豳 ＤＯＩ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１０．１５．０３４ 现浇混凝土空心楼盖 在住宅工程中的应用设计 刘永涛西安建筑科技大学土木工程学院 ７／００５５； 周翔 机械工业第六设计研究院４５０００７ 拇耍 一 ｌｌ ｌ近年来，随着建筑对空间高度的要求提 高，现浇混凝土空心楼盖在住宅工程结 断，适合于大开间布置，不受传统的承 重墙约束。由于楼板下无梁，无柱帽， 混凝土挖去，则其抗弯承载力基本不受 影响。现浇混凝土空心楼盖正是运用这 原理，通过优化受力构件的截面形 式，在基本不影响承载力的条件下，大 一房间无需吊顶，节省吊顶装饰和吊顶更 新所需的费用。 １．５提高净空： 每层降低建筑梁高０．４米左右，提高 净空高度，有利于水平管线、空调管道 的安装。 １．６降低自重： １ 降低楼板和建筑自重，增加了基础 承载的安全性和可靠性。１构设计中应用越来越广泛黼本文综合阐 述了“现浇混凝土空・ 楼盖结构体系”ｆ 的受力机理、设计要点、使用范围、及 幅地减少了混凝土的用量，具有良好的 经济效益，同时又可大幅降低结构自 重，减轻建筑的地震效应。 从楼板的整体性分析，与现浇混凝 相比其它楱盖体系的优点，结合对“河 南省烟草公司郑州市公司一经营业务用 房”项目的设计，说明该技术是一种性 能价格比优越、受力明确合理的结构体 土空心楼盖具有可比性的是密肋楼盖。 两者均是从减轻楼盖的自重着手，后者 形成了带上翼缘的Ｔ型交叉粱系楼盖， 系，具有巨大的社会经济价值。 潮翻 现浇混凝土空・ 楱盖；内模；施工工艺 流程 而前者则形成了带上、下翼缘的工型交 施工简便，速度快，降低施工成 ｝叉梁系楼盖。两者不同之处在于，空心 本，缩短工期。 楼盖有下翼缘，且板中暗肋间距较密肋 １．８隔音效果好、隔热、保温性能 楼盖的肋间距小，因而其受力更加均 显著提高： 匀，刚度更大，整体性更好。通过空间 封闭空腔结构减少噪音传递，克服上】 有限元程序进行分析，其受力性能更加 下楼层的撞击噪音干扰，解决了住宅、图； 接近与实心板。 封闭空腔结构减少了热量的传递，使隔 热、保温性能得到显著的提高，对于采用ｊ １．７缩短工期： １ 势 现浇混凝土空心楼盖技术优｝ 书馆、教室等特殊场所的噪音干扰问题。Ｊ １．１综合造价低： ３ 现浇混凝土空心楼盖的设计 要点与构造要求 ３．１主要概念： ３．１．１楼盖的厚度： Ｈ＝空心管上面混凝土厚度＞４０ｍｍ＋ ＞４０ｒａｍ； 无粱板的钢筋混凝土定额单价为有梁 板的８０％，降低了钢筋混凝土单价；由 于自重降低，柱、墙和基础荷载也相应 减少，这样又可以减少构件截面，减少 配筋，降低了层高，提高了净空高度，。 节约竖向构件费用，还可利用每层梁占 领高度增加楼层。 １．２适用范围广： 空调的建筑来说，大大降低了空调费用，ｆ 而对大型冷库、储物库等，此种效益尤其 明显。 １．９抗震性能好： 【空心管的高度Ｄ＋空心管下面混凝土厚度 当楼盖的跨度大于８０００ｍｍ时空心管 上面混凝土厚度＞５０ｍｍ； 当楼盖的跨度大于ｌ Ｏ０００ｍｍ时空心 管上面混凝土厚度＞６５ｍｍ； ３．１．２暗梁： 梁的高度与楼板的厚度相同，梁的宽 度大干梁的高度称为暗梁，梁的宽度在 由于现浇混凝土空心楼盖比普通楼板 厚，增强了楼板的整体刚度，同时板内 砼体积的大幅抽空，减轻了自重。故与 一般平板相比，其具有自重轻、抗震性Ｊ 适用于各种跨度和各种荷载的建筑， 特别适用于大跨度和大荷载、大空间的 多层和高层建筑。 １．３节省材料： 能好的特点。 ２现浇混凝土空心楼盖的受力机理 １从受力截面分析，作为受弯构件的１ 楼板，其受力截面由受拉区和受压区构 与一般楼板体系比较，钢筋混凝土造： ６００ １２００ｍｍ之间，当按照等效框架梁法 进行设计并且跨度小于９０００ｒａｍ时可以不 ３．１．３扁粱： 价降低５％，模板损耗降５０％，节省竖向水、ｊ 电、电梯、空调、内墙、外装饰费用１０％～ １５％。 成，在极限状态下，拉力和压力集中在 ｝用设置暗梁。 截面两侧以构成力矩，而截面中部对抗 力的影响很小。因此，在受压区配置混 ；梁的高度大干楼板的厚度，但梁的 １．４使用功能改善： 凝土，在受拉区配置钢筋并包裹足以锚ｊ． 高度小于楼盖厚度的两倍，同时梁的宽 可灵活隔断楼面平板有利房间灵活隔 固和协调受力的混凝土层，而将中部的 度大于梁的高度称为扁粱。当楼盖的跨 ■ 凰豳■≤ 溢 ≥ 度大于９Ｍ，活荷载大于６ＫＮ／ｍ’应当设 置扁梁。 ３．１．４边梁： 边梁是指建筑物外周边的梁，该梁 撑板”的原则进行设计。 注：对于“刚性梁”，目前国内规 ？ ３．４．２内力计算 对于边支撑板，可按弹性方法计算 范尚无明确介定，本文列出国外相关规 范对“边支撑板”的规定，以做参考： ａ．美国规范ＡＣＩ３１８—１９６３规定， 四边支撑在墙或钢梁上的板，或支撑在梁 高不小于３倍板厚的现浇梁上的板，均可 认为是“边支撑板”（目前国内学术界认为 此规定偏松且不全面）。 楼板内力。当有可靠经验时，可考虑楼 盖的薄膜效应，对区格板的跨中和支座 截面的弯距进行适当折减。 对于柱支撑板，其内力可采用空间 有限元程序、ＳＡＴＷＥ的弹性楼板６功能 或同济大学编写的Ｓｔｒａｔ软件进行计算分 析。 ・ 除了承受楼盖的荷载９１、同时承受维护结 构、风力、外悬构件的荷载。 ３．１．５空心管： 在 现浇混凝土空心楼盖结构技术 规程 ＣＥＣＳＩ ７５：２００４中称为内模。截 面形状有圆形、椭圆形、方形等，并且 在管两端封闭行成一个密闭的空心管， 每根空心管的长度小于２Ｍ，空心管是用 早强水泥、纤维、外加剂、填料等材料 ｂ．加拿大标准ＣＳＡ Ａ２３．３—１９９４ 附录Ｂ关于“四边刚性支撑的矩形双向板 体系”的规定中，提出刚性支撑的条件为： 此处，ｂｗ为梁腹板宽度，ｈｂ为梁高， Ｌｎ为支撑梁的净跨，ｈｓ为板厚。 当按边支撑现浇混凝土空心楼盖设计 时，应考虑以上因素，否则楼板计算应 考虑周边梁的刚度影响，同时周边梁应 通过抗扭计算。 ３．３．２柱支撑现浇混凝土空心楼盖 ３．４．３配筋计算 现浇混凝土空心板正截面承载力应根 据相应截面的内力，依据ＧＢ ５ ００１ ０— ２００２，按空心板的实际截面计算。当内 模为箱体时，可按工字型截面计算；当 内模为筒芯时，对于顺简方向，也按工 字型截面计算，对于横简方向，其受弯 刚度可取顺筒方向的９０％。 当考虑弯矩调幅的空心板，其正截 面承载力计算中的截面受压区高度不宜大 于受压区最小翼缘厚度。 在一定的模具复合而成，空心管的高度 或直径小于楼板厚度应当满足Ｄ≤Ｈ一８０ 脚要求。 ３．２现浇混凝土空心楼盖的分类 ３．２．１按楼板的受力模型，可分为边 支撑现浇混凝土空心楼盖和柱支撑现浇混 凝土空心楼盖； 凡不属于边支撑现浇混凝土空心楼盖 ３．２．２按楼板的内模材料，可分为内 的楼板，均宜按柱支撑楼盖进行设计。其 受力模型与无梁楼盖类似，应按ＧＢ５００１１— ２００ｌ规定的板柱结构体系进行设计。 当支撑现浇混凝土空心板的框架梁按 模为简芯的现浇混凝土空心楼盖和内模为 箱体的现浇混凝土空心楼盖 内模为箱体的空心板，其肋梁的受 剪承载力计算和配筋构造应符合 ＧＢ５００ １ ０—２００２的要求，对于肋宽≤ １００ｍｍ的肋梁。一般在肋梁内配置单肢 Ｓ钩即可满足要求。 空心板的最小配筋率应按楼板的实际 ３．２．３根据楼板的配筋，又可分为非 预应力现浇混凝土空心楼盖和预应力现浇 混凝土空心楼盖。 根据现行工程的常用类型，本文重 点对非预应力现浇混凝土空心楼盖作以阐 述。 ３．３楼盖受力体系确定原则 ３．３．１边支撑现浇混凝土空心楼盖 根据ＣＥＣＳ ｌ７５：２００４的规定，可以 扁粱设计时，扁梁的构造应满足 ＧＢ５００１ １—２００１的规定，同时扁粱及板肋 应满足规范中对裂缝及挠度的要求。 ３．４现浇混凝土空心楼盖的计算 ３．４．１荷载取值 对于箱体内模根据材料的不同其取值 可按如下表格选用： 对于筒芯内模，因材料较多，本文 不再列出，其容重应根据相关的产品标 准确定。 截面进行计算。 对于柱支撑板，尚应根据楼板的受 力特性，对柱周围的楼板进行抗冲切验 算。 ３．４．４挠度与裂缝计算 当在现浇混凝土空心楼盖的设计中采 用了适宜的构件跨高比、周边约束条件 理解为：对于支撑在墙、深受弯构件、 刚性梁等结构上的楼板以及传统经验证明 有效的带主次梁的楼板，可以按“边支 和构件配筋特性，且有可靠的工程实践 时，可不作构件的挠度和裂缝验算。 当楼板按考虑弯距调幅进行设计时， 宜相关规范要求进行挠度和裂缝的验算， 或采取有效的构造措施。 ３．５现浇混凝土空心楼盖的构造要求 表１ ————Ｔ内模材料 ｌ ——一Ｔ￣（ｋＮ／ｍ３） ｌ —备注 一—— ３．５．１材料强度等级： 混凝土强度等级宜≥Ｃ３０；钢筋宜采 泡沫 料 ‘‘。＿。 。＿＿＿＿。 硬度大时取大值 ｉ 。。一…———— ————Ｊ 用ＨＲＢ４００级热轧带肋钢筋。 ３．５．２板的适宜高跨比 现浇混凝土空心楼盖的经济跨度一般 （；Ｒｃ薄壁盒 ４．５ ５．５ ｊ箱体边长及高度小时取大值ｌ ｆＩ ｌ Ｉ为７．５～１５ｍ，对于施加预应力的楼板可适 当增加，目前国内已做成２７ｍ跨的现浇混 凝土空心板（详２００８年奥运会射击馆结构 设计） ＧＢＦ蜂巢芯； ５．０＂７．０ ２．Ｏ、４．０ ｌ｛箱体边长及高度小时取大值ｉ ｛ ｉ ｌ 水泥珍珠岩１ 对于边支撑板，一般为单向板为１／ ２５～１／３０，双向板为ｌ／３０～ｌ／４０。 对于柱支撑板，高跨比按柱网的长 ７６— 边计算，一般为ｌ／２５～ｌ／３０。 局部集中大荷载或人防工程等特殊情 况应按实际情况确定板厚度。 ３．５．３对于内模为箱体的现浇混凝土 空心楼盖，空心率不宜小于２５％，也不 大于５０％。 ３．５。４对于内模为箱体的空心板，纵 向钢筋与箱体的净距不得小于ｌＯｍｍ。 ３．５．５当空心板需要开洞时，洞口周 带，在洞边应配置补偿钢筋，每方向的 补偿钢筋面积不应小于被切断钢筋的截面 书馆，住宅停车场等建筑中，高强轻质 混凝土内模（以下简称内模）其强度比 现有其他产品高出５０％，重量减轻３０％， 更好地降低了工人的劳动强度。 ４．１制作模板和底层钢筋铺设 ４．１．１按设计要求制作模板，起拱如设 计无要求，模板单向或双向应起拱２～３ ‰。 面积。同时尚应满足国家现行规范的要 求。 ４现浇混凝土空心楼盖的施工工 ，－Ｍ－ 乙 现浇混凝土空心楼盖结构具有减轻自 重，降低总体造价，抗震性能好，隔音 效果佳，广泛适应于商场，办公楼，图 ４．１．２预留，预埋水电管线或孔。 ４．１．３找出内模所放的位置。 ４．１．４铺设底层钢筋 ４．２内模放置，固定和上层钢筋铺设 ４．２．１在底层钢筋上先放置垫块，然 后放置内模。 边应保证至少有１ＯＯｍｍ宽的实心混凝土 ａ Ｌ ：ｒ＿ ！Ｉ ；Ｉ！．ｉｌ！１ｌｌＩＪ Ｉ．。ｔ ：； ！！Ｉ！ ！ 。：ＩＩ 。ＩＩ ．。Ｉ ．：！ ：’ ｌＩＩＪ ｌ 是 － ＩｌｌＪ ＩｔＩ ＩＪｌＩ ＩＪｌｌ ＩＪＩｌ ＩＩＪ ｌＩｌｌ ｌＩＩＪ ４．２．２内模应免受撞击和挤压运输， 堆放以及吊运时均应小心轻放，禁止甩 扔，用专用的吊篮运内模，防止损坏。 霜 ● ；一一；； －。 ；； ●＿ ；； ｔ。 ｉ ｒ ｉｊ ｉ； Ｉ ｒ ｌ－ ●● ； ＿● ｉ： －ｌ ；； －’ ；； ； ｌ－ ● ｊ 一一ｊｌ一一ｊＬ＿Ｉ￣ｊ Ｉ一 ｔ！ ！ 一一 一一ｊＩ一一 ＩＩ 一一ｊＬ—ｊ． ＿８ 卜 —舄 ２— Ｊ ： ：： ：： Ｌ ｊＬ— Ｊ Ｌ— ： ： ：： ：： ：： ：： ：： ：： ： ｊ・ ＩＩ ｌｌ ｌ Ｌ ｊ・ ・Ｉ ＪＬ Ｊ Ｌ Ｊ ４．２．３按设计要求，设计出梁与内模 之间和柱四周与内模之间的间距。 ４．２．４内模与内模之间的间距按设计要 求放置。 ４．２．５防止内模上浮有固定铁丝、固 蠢 Ｉ Ｉ ＩＩＩ ＩＩ Ｉｌ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ｌＩ １ ａＩ ｌＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ｌＩ ＩＩ ＩＩ ｌｌ Ｉｌ ｌＩ ＩＩ ｌｌ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ ＩＩ Ｉ Ｉ Ｉ 口 疑 ＿ ｌ ｆＩ ｆＪ ¨ ＩＩ ｌＪ ＩＪ ｌＩ ＩＪ ＩＪ ｌＪ Ｉ 塞 ＿ Ｉ ＩＩｌＩ ＩＩＩｌ ＩｌｌＩ Ｉｌ ＩＩＩｌ ｌｌＩｌ ｌＩＩＩ Ｉｌｌｌ ＩＩ ｌｌＩｌ Ｉ 定内模两端，下边固定位置，根据现场 情况待定。 ４．２．６绑扎架力筋，铺设上层钢筋。 ４．３现浇混凝土 钾 金 ： ｌＩＩ ：ｉｌ ＩＩ。 ；；：；ｌｌ ＩｔＩ ；Ｉ Ｉ ｉＩ．Ｉ Ｌ一一ＪＬ一一Ｊ Ｌ一一ＪＬ－－Ｊ Ｌ－—Ｊ Ｌ—Ｊ Ｌ一一ｊＬ－－Ｊ Ｌ一一Ｊｋ－－上Ｌ．．－ｊ Ｌ Ｊ —． ．Ｉ Ｌ．． １啪 ｌ明０ Ｉ Ｂ的Ｉ嘲Ｉ即Ｂ Ｉ ｓ Ｉ啪Ｉ ６。０ ｌ哪Ｉ晰Ｉ 硼 ４．３．１搭设施工通道，避免机械压在 内模上，人员踩踏内模。 ４．３．２内模洒水，避免其吸收混凝土 水份。 ４．３．３混凝土粗骨料的粒径不宜过大。 ● ４．３．４内模之间肋宽和底厚度相对较 小，可采用小型震动棒，避免触碰内 模，保证混凝土浇筑到位。 ４．３．５浇注时应及时对钢筋和内模校 整。 ４．３．６发现内模破损应及时补修。 ４．３．７浇注时预留、预埋管线，应避 开内模，如无法避让，应采取避让措 施。 ４．３．８在施工中，内模可以接长或截 １ ａ一１ ０ 短使用，接口处应封堵，不得让混凝土 进入内模空腔内。 ４．３．９混凝土卸料时应均匀，避免堆 积过高，损坏内模。 ４．４质量要求 ４．４．１按有关技术要求对进场货物进行 验收； ４．４．２施工技术要求，按有关技术要 求进行施工验收。 ７７一 中国科技信息２０１０年第１５期 ｃＨｌＮＡ￣ＩＥＮＣＥ ＡＮＤ １１ＥｃＨＮ０ＬｏＧＹ ＩＮＦｏＲＭＡＴｌＯＮ Ａｕｇ．２０１Ｏ ５河南省烟草公司郑州市公司一 经营业务用房中现浇混凝土空心 楼板的设计 ５．１工程概况： 本工程位于郑州市经济技术开发区， 配筋采用笔者编写的计算程序进行计 算，选取标准层［（４）～（５）Ｊ Ｘ【（Ａ）～（Ｃ）Ｊ轴 线内７．８ｍ Ｘ ６．１ｍ楼板为例，其板厚度为 ２５０ｍｍ，上下层实心混凝土板厚度分别 为６ ０和６ ０ｍｍ，混凝土暗肋间距为 《上接第６８页 气。如遇有积雪，应用开水将所用模板 和钢筋上的积雪融化后方可浇筑混凝土。 ｅ、在施工缝处继续浇筑混凝土时， 应清除水泥薄膜和松动的石子，以及软 弱混凝土层，并加以充分湿润和冲洗干 净。在浇筑混凝土前，应先在施工缝处 铺一层与混凝土成份相同的水泥砂浆。 ｆ、在混凝土振捣工程中，应避免碰 ７２０ｒａｍ、６９０ｍｍ，暗肋宽度为９０ｒａｍ， 混凝土强度等级为Ｃ ３ ０，钢筋选用 ＨＲＢ４００级热轧带肋钢筋。经计算，其 空心率为３５％，板顶负筋为ＩＯ＠Ｉ５０，板 底钢筋为１０＠１ ５０，板顶最大裂缝为０． １８７ｒａｍ，挠度为３１．９ｒａｍ，均满足规范 经三南路以北，经开第三大街，以东， 北临本公司住宅小区和烟草物流中心， 东临郑州市残疾人康复中心。建筑抗震 设防分类属丙类建筑。建筑抗震设防烈 度为７度，设计基本地震加速度值为０． １５ｇ，所属的设计地震分组为第一组，框 架部分抗震等级为二级，剪力墙部分抗 震等级为二级。建筑场地土类别为Ⅱ 类，场地土特征周期为０．３５ｓ。 由于建筑功能的要求，主体内布置 了较多的开间为７．８ｍ＊６ｍ的房间。若设 置明梁，将使房间的净高降低，影响观 感。根据以上特点，制定了厚板、ＳＰＤ 要求。 ５．４采用“现浇混凝土空心楼盖结构ｌ 撞钢筋、模板、预埋件等。并经常观察 模板、支架、钢筋、预埋件的情况，当 体系”带来的经济效益 发现有变形、移位时，应及时采取措施 该工程采用“现浇混凝土空心楼盖结 构 系”带来较大的经济效益。在保证层Ｊ 进行处理。混凝土浇筑过程中，每一振 高的前提下，有效的降低了层高，从而降 低了造价。该工程采用“现浇混凝土空心 ｛实，使新旧混凝土紧密结合，振捣棒应 楼盖结构体系”，与普通井字梁板结构相｛ 比，减少了模板的数量，节约了造价。 快插慢拔，以避免形成孔洞。 点的振捣延续时问应使混凝土表面呈现浮 浆和不再下沉为止。混凝土应细致捣 板、密肋楼盖和现浇混凝土空心板四种 楼盖结构体系，经优选分析，采用了现 浇混凝土空心板的方案。 ５．２结构布置 本文仅给出七层局部结构布置（如上 图示）。通过采用该类型的结构体系，使开 间内实现了无梁、无柱，结构高度分别控 制在２５０ｒａｍ，保证了相应房间的有效净高 分别不小于３．２ｍ，保证了建筑四周的立面 效果，节约了混凝土和钢筋用量。减轻了 地震作用。 ５．３计算过程 ‘ 保证了建筑的功能要求，同时带来较大的Ｉ 内，握好软轴使手以下的软管垂直，令 经济效益，取得了甲方的好评。 １ 手握着后面软管尽量往上提并靠近模 板，使软管在转弯处不至于折成硬弯。 一ｇ、用插入式振动器伸入门子板内 经过方案优选，该工程设计时采用了 ｛时，掌握振捣器的人一手要伸入门子板 “现浇混凝土空心楼盖结构体系”，合理地｛ ６综述 一 “现浇混凝土空心楼盖结构体系”ｌ 振捣器伸入下层混凝土内的深度应不小于 ５０ｒａｍ。 是我国建筑结构领域的一项重大创新。 响应了中央提出的“建设节约型社会” 的号召！它为２ｌ世纪建筑现代化提供了技 术支撑，是一种性能价格比优越 受力． ｈ、混凝土浇筑完毕后，应在其上覆 盖塑料薄膜，其上再用双层草袋子覆盖 严密。 该工程采用ＰＫＰＭ—ＳＡＴＷＥ进行计 明确合理的结构体系，具有巨大的社会 经济价值。该技术巳成功地应用于各类 建筑工程，创造了巨大的社会经济效 ｉ、因是冬期施工，每层混凝土试块组 数除留置一组外，尚应增设两组与结构同 算。其中现浇砼框架柱、剪力墙、框架 明梁及连梁、普通楼板均按实际尺寸建 模输入。现浇混凝土空心板部分通过笔 者用Ｅｘｃｅｌ编写的计算程序计算出相应楼 板的折算厚度及自重人工输入。为简化 条件养护的试件，分别用于检验受冻前的 混凝土强度和转入常温养护。 益。实例工程遍布全国，推广应用前景｛ 广阔。 计算，对全楼强制采用剐性楼板假定。 振型组合方法按耦联考虑，选取前 １ ５种振型参与组合计算。根据各层的填 充墙数量，周期折减系数取值为０．９０。考 虑“工”字形梁翼缘对刚度的贡献，中 梁的刚度增大系数按２．０考虑。 经计算，第一振型下的周期为１． ６０９５，Ｘ、Ｙ方向的有效质量系数分别为 ９９．４３％和９９．５５％，Ｘ、Ｙ方向最大值层间 位移角分别为１／７９１和１／６７１。均满足 抗震规范的要求。各类型梁的裂缝及挠度・ 也满足相关规范的要求。 该工程现浇混凝土空心楼板构造如上 图示。 ・