劉興順

(上海嘉隆建設(shè)發(fā)展有限公司，上海 201821)

1 工程概況

上海市民辦桃李園實(shí)驗(yàn)學(xué)校新校區(qū)位于上海市嘉定區(qū)菊?qǐng)@新區(qū)樹屏路，建筑總面積約為3.56萬m2。本工程建筑抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度，按抗震設(shè)防烈度8度采取抗震措施。在該項(xiàng)目建造籌劃階段由于對(duì)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及安全適用性等指標(biāo)要求嚴(yán)格控制，又對(duì)教室以及多功能教室等的凈空及天棚美觀有較高的要求，所以經(jīng)過業(yè)主方、設(shè)計(jì)方以及成本造價(jià)部門反復(fù)不斷的討論，最終采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋框架結(jié)構(gòu)。該樓蓋結(jié)構(gòu)體系不僅能提供靈活的應(yīng)用空間,而且還具有減輕結(jié)構(gòu)自重、抗震性能好、增加樓板剛度、縮短施工工期、提高隔聲效果、降低結(jié)構(gòu)和裝修造價(jià)等優(yōu)點(diǎn),其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比其他類型的樓蓋體系有明顯的提高,完全符合該項(xiàng)目建造的初衷。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及計(jì)算分析

選取本項(xiàng)目1號(hào)樓的第三層樓板作為典型樓蓋進(jìn)行分析，其結(jié)構(gòu)平面圖以及典型空心樓板剖面圖如圖1、圖2所示。

圖1 三層空心樓蓋平面圖及結(jié)構(gòu)布置圖

圖2 空心樓蓋剖面示意圖(400厚)

本層樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙向網(wǎng)格肋空心樓蓋，板厚為400 mm，肋梁寬度取150 mm，內(nèi)模箱體規(guī)格為850 mm×850 mm×240 mm，體積空心率為45.8%，該樓蓋包括現(xiàn)澆鋼筋混凝土縱肋和橫肋、現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁，彼此構(gòu)成網(wǎng)狀正交的暗肋框架結(jié)構(gòu)，從而提高了樓蓋的整體性能、抗震性能和強(qiáng)度，減少樓蓋厚度，減輕結(jié)構(gòu)自重，傳力途徑明確。本工程設(shè)計(jì)軟件采用中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM(2010版)系列，整體分析采用SATWE模塊，樓板內(nèi)力分析采用SLABCAD模塊，箱模按DHJ增強(qiáng)1型聚苯填充內(nèi)膜考慮，箱模自重不大于10kg/個(gè)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30，鋼筋采用三級(jí)鋼HRB400。設(shè)計(jì)時(shí)樓蓋體系按照“空間等代框架”的原則進(jìn)行有限元分析，柱與柱之間布置實(shí)心暗框架梁，實(shí)心暗梁與現(xiàn)澆空心樓蓋上下翼緣緊密結(jié)合，形成加強(qiáng)的扁框架梁。將跨中板帶簡化成次梁模擬計(jì)算，等代梁的厚度采用等剛度折算后的板厚確定，因?yàn)樵摴こ炭招臉巧w上翼緣板和下翼緣板厚度不一致，所以先求出截面形心位置，再求出慣性矩和抗彎剛度進(jìn)行換算等代梁截面厚度。對(duì)于等代梁的寬度取值，由板帶法設(shè)計(jì)樓蓋的經(jīng)驗(yàn)表明，水平荷載作用一般建議取兩側(cè)板寬的1/4，而豎向荷載時(shí)則取兩側(cè)板寬的各1/2，由于本工程豎向荷載作用是通過有限元方法計(jì)算出來的，所以與等代梁的寬度無關(guān)，等代梁的寬度只對(duì)SATWE整體計(jì)算有影響，因此，在程序計(jì)算中輸入等代梁的寬度取兩側(cè)房間寬度的1/4。板帶截面設(shè)計(jì)內(nèi)力取SATWE的水平荷載作用下的內(nèi)力結(jié)果和SlabCAD計(jì)算的豎向荷載作用下的有限元結(jié)果進(jìn)行組合，得到板帶的設(shè)計(jì)內(nèi)力，再通過組合后的一組內(nèi)力最大值進(jìn)行配筋和相關(guān)驗(yàn)算。本工程選取X方向跨中板帶和柱上板帶的計(jì)算內(nèi)力分析，如圖3、圖4所示。

圖3 三層結(jié)構(gòu)X方向跨中板帶內(nèi)力圖

圖4 三層結(jié)構(gòu)X方向柱上板帶內(nèi)力圖

通過計(jì)算分析表明空心樓蓋結(jié)構(gòu)具有可靠的安全度，因其厚度與邊梁的高度相同，而寬度卻有數(shù)米，所以其剛度比邊梁要大，這在很大程度上提高了樓蓋的整體性，具有優(yōu)越的抗震性能。

3 施工方法及其原理

本工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋中，按等分間距在板中設(shè)置永久性DHJ增強(qiáng)1型聚苯填充內(nèi)膜箱體(圖5)，箱體之間縱橫肋設(shè)置受力鋼筋，并與板上、下層鋼筋綁扎成整體。DHJ增強(qiáng)1型聚苯填充內(nèi)膜箱體具有強(qiáng)度高、質(zhì)輕、隔音隔熱效果好、安裝施工簡便、對(duì)鋼筋無銹蝕、造價(jià)低等特點(diǎn)。采用的DHJ內(nèi)模箱體是整個(gè)樓蓋最為特殊的組成部分，內(nèi)模箱體的質(zhì)量是保證混凝土澆筑后樓板空心率大小和結(jié)構(gòu)受力性能的重要因素。

圖5 DHJ增強(qiáng)1型聚苯填充內(nèi)膜箱體

根據(jù)鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)受力原理，力求節(jié)約樓板截面中間部分受力較小的混凝土，減輕結(jié)構(gòu)自重，通過在樓板內(nèi)埋置內(nèi)模箱體，形成局部中空的空心樓板結(jié)構(gòu)。施工中利用鐵絲把內(nèi)模箱體、板底筋、支模架體系緊密拉結(jié)在一起形成一個(gè)整體，解決DHJ內(nèi)模箱體在混凝土澆筑中的抗浮問題。通過混凝土分層澆筑，并小幅增加混凝土流動(dòng)性和限制粗骨料粒徑，加強(qiáng)振搗，保證內(nèi)模箱體底部混凝土的密實(shí)。通過本工法的抗浮技術(shù)措施，能有效阻止混凝土澆筑時(shí)內(nèi)模箱體上浮，從而使工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到很好的控制。

4 施工工藝流程以及技術(shù)控制要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

測量放線→安裝模板→模板上劃線定位→鋪設(shè)抗裂鋼絲網(wǎng)(φ≥0.9 mm@=20 mm×20 mm)→綁扎框架梁鋼筋、密肋鋼筋以及板底鋼筋→預(yù)埋水電線管及豎向穿板管→內(nèi)模箱體安裝→綁扎板面鋼筋→抗浮技術(shù)處理→鋼筋、內(nèi)模箱體隱蔽檢查驗(yàn)收→采用泵送混凝土現(xiàn)場澆筑→用布料機(jī)將混凝土先注入肋梁中，用專用振動(dòng)棒分別在內(nèi)模箱體四周以及箱體下部振動(dòng)→在貫通孔中用鉤型工具向上掏鉤振動(dòng)抗裂鋼絲網(wǎng)→再將混凝土注入內(nèi)模箱體貫通孔，將振動(dòng)棒插入貫通孔振搗→振動(dòng)、平整板面混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→達(dá)到強(qiáng)度要求后拆模。

4.2 施工技術(shù)控制要點(diǎn)

在DHJ內(nèi)模箱體安裝后，內(nèi)模箱體與內(nèi)模箱體之間、內(nèi)模箱體底部與板底鋼筋之間的間距都很小，澆筑混凝土?xí)r，如果一次將混凝土澆筑到板頂，就會(huì)導(dǎo)致板肋部位被混凝土掩蓋，這樣不但不方便振搗而且還使內(nèi)模箱體下空氣不易排出，而且還很容易造成內(nèi)模箱體下混凝土振搗不密實(shí)，出現(xiàn)蜂窩、麻面甚至孔洞等質(zhì)量問題。因此，控制好密肋的寬度和順直以及DHJ內(nèi)模箱體在混凝土澆筑中的抗浮問題是保證結(jié)構(gòu)安全的技術(shù)條件，每層空心板混凝土澆筑的厚度和密實(shí)度，是確保混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。在混凝土澆筑時(shí)需要保證混凝土有一定的流動(dòng)性，盡可能減小坍落度，從而減少收縮裂縫。

根據(jù)《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》的規(guī)定，振搗混凝土?xí)r對(duì)水平模板產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2 kN/m2，因此，每個(gè)內(nèi)模箱體向上的浮力等于振搗混凝土?xí)r對(duì)水平模板產(chǎn)生的反作用力為：

0.85 m×0.85 m×2 kN/m2=1.445 kN。

內(nèi)模箱體上部混凝土的重力為：

0.85 m×0.85 m×0.06 m×25 kN/m3=1.084 kN。

每個(gè)內(nèi)模箱體自重為：0.1 kN。

浮力計(jì)算：1.445-1.084-0.1 =0.261 kN

經(jīng)計(jì)算得知，因DHJ內(nèi)模箱體在混凝土澆筑振動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生較大浮力，造成內(nèi)模左右位移和上浮，把樓板上排鋼筋頂起，發(fā)生質(zhì)量事故，所以在施工中采用14#鐵絲將DHJ內(nèi)模箱體與模板支撐系統(tǒng)綁在一起擰緊，使之成為一個(gè)抗浮整體。

為避免空心樓蓋底板混凝土出現(xiàn)蜂窩、空洞、露筋，將泵送混凝土的水平管、轉(zhuǎn)向接頭、布料口支座和運(yùn)送混凝土等物料的小車通道在DHJ內(nèi)模箱體上架空安裝鋪設(shè)，禁止將施工機(jī)具直接壓放在內(nèi)模箱體上，施工人員不得直接踩踏板筋或內(nèi)模箱體。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)安排適量的木工與鋼筋工，隨澆筑作業(yè)及時(shí)修補(bǔ)、調(diào)整內(nèi)模箱體與鋼筋。布料與震搗應(yīng)同步進(jìn)行，震搗器端應(yīng)直達(dá)到模板頂部，以保證內(nèi)模箱體邊密肋梁被充填飽滿，無積存氣囊、氣泡。為防止內(nèi)模箱體在澆筑混凝土?xí)r因兩側(cè)壓力不平衡，造成平面位置竄動(dòng)，在內(nèi)模箱體之間采用定位短鋼筋進(jìn)行控制定位(圖6)。澆筑混凝土空心樓蓋時(shí)，第一次澆筑時(shí)下料不宜過多，過多時(shí)會(huì)造成內(nèi)模箱體上浮力比較大。用振動(dòng)棒在內(nèi)模箱體的四個(gè)角以及箱體下部震搗，同時(shí)配以小直徑振動(dòng)棒在肋梁和內(nèi)模箱體中間的孔洞振搗，確保下板和肋梁混凝土的密實(shí)?；炷翝仓猎O(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，用振動(dòng)棒再進(jìn)行振動(dòng)，振搗時(shí)振動(dòng)棒應(yīng)插入肋梁中進(jìn)行振搗，但不得擾動(dòng)下部混凝土。

圖6 DHJ內(nèi)膜箱體與模板系統(tǒng)固定

由此工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，采用本施工方法可以有效避免板底漏筋，控制板面平整度，縮短施工周期。經(jīng)成本造價(jià)部門測算，空心樓蓋結(jié)構(gòu)體系較普通鋼筋混凝土框架實(shí)心梁板體系節(jié)約鋼材約12%，節(jié)約混凝土約25%，節(jié)省模板約15%，結(jié)構(gòu)綜合造價(jià)約降低5%，且空心樓蓋整體成形質(zhì)量好，使得結(jié)構(gòu)形式更符合國家建筑環(huán)保、節(jié)約能源的要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 施工安全技術(shù)措施

在施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場前，安排工人學(xué)習(xí)安全操作規(guī)程，認(rèn)真做好安全交底，開好班前安全生產(chǎn)會(huì)。施工人員在進(jìn)入現(xiàn)場時(shí)必須戴好安全帽，混凝土振搗工必須穿雨鞋，戴絕緣手套。施工現(xiàn)場嚴(yán)格執(zhí)行各專業(yè)工種安全操作技術(shù)規(guī)程，各特殊技術(shù)工種必須持證上崗，機(jī)械設(shè)備必須專人專機(jī)。做好結(jié)構(gòu)的臨邊防護(hù)及安全網(wǎng)的設(shè)置，施工中的樓梯口、預(yù)留洞口、出入口等應(yīng)做好有效防護(hù)。泵管出口前方嚴(yán)禁站人，以防混凝土噴出傷人?，F(xiàn)場照明電線必須架空，嚴(yán)禁在鋼筋上拖拉電線。六級(jí)及以上大風(fēng)、大雨天氣停止施工。在本工程施工作業(yè)中，認(rèn)真貫徹了“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，建立健全了施工安全保證體系，嚴(yán)格執(zhí)行了安全生產(chǎn)的各種制度，杜絕了安全事故的發(fā)生，從而確保了工程的順利竣工。

6 結(jié)束語

通過本工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析可知，現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)體系對(duì)改善建筑使用功能、拓展實(shí)用空間方面十分有利。該結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用在建筑中，具有剛度大、變形小、抗震性能好等設(shè)計(jì)方面獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)；在施工方面具有施工簡便、縮短施工周期以及降低綜合造價(jià)等優(yōu)勢；在裝飾方面既保溫隔音又節(jié)能環(huán)保。所以其綜合效益明顯，適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的要求。