结构轻骨料混凝土在金鹰财富中心工程的设计应用.pdf

2 0 1 2 N O 8第1 1 卷 总第1 0 6 期 本期特稿 5 基金论文 ： 该文为重庆 市科学技术委员会资助项 目 项目编号：C S TC， 2 0 1 0 A B 4 O l 0) 论文之一。 d o i 1 O 3 9 6 9 4 is s n 1 6 7 1 9 1 0 7 2 0 1 2 0 8 0 0 5 结构轻骨料混凝土在金鹰财富中心工程的设计应用 De s i g n a n d A p p l i c a t i o n o f S t r u c t u r a l L i g h twe i g h t A g g r e g m e C o n c r e t e i n E a g l e F o r t u n e P l a z a P r o j e c t 周 含川 杨 i 再 富z ( 1重庆 市设计院 ， 重庆4 0 0 0 1 5： 2重庆建 工新型建材有限公 司 ， 重庆4 0 1 1 2 2 ) 摘要 ： 轻骨料混凝土尤其是陶粒混凝土作 为非结构构件 的保 温或找坡 层 已大规模应用于重庆市建设工程 中， 但应用于承重结构的结构轻骨料混 凝 土还无先例 重庆金 鹰财富中心是一 个既有建筑的改造项 目，结合 当地特点及 工程特 点采用了高强的陶粒混凝土 ( 柱采用L C4 0，梁板采用 L C3 0 ) 在重庆 首次使 用了结构轻骨料混凝土。该 文主要介 绍了结构轻骨：料混凝 土在金鹰 财富中心工程的设计特点及与普通混凝土进行 了设计 方案对 比 还提 出轻骨料混凝土的一些应用展 望 关键词 ： 高强陶粒混凝土； 轻质 高强混凝 土： 结构设计 中图分类号 ： TU5 2 8 2 文献标 识码 ： A 文章编号 ： I 6 7 1 9 1 0 7 ( 2 0 1 2 ) 0 8 0 0 0 5 0 3 Ab s t r ac t ： As i n s u l a t i o n o r s l o p i n g l a y e r of n o n s t r uc tur a l c o mp o n e n t s ， l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e ， p a r t i c u l a r l y c e r a ms i t e c o n c r e t e ， h a s wi d e l y b e e n a p p l i e d i n Ch o n g q i n g c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s B u t t h e r e i s n o a p p l i c a t i o n o f s t r u c t u r a l l i g h t we i g h t a g gre g a t e c o n c r e t e i n l o a d b e a ri n g s t ruc t u r e E a g l e F o r - t u n e C e n t e r i s a r e n o v a t i o n p r 0 j e c t o f a n e x i s t i n g b u i l d i n g Ba s e d o n l o c a l fi mt u r e s a n d e n g i n e e ri n g c h a r a c t e ri s t i c s ， h i g h s t r e n g t h c e r a ms i t e c o n c r e t e ( L C 4 0 f o r c o l u mn s a n d L C 3 0 f o r b e a ms a n d s l a b s ) i s a p p l i e d i n t h e p r o j e c t S t r u c t u r a l l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e i s u s e d i n c o n s t r u c t i o n for the fi r s t t i me i n C h o n g q i n g T h e d e s i g n c h a r a c t e ris t i c s o f s t r u c t u r a l l i g h t we i g h t a g gre g a t e c o n c r e t e i n E a g l e F o r t u n e Ce n t e r p r o j e c t a n d c o mp a r i s o n o f d e s i gn s c h e me s be t we e n i t a nd o t h e r o r d i n a r y c o n c r e t e a r e i n t r o d u c e d S o me a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s o f s t r u c t u r a l l i g ht we i g h t a g gr e g a t e c o n c r e t e a r e a l s o p r e s e n t e d Ke y wor d s：h i s t r e n g t h c e r a ms i t e c o n c r e t e ； h i g h s t r e n gth l i g h t we i g h t c o n c r e t e ； s t r u c tur a l d e s i gn 年限为原建筑 的后续使用年限 0引言 2方案 比选 轻质高强材料是结构设计追求的永恒主题 混凝 土结构 的 应 用已经有 了百 多年历史 目前在结构材 料中 占据重要地位 然而 由于 自重较大也长期受 到诟病 结构 看起 来 “ 肥 梁胖柱 ” ， 不但不美观 ， 也导致地震力过大。轻质混凝土结 构一直是混凝 土发展的重要方 向 轻 骨料混凝土是轻质混凝 土中研究发展 较 成熟的一个分支 结合重庆地方特 色 采 用蕴 藏丰富 的页岩 作为原料加工成陶粒 ， 利用高强陶粒作为混凝土 的骨料 。此项 研究已经长 达1 O 年之久 ， 且具备了生产 、 设计 、 检测 、 运输和 浇 筑等各项技术条件 将该技术运用于工程实践 已经初步具备 条件 1项 目简介 “ 解放碑金鹰财富中心 ” 工程 位于重庆 市渝中区解放 碑旁 ， 系扬子岛大厦部分裙 楼 建于2 O 世纪9 0 年代初期 ， 属大修解 危 工程 其主要结构类型为现 浇密肋 无梁楼盖。原层 高3 6 m、 原 柱距7 2 m 如果不增加层 高 改 变柱距 很难 引进国际高 端品 牌 为了达到层高要求 ， 符合业态调整 ， 满足 国际一线 品牌入 驻条件 经多方征 求意见后 决定对 其正负零以 上部 分拆 除重 建 。改造部 分地面 以上共6 层 ，建筑 高度2 5 7 m，占地面 积 1 5 4 4 8 m2 改造区域 建筑面 积1 0 5 0 3 0 2 m2 ：其 中地上面 积 9 5 1 7 7 9 m2 地下层商业面积9 8 5 2 3 m2 建筑类别为高层公 共建 筑 耐 火等级均 1 级 抗震 设防烈度 为6 度 建筑设计 使用 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 1 2 作者简 介： 周含川 ( 1 9 7 7 一) ， 男 ， 云南昭通人 ， 工学硕士 ， 高级 工程师 从事高层 建筑结构设计 。 2 1设计条件及 目标 2 1 1设计限 制条件 ( 1 ) 不改变基础及地下室结构地下室相邻的扬子岛大厦 设备用房不能 停止运营 地下室 无产权也无法 进行加固及改变 原结构形式 ( 2 ) 此次 改造为扬子岛大厦裙楼部分 ，改造结构应尽量减 小对主楼的影响。 ( 3 ) 新建建筑不影响原地下结构的安全。 ( 4 ) 建建筑不超过规划限高。 2 1 2设 计 目标 ( 1 ) 在 不改变 基本跨度 的前提 下将原来 7 l 2 m标准跨 度增 大 ， 提供 商业大空 间， 即将部分中柱取消跨度变大 。 ( 2 ) 提高首层商业的层高( 见图1 ) 。 图1项 目效 果 图 2 2设计方案比选 2 - 2 l 1普通现浇钢筋混凝土框架结构方案 由于原结构裙楼属现浇钢筋混凝 土框架结构 因此首先考 2 0 1 2 N O 8 第1 1 卷 总 第1 o 6 期 结构轻骨料混 凝土在金鹰财富中 心工程的 设计应用 本 期 特 稿7 一 般情况下 结构构件 自重为建 筑物 总重量约6 0 8 5 ( 建筑层数越高比例 越高 ) ， 与普通混凝 土相 比 ， 结构轻骨料混 凝土是普通混凝 土重量的6 5 8 5 所 以使 用轻骨料混凝 土建筑总重量约 为普 通混凝土 的7 0 9 0 。对于粱板类受 弯构件 ， 当计算 配筋时 ， 配筋量 与荷 载成正 比 ： 对 于墙柱类受 压构件 ， 截面面积与荷载成正比。所以采用轻骨料 混凝 土能较 明显地节约钢材 使每平方米含钢量下降5 1 5 ：并减小 柱 、 墙 构件 的截面面积 ， 增加得房率 ， 带来较好的经济效 益。 2 3 2保温隔热效果好 由于轻骨料混凝土骨料内部有较多密闭孔洞 具有密 闭 孔洞的材料有更好 的防火保温效果。 表 1 看出合理 的设计可 以 实现楼面结构自保温 。 表 1轻 骨 料 混凝 土 的导 热 系 数 2 3 3弹性模量较小 以同等强度对t： L L C 3 0 和C 3 0 的弹性模量见表2 设计时应 当注意对参数进行调整 。注意复核挠度及变形要 求， 挠度较大 时提 出起拱要求。 表2混凝土的弹性模量 ( x l 0 MP a ) 2 3 4收缩徐变与普通混凝土相 当 当需要考虑收缩徐变进行 计算时 可参考规范 【1 - 2 1及 相关 资料【4 】 。 3施工过程及调整 该工程72 0 1 1 年4 月完成 施工图设计和审查 在混凝土浇 筑过程中设计方 同业主 、 监理 、 施工方 密切合作 ， 解决技 术问 题 ， 施工过程无重大变更 ， 工程质量 良好。 工程 - 2 0 1 2 年6 月主 体结构已经验收 ， 国际品牌主力门店已开业。 4设计总结及展望 4 1设 计 总 结 设计 是在现 有具体技 术经济条件 下做 出最 优的选择。根 据工程的特点进行概念设计 对 比多个方案 提出了以轻质高 强的混凝土作为结构主材 。 设计工作还是一种实践性很强 的工作 需要在 总结成 熟经 验的基础上进行 。国家相关规范规程规 定就是最 好的技术支 撑 ， 轻骨料混凝土技术规程G J G 5 1 2 0 0 2 为设计采用轻 骨料 混凝土提供了直接 的技术支撑。 设计也不 能墨守成规 还 需要创新 但创新 更需要充分 的 依据。虽然在 此之 前， 重庆并未进行过轻骨料混凝土 的工程实 践 ， 但其他省市的成功经验可 以作 为示范 。重庆轻骨料混凝土 的研究工作已有1 O 年之久 ， 试验结果较好 ， 具有指导生产 、 泵送 和浇筑的能力 ： 生产厂家 也初具生产高强陶粒 的能力。 基于此 ， 设计方大胆假设 小 心求证 最 终确 定了采用 页岩陶粒轻骨料 混凝土作为结构柱梁板 的主要材料 4 2结构轻骨料混凝土设计运 用展望 4 2 1既有建筑加 固改造中的运用 目前 越 来越多的 H 建筑面 临改造加 固的问题 改造加 固 工程中往往遇到加层 、 抽柱 等问题 高强轻质混凝 土的运用正 是解决这 类问题 的一把钥匙 4 2 2在软 弱地基 中新建建筑的运用 重庆 为丘陵山地 大量建 筑建 设在深填方 之上 对于深填 方区域 如果采用轻 质高 强的混凝土材料 就有可 能采用浅基 础 ， 或在 同等楼层的条件 下多修几层。 4 l2 _3在超 高层建筑 中的运用 超高层结构的 自重占建 筑总重 的8 0 以上 减轻建筑 的自 重是十分重要 的。 具体体现在减轻 结构 自重能减小结构地 震作 用 ， 减小柱墙梁截面 尺寸 ， 增加得房率 。在 高层建 筑混凝 土结 构技 术规程J G J 3 2 0 1 0 第1 1 1 8 中指出 ： “ 当采用压型钢板混 凝土组合楼板时 ， 楼板混凝土可采用轻质混凝 土 ” 4 2 4在结构 自保温和节能中的运用 结构轻骨料混凝土比普 通混凝土导热系数小很 多 如果合 理设 计可 以设计为 自保温楼板 楼板 表面不 用设置楼面保温建 筑面 层 ， 结构构件 自身实现多功能化 并实现综合经济效 益 4 _ 2 l 5在节能减排中的运用 结构 轻骨料混凝土具有轻 质高强特 点 相 同情况下 能减 小结构尺 寸， 减 少钢 筋用量 ， 具有减 少排放 的功效。 结构轻 骨料 混凝土做楼板时 ， 可 以设 计为自保温 ， 一定程度上避 免了普通 混凝 土的热桥 问题 可实现节能的功效 参考文献 ： 【 1 】 J G J 5 1 2 0 0 2 轻骨料混凝土技 术规范【 S 】 住房及 城 乡建 设部 2 0 0 2 【 2 】 J G J 3 2 0 1 0 高层 建筑混凝 土结构技 术规程 【 S 】 住房及 城 乡建设部 2 0 0 2 I 3 】 邵 永健 ， 朱聘儒 ， 王晓峰 ， 等 轻骨 料混凝土 剪扭 构件最 小配筋率【J 1 工业建筑 ， 2 0 0 6 ( 1 O ) ： 9 0 9 2 【 4 1 孙海林 ， 叶列平 ， 丁建彤 ， 等 高强 轻骨料混凝 土收缩徐 变试 验【 J 】 清华大学学报 ， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 7 6 5 7 6 7 责任编辑 ： 李红