余向前

（重慶市設(shè)計院重慶400015）

現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)在某高層甲級寫字樓中的設(shè)計實例

余向前

（重慶市設(shè)計院重慶400015）

在重慶地區(qū)多層建筑中，現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)已有所應(yīng)用，但在高層建筑中卻鮮有所聞。本文結(jié)合重慶某工程實例，提出了高層建筑采用現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時應(yīng)注意的一些問題和宜采取的結(jié)構(gòu)措施，說明了此類結(jié)構(gòu)的施工要點。并指明在高層建筑結(jié)構(gòu)中采用空心樓蓋能夠有效降低層高、節(jié)省材料，降低建筑物綜合造價；樓面開間大、方便使用；施工便捷、節(jié)約工期。該工程投入使用后，綜合經(jīng)濟效益明顯。

現(xiàn)澆空心樓蓋；高層建筑；蜂巢芯；綜合效益；結(jié)構(gòu)措施

1 工程概況

重慶新科國際廣場工程位于北部新區(qū)經(jīng)開園，是北部新區(qū)經(jīng)開園政治、文化、經(jīng)濟中心和商業(yè)繁華地帶，項目為集商業(yè)、辦公、酒店、住宅為一體的高檔城市綜合體。建筑場地類別為Ⅱ類，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防基本烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組。建設(shè)用地面積23437.9m2，總建筑面積125550m2。

該項目分為A、B1、B2、C、D等5棟高層，其中C棟為5A級高檔寫字樓，其地下部分由-1層、吊一層、吊一層夾層組成，建筑功能分別為車庫、超市、商鋪，層高分別為4.2m，3.6m，3.7m。地上部分1～3層為商鋪，層高分別為4.8m，3.9m，3.9m，4～27層為標(biāo)準層，作辦公用，層高為3.6m。該棟結(jié)合建筑功能布置，采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對-1～3層采用普通樓蓋。若對標(biāo)準層也采用普通樓蓋，則因跨度達到7.8～8.5m不等，框架主梁高度達到0.8m左右，凈空只剩2.8m，再扣除通風(fēng)管道、消防水管、吊頂裝飾等需要的高度，凈空只剩2.4m，嚴重影響了高檔辦公使用的要求。如采用現(xiàn)澆空心樓蓋，框架主梁和板厚最多厚0.4m，凈空可做到3.2m，則會節(jié)約0.4m的空間，且沒有框架主梁突兀出樓板板底的影響，用戶可靈活隔斷，施工工期也會明顯縮短，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時和業(yè)主進行協(xié)商，最后確定對標(biāo)準層采用現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

2 結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)平面及豎向布置

根據(jù)《現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》），采用空心樓蓋結(jié)構(gòu)時，主體結(jié)構(gòu)可按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計，本工程結(jié)構(gòu)形式為框架—剪力墻，故結(jié)構(gòu)平面布置原則是：

（1）豎向構(gòu)件：為最大程度地表現(xiàn)建筑空間，電梯筒及疏散樓梯部位設(shè)計為剪力墻筒體，墻厚為200，250，300mm不等，考慮標(biāo)準層平面筒體在豎直方向比較偏心，故在建筑平面東北側(cè)和西北側(cè)各加了一榀300mm厚剪力墻（見圖1）。

圖1 標(biāo)準層結(jié)構(gòu)平面布置

筒體及此兩榀剪力墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件；其余部位布置鋼筋混凝土框架柱，標(biāo)準層首層柱截面分別為700X700，800X800，800X900，800X1000mm2等四種，柱截面沿高度逐漸減小（在不影響建筑外立面的情況下），到頂層時柱截面分別為500X500，500X800 mm2等兩種。剪力墻和框架柱等豎向構(gòu)件混凝土強度等級從下往上在C50～C30之間變化。

（2）板厚的確定：按《規(guī)程》，對鋼筋混凝土邊支承樓板，當(dāng)為雙向板時，空心樓板的跨高比不大于40，一般可取為25～30，本工程最大柱距為8500mm，可取板厚為350mm，考慮到本工程為結(jié)構(gòu)整體高度超過110m的高層建筑，且此類樓蓋結(jié)構(gòu)形式在重慶地區(qū)沒有成熟的經(jīng)驗，為穩(wěn)妥起見，最后空心樓板板厚取為400mm。板面為50mm厚現(xiàn)澆面層，采用350mm高900×900mm2的蜂巢芯。

（3）框架梁：在平面周邊框架梁設(shè)計為普通梁，截面為300×800mm2，不影響平面內(nèi)部凈高，其余框架梁設(shè)計為寬扁梁，寬扁梁高度與空心板厚同，梁截面為600×400、800× 400mm2不等（見圖1）。

2.2 結(jié)構(gòu)計算

本工程采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM·CAD工程部研發(fā)的多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE進行整體結(jié)構(gòu)計算及構(gòu)件配筋。

根據(jù)《規(guī)程》及蜂巢芯廠家提供的相關(guān)資料，本工程主要采用900×900蜂巢芯形成空心樓板。施工時先將蜂巢芯平鋪在模板上，蜂巢芯之間預(yù)留120mm的空隙布置梁鋼筋，混凝土澆筑后即在蜂巢芯之間形成間距為1020mm，截面為120× 400mm2鋼筋混凝土小梁，類似于密肋梁樓蓋。在進行整體結(jié)構(gòu)計算時，分別將該類梁定義為主、次梁進行計算，同時將中梁剛度放大系數(shù)分別取為1.5及2.0進行計算（從前述空心樓板的構(gòu)造來看，板的整體剛度較大，中梁剛度放大系數(shù)可取為1.5～2.0），得出在此四種情況下結(jié)構(gòu)的周期、剛重比及水平力作用下結(jié)構(gòu)的最大位移比（見表1）。

從表1可以看出，進行整體計算時，蜂巢芯形成的密肋梁按主梁輸入與按次梁輸入比較，按主梁輸入時結(jié)構(gòu)周期減少4%左右，相差較?。唤Y(jié)構(gòu)剛重比增大6%左右，最小剛重比為按次梁輸入時Y向的1.41，均滿足剛重比不下于1.4的要求。比較水平力作用下結(jié)構(gòu)的最大位移比，在地震作用下和風(fēng)荷載作用下，按主梁輸入均比按次梁輸入小8%～10%，最大位移比為按次梁輸入時Y向的1/820，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的不大于1/800的要求。相比之下，按次梁輸入時較為不利。

表1

從表1中還可以得知，中梁剛度放大系數(shù)取2.0與取1.5比較，取2.0時結(jié)構(gòu)的周期比取1.5時減少10%左右，剛重比相應(yīng)增加8%左右，水平力作用下結(jié)構(gòu)的最大位移比減小8%左右，由此可見，中梁剛度放大系數(shù)取1.5較為不利。但各項指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

綜上所述，進行整體計算時，蜂巢芯形成的密肋梁按次梁輸入，且中梁剛度放大系數(shù)取1.5時較為不利，故結(jié)構(gòu)設(shè)計時按此情況進行整體內(nèi)力計算和構(gòu)件配筋。值得一提的是，荷載輸入時尚應(yīng)考慮蜂巢芯自重，不要漏荷。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計及措施

本設(shè)計中的現(xiàn)澆空心樓板采用建設(shè)部重點推廣的已成熟的專利技術(shù)，樓(屋頂)層為由梁高同板厚的暗梁和非抽芯式蜂巢空心樓板組成?，F(xiàn)將結(jié)構(gòu)設(shè)計及相應(yīng)構(gòu)造措施分述如下。

（1）空心板平面布置：板厚為400mm，板面為50mm厚現(xiàn)澆面層，面層中配置Φ8@200單層雙向鋼筋，主要采用350mm高、邊長為900×900mm2的蜂巢芯，不合模數(shù)處根據(jù)需要采用配套蜂巢芯，邊長分別為600×900、300×900、300× 500、200×600mm2等。蜂巢芯間距為1020mm，凈距為120mm，沿柱跨橫平豎直均勻布置。在電梯、樓梯等剪力墻筒體內(nèi)部及周邊走廊、衛(wèi)生間等板面較小的地方采用普通實心混凝土樓板，板厚為100、120mm，按計算配置鋼筋。蜂巢芯平面布置圖見圖2。

圖2 蜂巢芯平面布置圖

（2）密肋梁設(shè)計：蜂巢芯鋪置在模板后，沿平面X向和Y向形成縱橫交錯的密肋梁，梁高同板厚為400mm，梁寬為蜂巢芯間凈距120mm（因電專業(yè)設(shè)計的消防線盒放置在密肋梁內(nèi)，故放置線盒的地方梁寬設(shè)計為150mm）。按本文2.2節(jié)，結(jié)構(gòu)計算時密肋梁按次梁考慮，依據(jù)SATWE程序的計算結(jié)果，分肋頂和肋底進行配筋。從計算結(jié)果可知，靠近暗梁邊的肋梁頂部配筋較大，跨中的肋梁底部配筋較大。肋梁頂部鋼筋采用直徑12的三級鋼，根數(shù)為2～9根不等，肋頂放不下時直接擱置在梁兩邊板中；肋梁底部鋼筋采用直徑14、16、18、22的三級鋼，根數(shù)均為2根。肋梁箍筋采用Φ6@200。

（3）板面構(gòu)造：空心樓板板面構(gòu)造及剖面如圖3所示。

圖3 空心樓板大樣及剖面圖

混凝土保護層厚度可按如下取值：板肋梁頂及側(cè)面15mm，框架梁及肋梁底25mm?？蚣鼙饬簶?gòu)造及梁柱節(jié)點按中南標(biāo)(03ZG003第17～18頁進行，并滿足如下要求：

梁底筋放底排但在柱外的梁底筋宜彎放在另一向梁底筋上；一向梁寬小于柱寬，另一向梁寬大于柱寬時，梁寬大于柱寬的梁，柱側(cè)部分梁應(yīng)加箍筋，箍筋間距為100，見圖4。

圖4 梁寬不同時梁鋼筋處理大樣

框架暗梁縱筋在保證鋼筋凈距＞38(面筋)，25(底筋)的情況下應(yīng)盡量穿過柱，且至少60%以上上部鋼筋穿過柱，見圖5。

圖5 梁筋穿柱大樣

考慮到重慶屬6度抗震設(shè)防區(qū)，故設(shè)計了中柱柱帽及邊柱柱帽，見圖6；當(dāng)柱結(jié)點在扁梁交角處的板面頂層縱向鋼筋和橫向鋼筋間距＜150mm時，可取消板面附加斜向鋼筋。

圖6 柱帽大樣

柱節(jié)點處雙向框架梁配筋量大的梁，其上部鋼筋放上排。

框架暗梁及空心板施工時應(yīng)起拱3/1000(除注明外)，其它按規(guī)范執(zhí)行。

混凝土中建議石子最大粒徑≤20mm，塌落度≥15cm。

蜂巢芯離框梁邊凈距50～100mm時上下按1Φ10配鋼筋，當(dāng)≥100mm且＜200mm時上下按2Φ10配鋼筋，當(dāng)≥200mm且＜450mm時上下按3Φ10配鋼筋。大于450采用空心圓管，圓管凈距不小于50mm。

樓板下沉處理見圖7。

圖7 樓板下沉處理大樣

3 施工要點

現(xiàn)澆空心樓板的施工工藝簡單易行，操作方便，雖然增加了埋置蜂巢芯的程序，但是省去了肋梁鋼筋模板工序，總體進度較快。但施工工藝畢竟不及普通樓蓋施工那么成熟，故在施工時需注意以下要點：

（1）由于樓層為大跨度空間，現(xiàn)澆混凝土空心板的面積和厚度較大，底模模板與支架需進行計算以保證安全。

（2）蜂巢芯是輕質(zhì)材料，在混凝土澆筑過程中上浮力很大，需采取有效的固定措施，確保芯體不變位。

（3）宜選用流動性較大的混凝土，混凝土澆筑過程中，宜用小直徑振搗棒（如Φ30mm規(guī)格）進行振搗，避免使用大直徑大功率的振搗棒，更不允許振搗棒直接觸及芯體。在空心板中芯體所占的位置較大，振搗必須密實，不得漏振。

（4）混凝土澆筑過程中，施工人員不允許直接踏踩蜂巢芯體，禁止將施工機具直接放在筒體上。

（5）混凝土板應(yīng)按規(guī)范要求進行養(yǎng)護。混凝土需達到100%設(shè)計強度方可拆模。

（6）在重慶地區(qū)，較普遍地使用特細砂作為混凝土的細骨料，在混凝土配合比設(shè)計和施工中，需遵循特細砂的有關(guān)規(guī)定。

空心板施工實景見圖8。

圖8 空心板施工實景

圖9 本工程完工后實景

4 綜合經(jīng)濟效益

該工程完工后，從業(yè)主單位的工程決算數(shù)據(jù)可以得知，與普通樓蓋相比，相同荷載下采用現(xiàn)澆空心樓板所用的鋼筋和混凝土均要少一些。鋼筋用量約為普通樓蓋的四分之三，混凝土用量約為普通樓板的一半，即使算上購買蜂巢芯所需的費用，土建成本仍有結(jié)余。更為重要的是，有效降低了層高，在建筑面積不變的情況下，以每層降低層高40cm計算，本工程標(biāo)準層為24層，建筑物總高度相應(yīng)減少了9.6m，建筑物結(jié)構(gòu)的柱、墻等豎向構(gòu)件和基礎(chǔ)的高度、截面及配筋均會相應(yīng)減少，建筑物內(nèi)的水、電、空調(diào)、電梯及內(nèi)外墻體（尤其是玻璃幕墻）也相應(yīng)減少，帶來了廣泛的經(jīng)濟效益，在高層建筑中體現(xiàn)尤為明顯。如果高度不變，則可增加建筑層數(shù)。且樓板剛度大，變形小，板內(nèi)形成的空腔隔音效果良好。樓面開間大，用戶可靈活隔斷。天花板平整無梁，還可節(jié)省吊頂裝修，即使需要布管，平整的頂面也使管線布置更加方便(見圖9)。

5 結(jié)語

本工程系高度為100m左右的高層建筑，采用了現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)，目前在重慶地區(qū)較為少見。根據(jù)空心樓蓋的特點，提出結(jié)構(gòu)整體計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的一些事項及構(gòu)造措施，并指明了這種樓蓋的施工要點。最后得出采用這種結(jié)構(gòu)形式具有節(jié)約造價、方便使用、施工快捷等優(yōu)點。本文對本地區(qū)其他高層建筑采用空心樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工時有一定借鑒意義。

[1]CECS 175:2004，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]全學(xué)友，孫會郎.現(xiàn)澆圓形空心樓蓋中單向模型板受力性能的試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2005，(05).

[3]盛建忠.現(xiàn)澆混凝土GBF高強薄壁管空心無梁樓蓋施工技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].結(jié)構(gòu)施工，2002，(5).

[4]高仲學(xué)，程文瀼，李少波，等.無柱帽混凝土空心無梁樓蓋的設(shè)計與研究[J].工業(yè)建筑，2003，33(2).

[5]陳靜茹，熊火清，彭少民.現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心無梁樓蓋設(shè)計彎矩分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報.2002，24(7).

責(zé)任編輯：余詠梅

A Case Study in On-the-Spot Cast Hollow Floor Structure in One High-Rise Commercial Buildings

The on-the-spot cast hollow floor structure has been applied in multi-storey buildings in Chongqing.However，it is not heard about in high-rise buildings.In this paper，an example of cast hollow floor structure design in a high-rise building is talked about to illustrate that some of the concerning issues，the relevant structural measures，and construction key points should be paid attention to.And this paper also indicates that the use of cast hollow floor structure in high-rise buildings can effectively reduce the length，save materials and reduce the integrated building cost.it also contributes to bigger floor bay，utility convenience and better construction or shorter construction period.After the project put into use，the comprehensive economic benefit is self-observant.

on-the-spot cast hollow floor structure;multi-storey buildings;faveolate;comprehensive efficiency;structural measures

TU9318文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671-9107（2010）08-0023-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.8.023

2010-5-14

余向前（1976-），男，重慶南川人，工程師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)師，主要從事房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的工作。