预应力混凝土叠合板在高层住宅中的应用研究.pdf

5 6 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 ( 总第 1 4 6期) 预应力混凝土叠合板在高层住宅中的应用研究 吴敦军， 李宁 ( 南京长江都市建筑设计股份有限公司 。 江苏南京 2 1 0 0 0 2 ) 摘 要】 文章研究了高层住宅中预应力混凝土叠合板的拼缝连接方式， 以及预应力混凝土叠合板与主体结构连接的构 造加强措 施。相 关方法和措施弥补 了预应力混凝 土叠舍板相对 于现浇楼盖在平面 内刚度的不足 ， 以及相连 结构 构件 整体 性 较差导致 的抗震性能不足 ， 从而有效地提 高 了建筑物的空间整体性能、 抗震性 能 ， 并改善 了结构水平力的传递 。 使预应 力混 凝土 叠合板在 高层 建筑 中的应 用满足 了相应规 范的要 求。文章为建设 大规模 装配式 高层住 宅提供 了切 实可行的理论 与方 法。 因而具有 广阔的应用前景。 关 键词1 预应力混凝土叠合板； 传力途径； 整体刚度； 构造加强措施 中图分类号 T U 3 7 8 5 【 文献标识码】 A【 文章编号 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 2 0 1 0 0 5 6 0 3 S t u d y o n Ap p l i c a t i o n o f Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Co mp o s i t e S l a b i n Hi g h - r i s e Bu i l d i n g s WU D u n - j u n L I N i n g ( N a mi n g Y a n z e R i v e r U r b a n A r c h i t e c t u r e D e s i g n C o ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 2 C h i n a ) Ab s t r a c t ：W e s t u d i e d t h e s p l i c e me t h o d s o f p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b i n h i g h - ris e b u i l d i n g s a s w e l l a s t h e s t r e n g t h e n me a s u r e s o f t h e c o n n e c t i o n b e t we e n p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b a n d ma i n s t r u c t u r e s T h e s e me t h o d s a n d me a s u r e s ma k e u p f o r t h e s t i f f n e s s l i mi t a t i o n s o f p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b i n fl o o r p l a n e c o mp a r e d wi t h c a s t - i n - s i t u r o o f , a n d a l s o c o mp e n s a t e f o r t h e l i mi t a t i o n s o f s e i s mi c p e r f o r ma n c e wh i c h s t e m f r o m t h e o v e r a l l d e f e c t i n s t r u c t u r a l c o n n e c t i o n s Co n s e q u e n t l y ， t h i s s t u d y i mp r o v e s t h e o v e r a l l p e r - f o r ma n c e o f t h e b u i l d i n g s p a c e a n d t h e l e v e l o f s e i s mi c p e rfo r ma n c e ， a l s o h e l p t h e h o ri z o n t a l f o r c e s t r a n s mi t e f f e c t i v e l y As a r e s u l t ， t h e a p p l i c a t i o n s o f p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b i n h i g h - ri s e r e s i d e n c e s a t i s f y t h e r e q u i r e me n t s o f r e l e v a n t c o d e s w e l 1 T h i s a r t i c l e p r o v i d e s s e v e r a l p r a c t i c al t h e o rie s a n d me t h o d s t o b u i l d p r e f a b ric a t e d h i g h - ris e r e s i d e n c e s w i t h l a r g e - s c a l e ， w h i c h h a s b r o a d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s Ke y wo r d s ：p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b ；f o r c e t r a n s mi s s i o n r o u t e ；i n t e g r a l s t i f f n e s s ；s t r e n gth e n me n s u r e s o f t h e c o n f o i T n a t i o n 0引言 进入 2 l 世纪 我国 的建 筑产业得到 了突飞猛进 的发 展 特别是住宅建筑 的建设达到 了前所未有的规模及发展 速度 。 面对全球发展节能减排经济 的新趋势 ， 我 国经济也在 进行 全方 位的结构 调整 。如何使建筑业从粗放型 向集约 型 转变 ， 如何实现住 宅发展 中经济 效益 、 环境效益 、 社会效 益 相结合 ?这些 问题 日益得到政府及建设单位 的重视 。 这 几年 国家陆续 出台 了关于住 宅产业 现代化 的政策 ， 要求住宅建设 以确保质量 ， 提高 效率 ， 降低资源消耗 ， 提 高 经济、 社会 、 环境效 益为 目标 。万科集 团学 习了一些 国家和 地区推进住 宅产业 化的模式 基于 国内建筑行业现状 ， 从 质 量 、 效 率 、 性 价 比、 技术优势 和社会效益 等角度进行 了建 筑 住宅产业化 的价值分析 。 并走在 了国内住宅产业化的前沿 吧 。 苏南万科苏州金鸡 湖路 项 目是万科 在江苏率先 推进 产 业化住宅 的试点项 目， 其 中 6号 、 7号楼在江苏万科 集团所 建住宅 中最先被建设部评为三星级绿色建筑设 计标识。 1 工 程 概 况 该工程 6号 、 7号楼为 2 6层 的高层住宅 ， 主楼 间设 置 l 层地下车库将 2栋主楼地下连为一体 。 建筑面积约 4 0万m z 其中 1 层 为架空休闲绿化空间 ， 2 2 6层 为标 准层 。结构 设 计在标 准层( 3 2 6层 ) 楼 面采用 了预应力混凝土叠合板 、 预 制楼 梯新结构技术 ：另外建筑立 面设计采用外 遮阳卷帘 ， 给排水采用雨 、 污 、 废水分流排 水管道系统 ， 以上 主要新技 术的应用 ， 使这 2 栋建筑 在设计上 达到了 绿色建筑评价 标 准 三星级的要求。 【 收稿日 1 2 0 1 1 O 9 - 0 5 【 作者简介】 吴 敦 军 ， 男 ， 南 京 长 江 都 市 建 筑 设 计 股 份 有 限 公 司 ， 结 构 工 程 师 ， 一 级 注 册 结 构 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 ( 总第 1 4 6期 ) 工厂 内预先生产 现场仅 需 吊装 、 拼装 就位 ， 绑扎现 浇层 内 钢筋后 。 浇筑上部混凝土即形成叠合板 。 以 7号楼 为例 ， 文献【 1 ， 2 】 提供 了预应 力混凝 土叠合 板 的主要设计依据 ， 图 1 为叠合板 的布置平 面。 5 7 2叠合 板的结构 方案及设计方法 I 士 | f i f 一 2 缓 ， J ， ， ： i 二 ， 厂 ： l 国 l j 固 I I， r 1 ： 甸 I =一 2 乱 _ 啊 ； 托- _ j 重 一 国 一 圩 们- 9 I - 图 l 叠合板布置平 面 该工程抗震设防烈度为 6度 ， 剪力墙抗震等级三级 。 住 宅楼平面 、 立面均较规则 ， 竖 向构件上 下连续。经方案 比较 决定采用钢筋混凝土剪力墙体系。建筑场地类别为I I I 类， 设有 1 层地下室 ， 基础为预应力管桩加筏板基础 ， 标准层结 构布置如 图 2 。 预应 力混凝土叠合板的结构设计与传 统的现浇楼盖 的 ， P 。 j f I 】 山 。1 r r。! 一 j ； t - l- 一 1 晶 I 垦 一 _ f 1 _ 一如- I l L置 J 。 L I i I 一 l 一 t 一 1 1 一 l _ = I ； 一 I 1 一 r _ 1 。_ 1 图 2结构 布 置 平 面 结构设计有许多不 同。 特别是在高层住 宅中的应用 ， 增加 了 一 些新的设计 内容 。下面先介绍 预应力混凝 土叠合板在高 层住宅结构设计 中所采用 的计算 方法 及构造加强措施 。 预应 力混凝土叠合板为单 向传力形式 的楼盖 ，计算前 要根据平面布局确定叠合板 的布置范围及布置方 向。异 型 板及楼面削弱部位周边需要加强 的楼 盖一般不宜采用叠合 板 ，叠合板的布置方 向需尽量搁 置于短方 向的结构构件上 ( 梁或剪力墙 ) ， 从 而减 少计 算跨度。 叠合板的计算需根据施 工阶段及混凝土浇筑成 型后两个 阶段 分别 计算 。叠合板施 工阶段应按叠合板的搁置方向定义楼面荷载的单向导荷方 向，与叠合板传力方 向平行 的梁及竖 向构件需 将相邻一块 叠合板 的 白重及其上 的活载 1 2折合成线荷载 加到此部分 梁或竖 向构件上 ； 叠合板在现浇层成型且达到强度后 ， 叠合 板又呈现双向板的受力形态 ，还需再 按现 浇双 向板 的计算 亘诬甭 萌丽 筋需取两种阶段下的包络 设计结果 。 3叠合板在高层建筑 中的抗震构造措施 预应力混凝土叠合板在 5 0 m 以下 的建筑 中应用很多 ， 技术也较成熟 ， 本次设计 的苏州金鸡湖路项 目 6号 、 7号楼 高度为 7 7 4 5 0 m， 超 过了文献【 l 】 中所规定 的“ 剪力墙结构高 度超 过 5 0 m时宜采 用现浇楼盖” 。在 目前 高层 建筑 结构计 算 中， 一般都假 定楼板在 自身平面 内的刚度无限大 ， 在水平 荷载作用下楼盖 只有 刚性位移而无平 面外 变形 。所 以在构 造设计上 ， 要保证楼盖具有较大的平面 内刚度 。 再者楼板 的 刚性 可保证建筑 物 的空 间整体性能 和水平力 的有效传递 。 故预 应力混凝 土叠合板要 应用于建 筑高度大 于 5 0 m 的高 层建 筑上 需采用一些改进措施 ，以使楼盖达到较好 的整体 性 本项 目在 预应力混凝土叠合板的应用上采取 了以下 的 构造加强措施 ，这些措 施得到 了抗震审查及施工 图审查专 家的认 可 ， 具体构造加强措施 如下 。 首先 因为叠合板 将楼盖划 分为多块 单独 的单 向板 ， 在 叠合 板预制层相邻板拼缝处下部没有连接约束 ，楼板平 面 内刚度在此处被削弱 。水平力作用时最容易在此处产 生错 位变形 ， 不利 于水平荷 载的传 递。 优化设计 时将叠 合板预制 层 中分 布筋 直径为 5 m m 的钢 绞线 ) 调 整为受 力性能 好的 三级钢 8 2 0 0 。并将 此分 布筋 在预 制层 两侧 边分 别 留出 2 5 0 m m， 板 吊装拼接后 两侧 的叠合板 预制 层分 布筋分 别 弯锚至相邻叠合 板的现浇层 中 ， 具体改进前后 比较如 图 3 ， 此加 强措施使叠合板预制部分连接更加可靠 。 其 次与叠合板非 受力边 平行的周 边框架梁 及剪 力墙 嫩 - “ l 一 赫!I 肇 髓 l 蔓 il 接 I9 逵 图 3 拼 接 处 加 强 措 施 叠合 板预制层未有钢筋与其连接 。不能达到现浇楼盖 中的 约束 作用 ，此部分梁与剪力墙 的抗震性能及稳定性能 被大 大削弱 ，设计 中将相邻的叠合板预制层 中分布筋调整 为三 级钢 8 2 O 0 ，同时分布筋 也伸 出侧 边 2 5 0 mm锚入现 浇梁 或剪力墙中 ，从而对周边框架梁及剪力墙 的约束达 到了与 现浇楼盖相同的连接效果 ， 具体 改进前后 比较如图 4 。 文章研究 了高层住宅 中预应力混凝土叠合板 的拼缝连 一蝻l l 连 I I I逢 t 骺l I 鼍 连 l 糙 图 4 与主体连接处加 强措施 r L 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 ( 总第 1 4 6期) ( 3 ) 对于大跨度的预 应力混凝 土叠合板 ， 应在生产 中有 效地控 制每块预制板 的起拱尺度 。这样 ，在现场 吊装拼接 后 ， 拼缝处板底高差值较 小 ， 便于板底的粉刷。 ( 4 ) 将预应力混 凝土叠合板 视同于现 浇板的关键 是保 证预制层与现浇层的密实结合 ，因此预制板的制作及现场 现 浇层 的施工应严格遵守相应 的规范及施工工法 。 5结 语 本文详细介绍了苏南万科 苏州金鸡湖路项 目中 6号 、 7 号楼高层住宅 中预应力混凝土叠合板的设计方法及抗震构 造加强措施 。现在预应力混凝土叠合板在高层住宅 中的应 用并不 多。但是 ， 随着我 国住宅 产业化 的不 断推进 ， 预制装 配式体 系必将得 到快速 的发展 。预应力混凝土叠合板 的应 用只是预制装配体系中的一部分。要想做到高层住宅全预 制装配 式体 系， 还需要加强结 构体 系全预制 的研究 ， 完善设 计 、 施工 、 验收标准 。我国的住宅产业化需要我们的共 同努 力 。 参考文献 1 】 J G J 3 2 0 1 0高层 建筑混凝土 结构技 术规程【 S 1 北 京 ： 中 国建 筑 工 业 出版 社 ， 2 0 1 0 2 1 苏J G ， I D 0 6 2 0 0 5预制预应 力混凝 土装 配式整体 式框 架( 世构体 系) 技 术规程【 S 】 南京 ： 江苏省建设厅 ， 2 0 0 5 【 3 】 G B T 5 0 3 7 8 2 0 0 6绿 色建 筑评价标 准【 S 】 北京 ： 中国建 筑 工业 出版 社 2 0 o 6 【 4 】 上海万科产业化报告【 R 1 上 海： 上海万科 ， 2 0 0 8 接方式 ，以及预应力混凝 土叠合板 与主体结构连接 的构造 加强措施。相关 方法和措施 弥补了预应力混凝土叠合板相 对于现浇楼盖在平面内刚度的不 足 ，以及相连结构构件整 体性较 差导致 的抗震性能 不足 ，从而有效地提高 了建筑物 的空间整体性 能 、 抗震 性能 ， 并改善 了结 构水平力 的传 递 使预应 力混凝土叠合板在高层 建筑 中的应用 满足 了相应规 范的要求。 4 叠合板应用的优 势及需要解决的问题 传统的现浇楼板存在现场施工量大 ， 湿作业 多 ， 现场耗 材 大 ， 施工垃圾多 ， 施工周期长 ， 质量不稳定等问题。 预应力 混凝 土叠合板采取部分预制 、 部分现浇的方式 ， 其 中的预制 板在工厂 内预先生产 ， 现场仅需 安装 ， 不需底模板 ， 施工现 场钢筋绑扎及混凝土浇筑 工程 量较 少 板底不需找平 预应 力技术使得 楼板结构含钢量减 少 同时 预制工厂化使构件 的稳定性得 以保证 ，与现浇楼板结构相 比，具有 明显 的工 期 、 质量 、 环保及 造价等优势 ， 完全 符合文献I 4 】 绿色建筑评 价标准的要 求。 预应力 混凝 土叠合板在高层建筑 中的应用还需 注意以 下 问 题 ： ( 1 ) 预应力混凝土叠合板的耐火性较现浇混凝土差。 对 于耐火性有较高要求 的建筑 ，需按相 关规范的要求进行处 理 ， 满足构件耐火极限 的要求 。 ( 2 ) 在高抗震设 防烈度 区的高层建筑 中预应力混 凝土 叠合板 的使用 需通过专项研究 和审查确定其可行性 。 ( 上接第 2 8页) 北 人 口的玻璃廊道仿佛要将外界 的喧哗洗净 。东南侧 的圆 形 广场 通过层层 台阶将朝 阳公 园的景色渐渐 引入 到中央广 场 ， 把 封闭 、 安静的下沉 广场与开 阔、 热 闹的朝阳公园连接 在一起。 中间正对中央广场 的 2个小 广场是最佳观景平 台 ， 置身于此 。 不 自觉地便被 中央广场 中的气氛所吸引 。 带状下沉 式中央广场作 为空 间中最重要的核 心节点 ， 层次丰富 。尺度宜人 ，是线性 空间与向心空间的结合 ( 图 3 ) 。中央广场 由音乐喷泉广场和雨滴喷泉广场组成 ， 2个广 场一大一 小 、 一 方一 圆， 一个 开放一个 内敛 ， 通过不 同的形 式为人们提供 了多样 的空间 。圆形的音乐喷泉广场作为蓝 色港湾的 中心景观 ，周 围环 以休息平 台并辅以恰当 的景观 设计 为人们提供 了舒适的停留 、 休息空间 。而雨滴广场则 是孩 子们 的天地 ，不规律地喷 出的水滴吸 引着广场 内外 的 孩子 为整个广场增添 了活泼的气氛 。 3 小 结 当代的商业 中心 已被赋予越来越多的功能 ，而为人们 提供开放舒适 的活动场所 的功能愈 发显得重要 。主题 型开 放 式商业 区作 为体验 型商业 的典范 ，其开放空间 的作 用不 言而喻。 一个 美观而令人愉悦舒适 的环境 ， 无疑会 促进人们 之间的交往：一个能够带来空 间体验和精神享受 的商业 开 放空间 无疑会创造一个生机勃勃的城市。 参考文献 【 l 】 张红 商业建筑的主题化与主题商业建 筑 J 建 筑学报 ， 2 0 o 5 ( 1 2) 【 2 王建 国 现代城 市设 计理论和方 法【 M】 南京： 东南大学 出 版 社 2 0 0 1 【 3 】 王建 国 城 市设 计 M】 南京： 东南大学出版社 ， 2 0 0 4 4 【 日 】 芦原义信 外部空间设计【 M 尹培桐， 译 北京： 中国 建筑工业 出版社 1 9 8 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m