现浇混凝土空心楼盖施工流程.doc

现浇混凝土空心楼盖的成孔材料 ◣

    现浇混凝土空心楼盖的成孔材料有多种，按照制造材料可以分为：铁制、塑料制、高分子聚合材料（塑料泡沫）、胶凝材料加特种纤维制作。按照材料的结构可分为：实心体和空心体，按照形状分箱式、筒体式。
本资料重要介绍由胶凝材料结合特种纤维制作的薄壁空心筒体，其特点为：薄壁、横截面为圆形，两端封闭，俗称空心管。
材料的性能规定
    成孔材料事实上是混凝土结构中的内模，属于模板。其质量规定重要涉及规格尺寸、外观质量和物理力学性能三个方面。
化学成分的规定
    不管空心管用什么材料制成，均规定其符合现浇混凝土结构中对材料化学构成的规定，具体为：不得具有氯化物，碱含量（重要是指纤维碱含量应满足中碱标准）应符合标准。
空心管的质量规定
    空心管的外径D（mm）一般情况下可取100、150、180、200、250、300、350、400。长度L（mm）一般情况、为1000、1200。江苏地区直径为100mm的标准管长为1000mm，其他管径的标准管长为1200mm。非标管长具体由设计取定。
外观及几何尺寸的规定：

空心管在板中的几何位置 ◣

d-----板厚  不宜小于200mm
a-----管头与管头之间的肋宽
b----管壁与管壁之间的肋宽  与空心管外径的比值不宜小于0.2
常规几何位置规定

*如为单向板结构则a=0。
*人防空心板一般情况下c1+c2≥200mm，如板上有覆土时c1+c2≥150。

施工及验收 ◣

    空心管进场后应组织对空心管材料的验收工作。按照规程规定，空心管进场时，应按照同一生产厂、同一材料、同一生产工艺、同一规格，且连续进场不超过5000件作为一个检查批，检查出厂合格证、并进行取样。每检查批应随机抽取20件进行尺寸偏差检查（合格率不小于80%，且没有严重偏差判为合格），检查合格后从中随机抽取3件进行重量和力学检查。
    假如连续3批一次性检查合格时，改为每10000件作为一个检查批次。

    空心管的安装，事实上就是采用措施保证空心管在板的几何位置，并保证空心管在其他工种施工过程产生的影响下，这些措施仍然有效。我们所采用的措施应有效、方便易行、具有良好的经济性。
    具体来说就是要保证空心管与底模板之间的空心管高度、空心管管壁之间、管头之间的间距和解决空心管在浇筑混凝土时产生的上浮问题。
重要施工工序如下：

    排管图的绘制以设计规定为标准，具体拟定出每一板跨内的空心管的排数、每排标准管的根数和非标管长度及根数，再结合楼板预留管、孔洞的因素，因地制宜排设空心管。
在排管图中，应能明确在一个板跨内空心管的位置（一般情况为空心管距构件边沿的距离、空心管间距离）、空心管的规格（特别是非标管）。

    模板宜采用木模板或复合模板，用φ48钢管固定。模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，模板拼缝应严密。

    空心管铺设在板内，应通过支架进行固定，使空心管满足设计拟定的在板内垂直高度及水平位置。一般情况下，支架可采用方管。方管高度按照下式计算：

其中： H——设计规定的空心管底至模板距离
       e——符合相关规范的楼板保护层厚度 一般情况为15mm
            （人防空芯楼盖保护层厚度通常为20mm）
       a,b——板底筋直径

    按照设计配筋，绑扎板底钢筋。钢筋绑扎应严格按照设计规定进行，钢筋绑扎后应及时垫好保护层。保护层应严格按照规范制作，保证厚度及抗压强度。
对于双向的空心板结构，一般在管头与管头的肋中均设计为肋梁，具体见下图：

                                 管头间肋梁示意图
一般情况下肋梁的主筋为板筋，不需要单独配置。板底筋绑扎结束后，应立即绑扎肋梁钢筋。

    在板底筋绑扎完毕并垫好保护层后，即需进行支架的固定。支架的位置接合排管图拟定，基本原则为：支架沿板块内垂直空心管方向固定，固定方式可以是将支架绑扎在板筋上。通常为在两根支架支撑一排空心管。

    支架固定完毕后即按照排管图铺放空心管，在空心管的铺放过程中，应轻拿轻放，按照支架方管位置依次铺放。
    在具体的操作中，建议一方面拉线完毕纵横两个方向各一排空心管的布置，剩余空心管据此左右两边对齐即可。
    空心管为圆柱形管体，会发生水平方向滚动，故空心管的水平位置必须采用可靠措施进行固定。采用16#铁丝（双根）至少两道分别于空心管两头绑扎后固定于支架上，必须强调的是，该扎丝必须绑扎在板底筋上。具体如下图所示：

如空心管直径较大，对铺管质量规定较高或成本考虑较少的工程，则可采用架立筋方式固定。

    由图可知，架立钢筋围成的管径尺寸为两根钢筋的内切间距，管壁间距为架立钢筋的外包尺寸。通过以上方式即可完毕对空心管底距板模板的高度控制和水平位置的控制。支架钢筋应现场预制。

    板上层钢筋按照常规进行绑扎，在钢筋运送至作业平面时，应尽量将钢筋摆放在梁上，避免直接冲压空心管导致空心管损坏。
    板上层钢筋高度由土建单位安装马凳来控制

    在浇注混凝土的过程中，空心管会发生上浮，导致楼板厚度超过设计规定，必须采用有效措施控制上浮。具体措施如下图：

抗浮铁丝粗细及绑扎点密度如下表：

    施工过程中如发生空心管的破损，原则上应更换。也可对破损处用胶带进行封补，填塞，孔洞较大的可在孔内塞入塑料布、水泥包装袋等对钢筋、混凝土无害的材料，再进行封补。修补的标准为混凝土水泥浆不进入管内。

    空心管的铺放过程中，空心管也许会和水电管盒发生冲突，必要时该位置的空心管可断开或在管身锯切口并用胶带封堵，或换成小直径的空心管。

    混凝土按照设计及相关规范规定进行配比，无特殊规定。在浇注混凝土的过程中，混凝土下料应沿平行管的方向进行，不宜太猛，不可太多。暗梁处宜用普通振动棒震捣，空心管管壁与管头空隙如小于100mm则应采用直径35mm的振动棒。

预应力空心楼盖 ◣
    本节重要讲述在空心管的肋中设计有预应力钢绞线线的情况。在这种情况下，预应力钢筋为无粘结预应力钢绞线。
    在现浇空心板中，钢绞线均穿束于空心管的肋中，即有顺管壁方向和顺管头方向两种。其中，顺管头方向的钢绞线一般都穿束于肋梁中，在土建单位绑扎完肋梁后即可穿束。属于常规预应力施工。
    顺管壁穿束的钢绞线一般情况为1-3根布置，2根的情况可并排绑扎，3根的情况应按照品字形绑扎。
第一种方法：可在铺放空心管前通过对钢绞线的准拟定位后先穿束。支架钢筋可制作为门字形，宽度应小于空心管沿管壁方向的肋宽。待预应力筋完毕铺筋后铺放空心管。这样的做法规定预应力钢绞线的穿束质量较高，特别是水平位置的拟定及保证措施。且铺筋完毕后，铺方空心管的工人在钢绞线形成的网格中较难负重行走。
第二种方法：如土建施工进度较快，则可以先铺放空心管，在土建绑扎板上部钢筋的同时穿入钢绞线。这种方法钢绞线穿束有一定难度，特别是后补支架较难。

施工中会碰到的问题 ◣
●空心管出现飞边、毛刺、蜂窝、贯通裂缝和外露纤维等质量缺陷。
●板底纵横两个方向钢筋绑扎顺序的不同导致支架高度不够。
●绑扎空心管的铁丝未绑扎在板底筋上，导致抗浮措施失效。
  空心管抗浮拉力的传递途径为：空心管浮力传力途径为：通过绑扎的铁丝传力给板底筋，板底筋传给抗浮铁丝，抗浮铁丝锚固于支架钢管。
●抗浮铁丝未绑扎于支撑钢管上，抗浮措施失效。
●上层板筋未使用马凳垫高，导致受压区钢筋位置偏移和空心管损坏。
●在调整空心管位置的过程中，不妥使用撬棍，使空心管管壁和管头受损。
●使用铁丝直径不妥，导致绑扎效果不好或施工困难。
●现场转运环节过多，导致空心管损耗偏大。
●吊装空心管没有吊笼。
●在未绑扎板面层钢筋时直接踩踏在空心管上。
●由于采用小直径振动棒导致混凝土振捣局限性，板底出现蜂窝麻面的混凝土通病。
●振捣过程中，振动棒直接冲击空心管导致空心管破损。
●板支座处分布钢筋弯头与空心管冲突。
●土建忘掉绑扎肋梁

验收记录 ◣
 筒芯（空心管）进场验收记录

 表B.0.1 内模安装检查批质量验收记录

 表B.0.2 模板分项工程质量验收记录

现浇混凝土空心楼盖与无粘结预应力混凝土平板结构技术经济方案比较

现浇混凝土空心楼盖与无粘结预应力混凝土平板结构

技   术   经   济   方   案   比   较

陈乾1） 冯良慈2） 栾文彬2）

1）东南大学建筑设计研究院 210096 2）南京建研科技有限公司 210003

【摘要】 通过工程实践，对现浇混凝土空心楼盖与无粘结预应力混凝土平板结构两种技术方案的特点进行了比较，特别对两种方案的经济性进行了具体的对比分析，为设计师进行工程方案的选择提供参考。
【关键词】 预应力平板 空心楼盖 跨度 对比

1.    前言
上世纪八十年代前，由于建筑技术方面的限制，我国建筑工程中采用的混凝土平板大多为7m以下的小跨板，这大大禁锢了建筑师个性的张扬，减少了建筑物的使用功能。八十年代末九十年代初，随着我国预应力技术的发展，特别是在预应力技术被列为国家八五及九五重点推广项目后，大跨度的预应力平板结构如雨后春笋般在全国多高层建筑中涌现，特别是在东部沿海经济发达地区，具有代表性的工程有广东国际大厦（63层预应力混凝土平板结构）及南京新世界中心（2幢43层预应力混凝土平板）等一大批有影响的工程。该时期我国预应力技术得到了大力发展，《无粘结预应力混凝土结构技术规程》等相关规程的相继颁发以及国内诸多单位对预应力技术研究的进一步，使得预应力技术达成相对成熟的阶段，预应力相关规范也进行了多版修订。在数十年的使用及研究过程中，人们对预应力技术的优缺陷也有了较为全面的结识。
上世纪九十年代末，随着我国建材技术的创新及发展，相关单位成功地解决了现浇混凝土空心楼盖的成孔难题，并对设计、安装等成套技术进行了研究，目前现浇混凝土空心楼盖技术也日渐成熟，并因其独具的优越性能，得以迅速地在全国各地推广应用，特别是2023年初《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（CECS 175:2023）的颁布施行，为现浇混凝土空心楼盖技术在全国的推广应用扫清了最后的障碍。
下面我们将对上述的两种技术进行对比分析。
2.    无粘结预应力平板的技术特点
预应力技术是运用高强度、高性能材料，通过张拉等一系列工艺，从而使得高性能材料发挥作用，达成减小构件断面，提高构件承载能力，改善构件使用功能及耐久性能的目的。由于预应力钢材的强度是普通钢材强度的4～5倍，而其价格只为普通钢材的2～3倍，因此在跨度较大的结构中（一般板跨度≥8m，梁跨度≥15m，以下所述均为大跨度结构），预应力结构与普通结构相比将有较好的经济性，同时预应力结构还具有普通结构及其它结构不具有的优点：
（1）构件断面最小。在同等跨度及荷载条件下，由于预应力结构所用材料强度及各项性能最佳，因此其断面最小。我们以一9m×9m板跨为例，预应力板厚为220mm，现浇空心板厚为250mm，若采用普通实心平板，其厚度将更大，若板的跨度再增大，普通平板方案将很难施行。
（2）抗裂性能最佳。由于预应力钢材通过张拉等系列工艺，预先在构件混凝土中施加了压应力，并在构件内部形成与外荷载反向的平衡荷载，因此预应力平板具有较好的抗裂性能，在其全寿命周期内，构件不会产生裂缝。
（3）具有较好的耐久性能。由于预应力平板结构有效地避免了裂缝的产生，因此其耐久性能最佳。
无粘结预应力平板除了具有上述优点外还具有良好的地震后自动恢复功能等一系列优点。当然无粘结预应力平板结构也存在以下的一些缺陷：
（1）设计施工较为复杂，专业性较强。目前我国精通预应力设计计算的设计人员很少，相关的设计软件还不太成熟，目前预应力设计仍然以手算为主，同时高水平的预应力施工队伍也较少，因此制约了预应力技术的推广及应用，特别在西部欠发达省市尤为突出。
（2）预应力平板造价仍然偏高。预应力平板与普通平板相比虽然具有较好的经济性能，但是与现浇混凝土空心楼盖相比，价格仍然偏高（具体分析见后）。
（3）预应力平板制约着结构后期的功能改造。采用无粘结预应力平板结构后，若进行后期的装修改造，则在预应力施工阶段就必须考虑周全。由于曾经发生过多起建筑在后期装修阶段打断无粘结预应力筋，导致被打断的无粘结预应力筋失效的事故，发生此种情况后，其解决起来也相称困难。同时，采用无粘结预应力平板的结构，若后期要进行开洞等改造工作，则必须由专业的预应力公司对涉及的预应力筋进行放张及复张解决。
3.    现浇混凝土空心楼盖的技术特点
现浇混凝土空心楼盖技术是通过在平板内部埋置轻质的内模，达成在增长板的计算高度的情况下，不增长结构的自重，从而最终达成减少钢筋数量，减少混凝土用量，减少工程造价的目的。首创者最初的构想来源于预制空心楼板，后来由于预制空心楼板的一系列缺陷，我国的绝大多数地方已经限制使用预制空心楼板，目前预制空心楼板只在农村的一些地方使用。而现浇混凝土空心楼盖有效地克服了预制空心楼盖的缺陷，同时具有较好的经济性。现浇混凝土空心楼盖与其它结构相比具有以下优点：
（1）综合造价最低。采用该结构体系后，可以减少钢筋、混凝土的总用量，减少基础荷载，减少层高，无需吊顶装饰，加快施工进度，通过多种方案比较，现浇混凝土空心楼盖方案最为经济。
（2）设计施工方便。设计按照《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（CECS 175:2023）及国家相关规范进行，与普通结构设计相通、相近，可应用现有的结构设计软件完毕。与预应力平板设计相比，设计人员理解、接受的过程更快，更简朴。同时由于现浇混凝土空心楼盖大多采用无梁或取消次梁，简化了模板安装及钢筋绑扎工艺，虽增长了空心管安装工艺，但由于空心管安装较为简便，因此与梁板结构相比，施工工期仍有较大幅度的缩减，与预应力平板结构相比其施工更方便快捷。
（3）合用范围更广。该项技术合用于大跨度、大荷载、大空间的建筑。如：大跨度的住宅楼、办公楼、医院、体育馆、商场、教学楼等，特别合用于人防顶板。而预应力平板结构由于张拉工艺以及相关特定使用功能的因素，而在使用上受到一定的限制，如在人防结构中无粘结预应力筋就不得参与承载。
（4）使用功能改善，空间间隔灵活。现浇混凝土空心楼盖由于结构传力性能的改善，楼盖各处均可承载轻质隔墙，只要计算时按照均布荷载的情况把荷载计算在内即可，这样使得房间任意分割成为也许，从而满足业主对空间大小的个性化需求。而预应力结构必须提前考虑隔墙的位置，并采用相应措施。
（5）隔音效果佳。该楼盖采用封闭空腔成孔技术，克制了上下楼层噪音的传递，克服了上下楼层噪音的干扰，楼盖隔音率大于45分贝。而这个优点是其它楼盖所不具有的。
（6）隔热、保温，节能省地。封闭空腔减少了楼板热量的传递，使隔热、保温性能得到显著的提高，对于采用空调的建筑来说，大大减少了空调使用费，从而节约了能源。又由于不设明梁，减少了层高，符合建设部提倡的“节能省地”的产业政策。
现浇混凝土空心楼盖除了具有上述优点外，也存在着抗裂性能比无粘结预应力平板差等以下缺陷：
（1）空心管的制作工艺尚有待改善。目前国内空心管的制作绝大多数还是低效率的手工制作，机械化制作还处在摸索和起步阶段，高效、稳定的制管机械尚有待于进一步研究。
（2）相关设计、制作、施工规范尚有待完善。2023年虽然出台了《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（CECS 175:2023）以及即将出台的空心楼盖标准图集，但由于为第一次出版，技术规程中对产品的质量、设计、施工规定等均有值得商榷和完善的地方，如空心管的重量方面，有的管径重量与实际相比太轻，而有的又太重，甚至于无法实现，设计方法及节点构造也因人而异，差别较大等等。
4.    混凝土空心楼盖与预应力平板的经济比较
在大跨度的平板结构中（跨度≥8m），目前国内大多采用现浇混凝土空心楼盖以及无粘结预应力平板这两种结构方案。这两种结构方案的技术特点如上面所述均有各自的优缺陷，当板跨度≥12m或荷载较大时，我们又可以设计成预应力空心楼盖，将两者有机地结合起来，充足发挥各自的优点。无论是现浇混凝土空心楼盖还是无粘结预应力平板，以及预应力空心板均有成功的先例，从技术层面来讲均能达成我国现行规范的规定，但是它们在经济性方面则有所差别，为此我们在相同跨度（板跨度为9m×9m，柱子断面为600mm×600mm），相同荷载(活载为3.5KN/m2)条件下对两种方案的经济性进行了对比，对比情况如下：
（1）无粘结预应力混凝土平板结构：混凝土强度等级为C35，板厚为220mm，恒载为6.5 KN/m2。
（2）现浇混凝土空心楼盖结构：混凝土强度等级为C35，空心板厚为250mm，折算板厚为175mm，空心管直径为150mm，恒载为5.78 KN/m2。
根据上述设计条件，依据现行的规范我们进行了配筋计算，并按照江苏省04清单指引以及计价表对两种方案进行了经济分析，具体见表1：
表1 现浇混凝土空心楼盖与无粘结预应力平板经济比较
序号
类别
材 料
单位
工程量
综合单价
合价
1
空
心
楼
盖
方
案
混凝土250厚C35
m3
374.748
552.86
207183.35
钢筋
吨
55.512
4844.74
268941.21
空心管（150mm）
m
7020
19
133380.00
造价合计
元

609504.55
建筑面积
m2

2025.00
钢筋含量
Kg/ m2

27.41
混凝土含量
m3/m2

0.19
单方造价
元/m2

300.99
2
预
应
力
平
板
方
案
混凝土250厚C35
m3
445.5
493.73
219956.72
钢筋
吨
48.501
4899.75
237642.77
无粘结预应力筋
吨
14.33
15000
214950.00
造价合计
元

672549.49
建筑面积
m2

2025
钢筋含量
Kg/ m2

23.95
混凝土含量
m3/m2

0.22
单方造价
元/m2

332.12
从表1可以看出，在上述同等条件下，在满足使用功能的情况下，现浇混凝土空心楼盖与无粘结预应力混凝土平板结构相比要节约30元/m2。（注：表1中空心管费用含材料费、安装费、辅材费以及总包配合费等）
5.    结语
虽然通过我们多个工程实践对比分析，得出在普通荷载情况下，当板跨L为8m≤L≤12m时，现浇混凝土空心楼盖最为经济的结论，但是无粘结预应力平板因其独有的优点，也必将在我们此后的工程中得到进一步地应用。同时当板的跨度达成12m以上后，我们可以将预应力技术与现浇混凝土空心楼盖技术有机地结合在一起，发明出别具特色的建筑。