现浇混凝土空心无梁楼盖在多层工业厂房的应用及施工实践.pdf

四川建筑 第28卷4期 2008108 现浇混凝土空心无梁楼盖 在多层工业厂房的应用及施工实践 孙 仓 龙 (上海漕河泾开发区经济技术发展有限公司,上海201114) 【 摘 要 】 以某通用厂房为例,介绍了现浇混凝土无梁空心楼盖的设计技术应用优化原理;经与传统楼 板结构模式在相同工况下的设计计算比较,结合技术经济分析研究,得出工程造价理论优化值。通过工程施 工实践,系统阐述了该项技术在实际应用中的关键措施和控制要点,保证空心楼板的施工质量。 【 关键词 】 现浇混凝土; 无梁空心楼盖; 优化原理; 造价比较; 施工程序 【 中图分类号 】 TU37512 【 文献标识码 】 B 根据工业地产的开发模式,中小型通用厂房物业往往按 市场潜在客户的常规需求先行建设,然后再进行市场招商。 为增进中小型通用厂房物业的适用性及提高招商引资的竞 争力,对建筑物的跨度、 层高及楼层荷载上均有较高的要求。 为控制好建设成本,从建筑技术应用角度挖潜成为一项行之 有效的措施。大跨度、 大荷载结构,采用现浇混凝土空心楼 盖,因其结构受力合理、 降低结构含钢量、 提高净空高度、 综 合造价低等优点,近年来得到了广泛应用。 1 工程概况 某通用厂房项目由6个单体工程组成,各建筑单体典型 平面柱网布置为814m814m,楼面荷载为500 kg/m2(底层 荷载为1 000kg/m2)。其中, 1#、2#、5#、6#楼为四层框架结构, 层高:底层为4175 m, 24层为3195 m; 3#、4#楼地上4层、 地 下1层,框架结构局部剪力墙,层高:地下室4175 m,底层 5175 m, 24层为3195 m,局部4175 m。建筑高度: 18130 23150 m;总建筑面积: 64 880 m2。 在本项目中,如何减小楼板厚度或减少混凝土用量是有 效控制成本的关键。常规在大荷载、 大跨度的楼盖设计中广 泛采用的主要是预应力技术和空心化技术。经与设计院沟 通,对采用传统结构模式(单向、 双向板肋梁楼板、 密肋楼板 和无梁实心楼板)进行了同口径比对,本工程最终实施方案 改为所有单体地上结构14层均采用无梁空心楼盖,楼板 厚360 mm,空心筒直径为 250,相邻空心筒中心距离是 300 mm,空心筒间小肋梁设置宽度为100 mm; 3#、4#楼有覆 土的地下室顶板部分采用无梁空心楼盖,楼板厚420 mm,空 心筒直径为 300,相邻空心筒中心距离是350 mm,空心筒间 小肋梁设置宽度为100 mm,详见图1。 2 空心无梁楼盖设计技术应用分析 211 设计依据 现浇混凝土空心楼盖结构技术规程 CECS 175: 2004, 由中国工程建设标准化协会制定。 212 设计优化原理 图1 空心筒布置剖面图 在钢筋混凝土受弯构件中,对正截面而言,可以把受拉 区混凝土除去一部分,形成T形截面构件,这样可节约材料 和减轻自重。从正截面强度来看,两种楼板的承载能力是等 同的。基于这一原理,在现浇楼板中放置空心筒,形成孔洞, 沿布筒方向的板的正截面就变成了“ 工 ” 字形截面;垂直于布 筒方向的板的正截面变成了平面外有联系的“ 工工 ” 字形截 面,这种“ 工 ” 字型截面和“ 工工 ” 字形截面的承载能力与等 量的实心板是相同的。由于“ 工 ” 字形截面减轻了自重,故板 的配筋比等厚的实心板要少。同时也减轻了柱和基础的荷 载,现浇空心板方案比实心方案的综合造价要节省5% 20%左右。 收稿日期2007 - 11 - 26 作者简介孙仓龙(1976 ) , 男,浙江奉化人,硕士研 究生,工程师,部门经理助理。 341 工程结构 四川建筑 第28卷4期 2008108 现浇空心板的施工过程中,平行受力钢筋方向按一定间 距放置空心筒,该构件纵肋布置受力钢筋、 构造钢筋与网片钢 筋绑扎形成整体,浇捣混凝土后形成非抽芯的现浇空心板。 213 设计要点 (1)结构布置原则为:柱与柱、 柱与剪力墙间设置框架 梁,框架梁围成的板采用现浇空心板。 (2)框架梁一般为暗梁,暗梁高度与空心板厚度相同。 (3)主体结构一般可按现行规范设计,暗梁按宽扁梁考虑。 (4)现浇混凝土空心板一般按单向或双向受力进行内力 配筋计算。 214 构造要点 (1)混凝土强度等级应不小于C20,板厚一般可取(1/25 1/30)Ld,Ld为板的短边长。 (2)最小配筋率为012% ,最大配筋率为112%。 (3)空心率为30%55%。 (4)适应跨度 15 m (非预应力 ) , 或 25 m (预应力)。 3 技术经济比较分析 结合该通用厂房项目施工图设计,与传统结构模式普通 梁板(单向、 双向板肋梁楼板)、 有梁空心楼板和密肋楼板等 在同工况下设计计算值进行技术经济比较分析。 311 楼板直接造价比较 经济指标参数:钢筋4300元/t,C30商品混凝土350元/m3, 模板60元/m2(以上数据均为综合单价,含材料费、 施工费、 总包管理费、 利润和税金等,以下类同) 通用厂房典型柱网814m814m,活荷载500 kg/m2。 方案a:采用普通梁板结构,主梁300mm750mm,次梁 250mm650mm,折算板厚为197 mm。楼盖结构用钢量: 3610 kg/m2。 方案b:采用有梁的空心楼板结构,主梁400mm 550mm,选用 150200空心筒,板厚250 mm。折算板厚为 190 mm。楼盖结构用钢量: 2910 kg/m2。 方案c:采用无梁的空心楼板结构,选用 250300空心 筒,板厚350 mm。折算板厚为186 mm。楼盖结构用钢量: 2615 kg/m2。 方案d:采用密肋楼板结构,主梁500mm550mm,肋梁 150mm400mm (间距1400 mm) ,折算板厚为198 mm。楼盖 结构用钢量: 3915 kg/m2。 使用方案c无梁的空心楼盖节约的楼板造价(按单位面 积计算)为: 节约混凝土价: 350 (0 1197 - 01 186) 1 =3185元/m2 节约钢筋价: 4300 (36 10 - 2615) /1000 =41元/m2 节约模板价: 6040% =24元/m2 以上合计价: 3185 +41 +24 =68185元/m2 扣除空心筒管材造价 (59 元/m2)节约: 68185 - 59 = 9185元/m2 312 桩基造价比较 使用无梁的空心楼盖减少结构自重,可节约造价: 25 (0 1197 - 01 186) 4 =111元/m2 313 降低层高带来的经济优势 使用无梁的空心楼盖技术,本项目中建筑每层比原方案 节省250 mm层高,一般每降低100 mm层高,可降低楼层土 建综合造价11 5% ( 框架结构土建造价一般1200元/m2)。 可节省土建综合造价: 1200115%250/100 =45元/m2 314 由于无梁的空心楼盖,无次梁和主框架梁,大约可节省 水、 电设施费(含减少喷头、 筒线的费用)约15元/m2 综合以上各点,约可节约工程(直接)造价: 9185 +111 +45 +15 =70195元/m2 该通用厂房项目应用无梁空心楼盖部分建筑面积按 61 000 m2,约可节约工程(直接)造价: 7019561143218万元 另外,采用无梁的空心楼盖后建筑物使用功能明显改 善,比如自由隔断、 灵活吊顶、 隔声隔热、 隔震性能提高等都 是项目增值的卖点,也是用户满意的买点,这种经济效益远 远超越了各项经济的总和。 4 现场施工 411 进度安排 按照总进度计划的要求,每一个施工流水段的作业时间 约为10天,本工程总共划分为11个施工流水段(其中1#、2# 楼均划分2个施工流水段, 3#、5#楼均划分3个施工流水段, 6#楼为1个施工流水段 ) , 其中安排给空心筒安装的实质性 工期为半天,其余均为穿插工期(约为2天)。按每个施工流 水段投入劳动力30人计算,考虑流水作业后至少有3个施 工流水段同时具备工作面,因此至少投入劳动力90人。 412 施工程序 铺设模板 按图纸根据空心筒的定位尺寸在模板上弹 (划)线 底层钢筋的上下关系必须按照暗肋的布置方向确 定 绑扎梁及楼板底筋 底层钢筋的交叉点每隔800 mm钻 孔 穿14#抗浮铁丝并固定(关键步骤)按照模板上的弹 线预埋水电管线(平行暗肋的水电管线先放,垂直暗肋的水 电管线后放,并使后放的垂直暗肋水电管线靠近弹线位置) 空心筒测量和定位 安放空心筒和限位块 用16#铁丝绑 扎筒芯 检查抗浮铁丝 铺设、 绑扎楼板面筋 设置拉筋并 每隔600 mm与上下筋点焊 再次检查抗浮措施 楼盖隐蔽 验收检查 浇捣混凝土(按顺筒方向振捣) 找平压光。 413 主要施工方法 41311 空心筒安装 (1)梁钢筋和楼板底筋绑扎完毕后,用钢卷尺测量核实 实际铺设空心筒空间尺寸,根据图纸结合现场情况调整分隔 点,拉线调直后用粉笔在底模上划线; (2)由于空心筒为密封的圆形中空筒体,在浇筑混凝土 时因振动棒的振动和空心筒本身的浮力(混凝土塌落度越大 浮力就越大)而导致空心筒带动楼板底筋上浮。为确保钢筋 不整体上浮,必须采用14#铁丝(详见图1顺筒方向布置剖 面)每间隔0180 m距离扣在底层钢筋交叉点上并穿过模板 锚固在模板上并扣紧,在四边及转角处加固时应适当加密, 以确保楼板钢筋不整体上浮; (3)限位块的设置和作用:空心筒按照施工图纸或布筒 图进行布筒,限位块设置在空心筒之间,是控制空心筒距离 441 工程结构 四川建筑 第28卷4期 2008108 的附件。限位块与绑扎空心筒的铁丝同时设置,它既能保证 空心筒在浇捣时顺筒间距的正确,又能控制空心筒上浮。绑 扎空心筒方法采用16#铁丝(详见顺筒方向布置剖面,以能可 靠固定筒芯为标准 ) , 应安装在空心筒距两端1/4左右处,与 限位块同时固定牢靠。必要时筒芯的上端可用铁丝与上层 钢筋拉牢固定; (4)排布空心筒时,应按空心筒结构布置图施工。如设 计未作要求,宜将其与最靠近梁、 墙钢筋的净空间距调为 50 mm左右,与预留孔洞的净空间距调为 100 mm; (5)空心筒下的预留筒线盒、 预埋筒线交叉点应可能布 置在筒间肋位置,必要时该位置的空心筒可断开或在空心筒 筒身锯缺口并堵填,让出筒线位置,或换以小直径筒芯替代; (6)空心筒安装过程中如有因施工人员、 设备、 材料压破 筒身造成局部破损,对破损处采取规范建议的方法进行修 补,也可用塑料布、 水泥包装袋、 封口胶带等进行应急封补、 填塞,孔洞较大时可先于孔内内塞塑料布,水泥包装袋之类 材料,以防浇筑混凝土水泥浆进入空心筒内; (7)吊运楼板面筋要轻放并采取有效措施,确保大捆钢 筋不直接堆放在空心筒上; (8)空心筒安装完成后须进行隐蔽验收,合格后方可转 入下道工序,并作好空心筒质量验收记录。 41312 现浇混凝土空心楼盖混凝土浇筑 (1)现浇混凝土塌落度要求为: 16 cm,石子粒径为5 30 mm; (2)空心筒或其他施工工具不可直接放置在筒芯上,可 以垫脚手板放在筒上或在空心筒间缝隙处安放支撑。禁止 将施工机具直接压放在筒芯上,施工人员要注意保护空心筒 避免硬质物体直接冲击空心筒; (3)混凝土下料时不宜太急,也不可太多。当楼板厚超 过25 cm时混凝土应分两层浇筑,但间隔时间不得超过混凝 土初凝时间; (4)混凝土的浇筑,应沿平行于筒芯方向下料和振捣;若 沿垂直筒芯方向下料时,也得顺筒方向振捣,不可多点围合 式浇筑; (5)浇筑混凝土时,应安排适量的安装空心筒工人,随浇 筑作业及时调整、 修补筒芯; (6)浇筑混凝土空心楼盖时,暗梁或大梁处可用普通振 动棒,筒与筒间肋处应严格采用插入式小振动棒(直径 35 mm)进行振捣,面层混凝土用平板式振动器振捣。先将 插入式振动器在筒芯间缝隙中振捣,不宜直接接触或压在筒 芯上进行振捣,筒芯间混凝土密实后可采用平板式振动器随 振随找平,随捣随抹; (7)浇筑混凝土时,要注意空心筒是否有上浮现象,一旦 有上浮,应立即停止混凝土浇筑,待采取相应的措施(可以采 取跳格开孔减小浮力法)后再继续作业。 41313 其 它 (1)跨度大于9 m、 柱网大于8m8m时,混凝土的强度 达到100%方可拆模;后浇带两侧一定范围支撑必须等后浇 带浇捣完毕达到设计强度后方可拆模。 (2)由于筒芯底部混凝土层较薄,因此安装底部钢筋时, 必须认真安放并固定好混凝土垫块,混凝土垫块厚度为15 20mm,在铺筒前应先进行一次检查调整,以确保底部混凝土 保护层的厚度。 (3)在浇筑混凝土时空心筒会承受很大的浮力,因此必 须将“ 顺筒方向钢筋布置图 ” 中的拉筋与上下钢筋拉结锚固, 拉结锚固筋一般每隔600900mm与上下钢筋网片点焊住, 以防施工过程中绑扎拉筋的铁丝脱落。 (4)检验以目测为主,辅以量测。目测对象为整个施工 中的楼盖;量测对象以两对相邻梁所围闭成范围作为一个检 测区间,每区间随处抽取进行量测。施工面积不大于500 m2 的楼盖,每层抽测三个区间,超过500 m2以上部分,每增加 200 m2,加抽一个区间。 5 结束语 (1)针对各类物业的不同使用功能要求对工程造价带来 的影响,应尽可能采用合适的建筑设计技术加以弥补或改 善。本项目通过技术论证及经济分析比较,确定以无梁空心 楼盖代替普通梁板结构,从使用功能和经济两方面均取得了 令人满意的结果。 (2)现浇混凝土空心楼盖施工技术重点难点在于空心筒 的排放及抗浮、 混凝土浇筑。本项目中通过专业单位技术交 底,辅以现场样板段先行,对楼板施工的整体进度管理及质 量控制起到了十分重要的作用。 (3)无梁空心楼盖在结构设计中计算前提是项目建成后 不对该区域楼板进行随意改造;若项目今后可能对相应区域 楼板进行开孔等处理时,需与原设计单位联系做专项改造方案。 参 考 文 献 1CECS 175: 2004现浇混凝土空心楼盖结构技术规程 S. 2 中国工程建设标准化协会混凝土结构专业委员会.全国现浇混 凝土空心楼盖结构技术交流会论文集 G .上海, 2005. 3 迟晓明.工程造价案例分析M .机械工业出版社, 2005. 4 严卫国. 800mm厚现浇混凝土空心楼板大直径GBF空心筒胎 模的稳定性控制J .建筑施工, 2007(5). (上接第142页) 5 结 论 现浇混凝土无梁空心楼盖技术具有综合造价低、 施工便捷、 提高净空、 改善使用功能、 隔音、 节能等优点。该技术体系特别 适用于大跨度、 大荷载、 大空间的多层和高层建筑。这种新型、 实用、 经济的建筑结构体系,能满足各类建筑的层高、 大开间、 灵 活隔断以及抗震等诸多方面的更高要求,突破了传统建筑结构 模式,从根本上缩短了施工周期,减轻了建筑物自重,优化了建 筑物使用功能效益,具有明显的经济效益和社会效益。 参 考 文 献 1GB 50010 - 2002混凝土结构设计规范 S. 2GB 50009 - 2001建筑结构荷载规范 S. 3JGJ 3 - 2002高层建筑混凝土结构技术规程 S. 541 工程结构