楼盖在教学楼中的应用。 1 工程概 况 某大学教学 楼为 6层现 浇框架结构 ，建筑面 积 1 6 8 00m2 ，该工程 1 - 6 层除内走廊、楼梯间、电梯间 和盥洗间外，其他部位均采用内置空心薄壁圆管的现 浇混凝土空心楼板；因每个教室均由墙体隔开，故保 留框架梁。部分开间过大的教室设置框架暗梁，柱网 尺寸以 1 4 4 mx 9 m、1 0 8 mx 1 2 1T I 和 8 4 IT l X 1 2 I n 为主， 收稿 日期 ：2 0 1 4 - 0 9 - 2 0 作者 简介：胡高茜 ( 1 9 8 1 一 )，女 ，湖北武汉入，讲师 ，硕 士， e - m a i l ：3 1 6 8 2 3 7 9 q q c o m 7 8 2 0 o I ( a ) 肋间钢筋 - 管顶l i j_ 筋 I 监 塑 塑 。 同钢筋 l l 管底铆 筋 垂直管方向底筋 I ( b) 图 l 典型现浇混凝土空心楼盖横截面示意 ( a ) 空心板纵截面构造示意 ； ( b) 空 顺横截面构造示意 板厚 3 0 0 m m，采用强度等级为 C 3 0 的混凝土，采用 H R B 3 3 5 级受力钢筋。 本工程主要教室的楼板设计为 3 0 0 m m厚的等厚 空心平板 ，圆形空心管径 2 0 0 m m，管长 1 0 0 0 m m。 布管方 向平行于区格长边方向；顺简肋宽 5 0 m m 1 8 建筑技术 第 4 6 卷第 l 期 ( 5 0 2 0 ( 0 ：0 2 5 0 2 ) ， 横筒肋宽 1 0 0 m m ( 6 0 m n 1 ) 口 】 ， 板的孔隙率为 4 2 。 2 空心楼 盖的设计 2 1 边支承板的内力分析 现浇空心楼盖结构的内力分析及构造措施分为边 支承板和柱支承板两种，本工程楼盖各内区格板四周 均为现浇框架梁，当内区格板周边的现浇框架梁在荷 载作用下的竖向变形较小时，楼板内力按周边竖向柔 性 支承与按周边竖向刚性支承的结果差异不大 ，为简 化计算，可近似按竖向刚性支承考虑 1 】 。 理论分析和试验研究均表明，空心板顺筒、横 筒两个方向的弹性刚度相差不超过 1 0 ，可忽略楼 板的各项差异性，取与普通实心板相同的内力分析 方法 ” 。 2 2 计算方法 采用 P K P M 软件进行计算 ，板厚 3 0 0 mi l l ，但不 自动计算板自重， 而是根据空心板的折算厚度求出的 实际自重，作为永久荷载输入系统；其他同实心板， 求出板的弯矩和剪力。根据求得的弯-, tl 剪力进行空 心板的配筋计算，以本教学楼中的一块板为例，其内 力和配筋计算结果如图 2 所示。 I 3 5 9 k N 上 萤 r - l l l l ! , 1 2 2 0 0 1 2 2 0 0 I l 2 3 0 0 2 3 o o 1 圭 1 2 2 00 0 r 日 0 Z Z 善 意 害 璺 垒e I 罩 【 4 0 _2 k N n q I 亚1 2 l 5 O l I l I I _ _ 5 5 9 k N r ll 3 5 9 k N 90 0 0 图 2 内力和配筋计算示意 2 3 荷载计算 3 0 0 mm厚空心板的折算厚度 ： h = ( 2 5 0 x 3 0 0 3 1 4 x 2 0 0 4 ) 2 5 0 = 1 7 4 4( mm)： 永久荷载标准值： 2 5 x 0 1 7 4 + 3 1 = 7 4 5( k N m 2 )； 可变荷载标准值 ：2 0 k N m 。 2 4 正截面承载力计算 由P K P M计算结果可知，弯矩 绝对值最大发 生 在 支 座 处 ，且 = 7 6 _ 3 k N m m，计 算 单 元 的 宽 度 取 为 2 5 0 ml n ，则 支 座 设 计 最 大 负 弯 矩 为 ： = 7 6 3 x O 2 5 1 9 1 ( k N m ) 。 由 a s = M a b h 0 得： ( 1 9 1 x l O 。 ) ( 1 x 1 4 3 x 2 5 0 x 2 8 5 )= 0 0 6 6 ； 由 = 1 一 1 2 可得： 4 = 0 0 6 8 b = 0 5 5 ； 由 此 可 得 ： 0 0 6 8 x 2 8 5 = 1 9 3 8 mm x = = l 2 6k N 。 2 5 2 横 筒方向的斜截面承载力验 算 本工程横筒方向最大剪力为：V m x = 3 5 9 k N m。 取计 算单元 的宽度 为 2 5 0 mm，则设 计剪 力为： = 3 5 9 0 2 5 8 9 8 k N。代 入 公 式 得 ： 0 7 fl f b h 0 = 0 7 x 0 6 x 1 4 3 x 5 0 x 2 8 5 x 1 0 8 5 6( k N) =8 98 k N 。 由以上验算可知：顺筒和横筒方向的斜截面抗剪 承载力均满足要求，因此顺筒和横筒方向均按构造要 求配置抗剪箍筋即可。 3 空心楼 盖的施工 3 1 施工难点 ( 1 ) 保证薄壁管的间距顺直和板内暗肋梁的宽 度，防止薄壁空心管水平移动和竖向上浮。 ( 2 )因薄壁空心管易被楼层钢筋等硬物损坏， 故安装排放时较困难。 ( 3) 由于薄壁空心管下的预埋水 电管盒交叉处 楼盖截面厚度有所减小 ， 故安装过程中控制管线位置 较困难。 3 2 施工技术措施 3 2 1 施 工 工艺流 程 测量放线一安装模板一划线定位一绑扎板底钢 筋、肋间钢筋一铺放薄壁管一绑扎马凳钢筋一专业管 线预埋一绑扎上层钢筋 一混凝土浇筑一混凝土养护 一拆除模板。 2 0 1 5 年 1 月 胡高茜 ，等 ： 现浇混凝土空心楼盖在教学楼中的应用研究 1 9 3 2 2 钢筋及 空心管安装 ( 1 ) 板钢筋采用绑扎接长，当梁钢筋直径小于 2 5 tu r n 时，接长方式采用闪光对焊进行。 ( 2 ) 楼盖模板及支撑体系完成并验收后，放线 定位框架梁、薄壁管、预埋管和孔等，经核对无误后 方可进入下一工序施工。 ( 3 ) 薄壁空心管肋内的钢筋宜先点焊成片，再 进行现场安装。 ( 4 ) 钢筋绑扎完成后，应先校准空心管位置再 进行固定 ，以防止其水平移动或 竖向上浮移动。由 于空心管自重很轻 ， 混凝土一旦向空心管下部填充 ， 就会连同钢筋网一起顶起空心管，因此可在楼盖模 板上钻孔 ，用 铁丝圈住管两端并穿过模板与支撑 体系绑扎固定，以保证在浇筑混凝土时薄壁管不上浮 ( 图 3)。 图 3 模板与支撑体系绑扎示意 ( 5 ) 薄壁空心管安装合格后即可绑扎上部钢筋 并安装预埋管线。 各种预埋线盒应尽量布置在肋间处， 以防止其削弱楼盖截面。 ( 6 ) 薄壁空心管安装完成后须进行检验验收， 对施工中破坏的薄壁管进行修补和调整，合格后方可 进行下一道工序施工。薄壁管若在现场受损 ，可采取 应急补救措施 ：小面积破损可用彩条布封堵；大面积 破损应先用湿麻袋填充，再用编织袋包覆；管端损坏 可用编织袋包覆后再用 2 6 铁丝扭紧，以防止混凝 土进入薄壁管中而影响结构自重。 ( 7 )薄壁空心管的搬运、装卸和叠堆时应小心 轻放 ，严禁抛掷。安装时用专用吊篮吊运。严禁用缆 绳直接绑扎薄壁管，吊至安装楼层后应及时排放，不 宜叠层堆放。 3 2 3 混凝 土 工程 钢筋、模板及薄壁管等工程验收后即进入混凝 土施工工程。浇筑混凝土时按常规混凝土结构进行 浇筑，石子粒径为 1 0 2 0 m m，混凝土坍落度 1 6 0 1 8 0 in i 1 ，布料与振捣同步进行，用 3 0 I ll l ll 振动棒振 捣肋间及薄壁管以下混凝土，以保证管底混凝土填充 饱满 。 混凝土浇筑完毕后 1 2 h内，进行 2 4 h不间断湿 养护，养护时间不少于 1 4 d 。 4 实 际应用效果 ( 1 )降低层高和房屋总高。原设计方案采用的 建筑层高为 3 9 m，框架肋梁楼盖，梁高 7 0 0 mm， 建筑总高 2 3 4 m；由于主要教室开间和进深较大 ， 虽采用普通梁板结构亦能满 足结构设计要求 ，但考 虑到普通梁板结构层高较高，为在减轻 自重、降低 层高和房屋总高的同时， 达到降低噪声的功能要求， 经综合比较，改用现浇空心楼盖，层高由 3 9 m降 为 3 6 m，建筑总高降低 1 8 m，教室净空高度增加 1 00mm 。 ( 2 ) 隔声、隔热、保温、环保效果佳。该楼盖 采用封闭空腔成孔技术，抑制了上下楼层声波的传 递 ，克服了上下楼层噪声的相互干扰，楼板隔声率 大于 4 5 d B ；同时热导率、传热、热阻值等参数均 满足建筑节能标准的要求，保温隔热性能得到显著 改善 。 ( 3 ) 减少了因吊顶装饰造成的消防隐患。由于 现潇 吾 空 妄 抚 须进行吊顶装饰， 既节约费用， 又I 氐 了装饰可燃性材料带来的消防隐患。 ( 4 )刚度大、变形小、提高抗震性。空心楼盖 采用整体现浇技术 ，增加了建筑结构的整体性，刚度 大、变形小，提高了抗震性能。由于楼板是空心的， 基础荷载自重减轻，减少了整栋建筑的地震反应，对 整栋建筑的抗震更为有利 。 ( 5 ) 施工速度快、成本低。现浇混凝土空心楼 盖不仅克服了传统的预制混凝土空心楼盖整体l生 差、 跨度小、易裂缝漏水及隔声陛能差等诸多不利因素， 在跨度方面亦有重大拓展，在 8 1 5 m跨度内无须采 用预应力技术，明显降低了工程成本，加快了施工进 度。由于未设置次梁，与普通梁板结构相比可降低层 高 3 0 0 5 0 0 r n n l 。工程实践表明，对于框架结构，每 降低层高 1 0 0 m m，可节省建筑造价 5 ，经济效益 可观。 5 结束语 现浇混凝土空心楼盖边支承板具有提高房屋净 空高度、改善房屋使用功能、隔声、隔热和节能等 优点，特别适合大跨度、大荷载及需要大空间的多 高层建筑。本工程教学楼投入使用至今，结构性能