空腹楼板的技术要点及应用

张小龙

【摘要】本文以实例形式对空腹楼板技术的结构类型、施工工艺以及施工技术进行分析，以供参考。

【关键词】空腹楼板；分类；施工工艺；技术

中图分类号： C35 文献标识码： A

一、前言

科技水平的快速发展，使得建筑材料和施工工艺发生了重大改变。空腹楼板成为了建筑楼板设计的首选。

二、空腹楼板结构的分类

在国外,日本首先将现浇混凝土单向空腹板应用于大跨度桥梁结构中,随后开发了现浇混凝土双向空腹板,在建筑领域中获得较广泛的应用。空腹楼板的制作大致有两种方法:一是采用廉价、质轻、具有满足施工刚度要求的材料(钢材、化学材料、木材制品等)制成特定形状的块材或筒芯,施工时与混凝土浇成一体;另一种是采用柔性的管材经充气或注水使之获得一定的强度,排布在钢筋骨架中,待混凝土浇注初凝后放水、放气和抽出,并反复使用。

国内早期曾做过将空腹楼板应用于工业与民用建筑的试验研究,取得了一些成绩,但由于模盒制作及抽芯工艺等方面因素的制约,空腹楼板未能大规模的推广应用。近几年来,随着建材和施工工艺的发展,现浇混凝土空腹楼板结构逐步应用于工业和民用建筑结构中。从目前应用、研究的情况来看,常见的空腹楼板结构有预制空腹板为基础的装配式楼板、空腹夹层板楼板、双曲扁壳薄壁盒空腹楼板、薄壁筒芯现浇混凝土空腹楼板和薄壁箱体现浇混凝土空腹楼板等。

1、预制空腹板为基础的装配式楼板

预制空腹板楼板受力明确,按单向板设计计算。预制板可进行工厂制作,规模化生产,施工便捷。但该楼板结构的整体性能较差,跨越能力不强,因而预制空腹板楼盖极少应用于多高层、大跨度、大开间建筑,也不宜,左用于抗震、台风地区。

2、空腹夹层板楼板

空腹夹层板楼板由贵州工业大学空间结构研究所研制开发成功。钢筋混凝土空腹夹层板楼板由上下交叉肋梁组成,对空腹夹层板楼板的应用与研究作为贵州省重点攻关课题,历时近十年,在大跨度钢筋混凝土空腹夹层板及剪力键式双向空腹大板结构系列研究、开发与应用方面取得了较大的突破和发展。

空腹夹层板腹部交叉点处有一个长、宽、高尺寸相近的剪力墩,从而使它的腹部左右均贯通,形成空腹夹层板。由于空腹夹层板构造的复杂性,应用普通有限元法对其进行分析计算的工作量较大,计算费时,运用超级有限元来分析这类空腹楼板,哈尔滨工业大学的高维成等也针对预应力混凝土空腹楼板进行过有限元分析研究,阐述了该楼板的结构特征和整体工作性能。

三、工程应用

某大楼为现浇混凝土框架结构,主体6层,局部8层,其中1层和2层为办公用房,3～6层为实验室和大会议室。主体高度为25.200m,层高1层为4.5m,2～5层为3.9m,6层为5.1m,建筑面积为7540m。建筑抗震设防分类为乙类建筑,建筑抗震设防烈度为6度,框架抗震等级为三级,抗震措施按7度设防。由于建筑功能的要求,主体实验室部分对有毒有害气(液)体排放、通风、消防等均有特殊要求,楼板下设备管道所占的空间较大,同时该类型实验室对房间净高度也有专门的要求。在不增加建筑的层高、节约造价的前提下,经多种方案比较,确定该工程采用GBF蜂巢混凝土空腹楼板技术。

四、工艺流程

在已完成的楼面上测量放线→搭设楼层满堂脚手架(上铺双面刨光方木)→安装暗梁梁底模板(或安装楼板底模板)→绑扎暗梁钢筋→铺设合格的GBF板→拉线校正GBF板→绑扎肋梁钢筋→绑扎面层钢筋及板面预埋水电管线盒→铺设架空运输道并清理板内杂物→隐蔽验收→浇筑混凝土→混凝土养护达到强度要求后拆模。

五、施工技术措施

1、模板支撑体系

(1)根据楼板的总厚度,暗梁的宽度与平面的具体位置作荷载计算,对支撑体系作竖向和侧向稳定计算,一般立杆间距为800～1000mm,模板下方木间距取250～300mm为宜;

(2)模板应按照设计要求起拱,一般为单向或双向起拱2.5‰～3.0‰;

(3)模板安装完毕,验收合格后,对暗梁、盒芯、预埋管、孔等作放线定位,核对无误后方可转序施工。

2、GBF板的安装

(1)调整放线,确保蜂巢芯之间与暗梁、墙、柱之间的间距符合设计要求;

(2)盒芯的摆放原则:从暗梁边开始向另外一边摆放标准盒芯,不合模数的盒芯应放在跨中,并应采取切实有效的抗浮措施;

(3)盒芯的各肋边应控制在同一条直线上;

(4)盒芯摆放前应清扫干净,盒芯安装过程中应在底部方木或模板上加木楔调平,并在上部随铺垫木加以保护;

(5)盒芯在安装的过程中,对损坏的盒芯进行修补、调整,合格后方可转序施工,并作好隐蔽记录。

3、钢筋施工

(1)暗梁钢筋、肋梁钢筋及GBF板上部钢筋安装完毕,必须作预检,并确定无误方可转序施工;

(2)楼板面钢筋不宜在支座处断开,宜在板四分之一跨处搭接;

(3)面板的通长钢筋和肋梁钢筋宜双向交叉放置以减少板的钢筋高度,确保现浇面板厚度达到设计要求。

4、混凝土浇筑

(1)楼面上搭设架空运输道,禁止直接踩踏盒芯或板筋;

(2)混凝土浇筑时需要控制顺序及浇筑路线,不能在一个出料口过多堆料,防止局部荷载过大,同时布料和振捣应同步进行,且肋梁处宜用30mm小棒振捣,必须确保振捣密实;

(3)混凝土浇筑时要安排专人随浇筑作业及时修补调整盒芯和钢筋;

(4)在楼面一定面积范围内利用钢筋作板厚和盒芯标高控制标识,以确保满足设计要求。

六、工程运用的效果

1、使用功能得到改善

与普通框架结构比较,本技术使空间开阔,使用较为方便;与无粘结预应力无梁楼盖、实心无梁楼板比较,无柱帽,实现真正的平板、无凸起部位;开孔洞方便,射钉、电锤打孔,吊挂不受影响;防火性能较好。

2、抗震性能好

由于GBF楼板比普通楼板厚,增强了楼板的整体刚度,同时板内混凝土体积的大幅抽空,减轻了自重,故与一般平板相比,具有自重轻、抗震性能较好的特点。

3、综合经济效益有所提高

该项技术的土建工程费用与一般钢筋混凝土框架结构基本相同,与一般平板、无梁板相比,土建工程费用降低。对采用集中式空调的建筑板高比梁高减少0.4m左右,有利于水平管线,特别是空调管道的安装,因而提高了建筑净空。如果建筑仍按原有净高进行设计,则可以降低层高,在现行的设计规范下,由于对建筑总高有一定要求,降低层高等于增加了层数,增加了使用面积,给业主带来了一定的经济效益。以疾病预防控制中心项目工程为例,按普通楼板设计,结构最大梁高为0.8m,加上消防、通风、排烟、排毒等管道所占用的空间,为保证所要求的层高,需将各层层高由3.9m改为4.5m,使结构的主体高度超过28m,使结构的水平地震增加、位移及内力增大,相应增大了构件的尺寸及含钢量,此外按照普通楼板设计,将导致结构的柱底反力增加,需要相应增大基础尺寸及配筋,同时总桩数也要增加,必然增加造价。

4、节约装修费用

此种楼板较为平整,无需吊顶,同时层高降低了,也就减少了竖向的水、电、风、电梯、内外墙等装修费用,更重要的是减少了吊顶更新等经常性开支。

5、空间间隔较为灵活

此种楼板由于较为平整,没有凸出的主梁和次梁,使分隔墙的任意布置成为可能。墙体可以任意移动,对办公楼、娱乐场所、展览馆等需要随时变更间隔的公共建筑尤为适用。当这项技术应用于住宅建筑时,在整个平面布局中,除了厨房、厕所由于走管要求不能任意移动外,开发商可以根据业主的要求分隔出不同面积、不同开间的住宅,业主也可以在户内进行适当的改变隔断,而无需在结构上作改动。

6、施工经济方便

与普通梁板结构相比,减少了模板的损耗及支拆模板的人工费用,施工简便,缩短了楼板部分施工工期,节约机械、周转材料的租赁费用及其他固定费用,降低了施工成本,与无粘结预应力无梁楼盖相比,施工时不需张拉。

7、隔声效果好

该楼盖的封闭空腔技术减少了噪声的传递,克服了上下楼层间的撞击噪声干扰,楼盖隔声效果得到改善。

8、隔热、保温性能得到提高

封闭空腔结构减少了热量的传递,使隔热、保温效果得到提高,对于采用空调的建筑,降低了能耗,对大型冷库、储物库等,效果尤为明显。

七、结束语

综上所述，空腹楼板的应该能够大大增加建筑空间，优化了传统的建筑结构形式，促进了建筑结构新时代的到来。

参考文献

[1]张粒.薄壁箱体现浇混凝土空腹板楼盖结构的理论分析[J]城市建筑，2013,15（14）：78

[2]李明星，谈空腹楼板的技术要点与应用[J]建筑施工管理，2013,15（74）：69