现浇空心楼盖结构在某高层甲级写字楼中的设计实例

余向前

（重庆市设计院重庆400015）

现浇空心楼盖结构在某高层甲级写字楼中的设计实例

余向前

（重庆市设计院重庆400015）

在重庆地区多层建筑中，现浇空心楼盖结构已有所应用，但在高层建筑中却鲜有所闻。本文结合重庆某工程实例，提出了高层建筑采用现浇空心楼盖结构进行设计时应注意的一些问题和宜采取的结构措施，说明了此类结构的施工要点。并指明在高层建筑结构中采用空心楼盖能够有效降低层高、节省材料，降低建筑物综合造价；楼面开间大、方便使用；施工便捷、节约工期。该工程投入使用后，综合经济效益明显。

现浇空心楼盖；高层建筑；蜂巢芯；综合效益；结构措施

1 工程概况

重庆新科国际广场工程位于北部新区经开园，是北部新区经开园政治、文化、经济中心和商业繁华地带，项目为集商业、办公、酒店、住宅为一体的高档城市综合体。建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设防类别为丙类，抗震设防基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。建设用地面积23437.9m2，总建筑面积125550m2。

该项目分为A、B1、B2、C、D等5栋高层，其中C栋为5A级高档写字楼，其地下部分由-1层、吊一层、吊一层夹层组成，建筑功能分别为车库、超市、商铺，层高分别为4.2m，3.6m，3.7m。地上部分1～3层为商铺，层高分别为4.8m，3.9m，3.9m，4～27层为标准层，作办公用，层高为3.6m。该栋结合建筑功能布置，采用框架—剪力墙结构。在进行结构设计时，对-1～3层采用普通楼盖。若对标准层也采用普通楼盖，则因跨度达到7.8～8.5m不等，框架主梁高度达到0.8m左右，净空只剩2.8m，再扣除通风管道、消防水管、吊顶装饰等需要的高度，净空只剩2.4m，严重影响了高档办公使用的要求。如采用现浇空心楼盖，框架主梁和板厚最多厚0.4m，净空可做到3.2m，则会节约0.4m的空间，且没有框架主梁突兀出楼板板底的影响，用户可灵活隔断，施工工期也会明显缩短，因此结构设计时和业主进行协商，最后确定对标准层采用现浇空心楼盖结构进行设计。

2 结构分析及设计

2.1 结构平面及竖向布置

根据《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（以下简称《规程》），采用空心楼盖结构时，主体结构可按现行规范设计，本工程结构形式为框架—剪力墙，故结构平面布置原则是：

（1）竖向构件：为最大程度地表现建筑空间，电梯筒及疏散楼梯部位设计为剪力墙筒体，墙厚为200，250，300mm不等，考虑标准层平面筒体在竖直方向比较偏心，故在建筑平面东北侧和西北侧各加了一榀300mm厚剪力墙（见图1）。

图1 标准层结构平面布置

筒体及此两榀剪力墙为主要抗侧力构件；其余部位布置钢筋混凝土框架柱，标准层首层柱截面分别为700X700，800X800，800X900，800X1000mm2等四种，柱截面沿高度逐渐减小（在不影响建筑外立面的情况下），到顶层时柱截面分别为500X500，500X800 mm2等两种。剪力墙和框架柱等竖向构件混凝土强度等级从下往上在C50～C30之间变化。

（2）板厚的确定：按《规程》，对钢筋混凝土边支承楼板，当为双向板时，空心楼板的跨高比不大于40，一般可取为25～30，本工程最大柱距为8500mm，可取板厚为350mm，考虑到本工程为结构整体高度超过110m的高层建筑，且此类楼盖结构形式在重庆地区没有成熟的经验，为稳妥起见，最后空心楼板板厚取为400mm。板面为50mm厚现浇面层，采用350mm高900×900mm2的蜂巢芯。

（3）框架梁：在平面周边框架梁设计为普通梁，截面为300×800mm2，不影响平面内部净高，其余框架梁设计为宽扁梁，宽扁梁高度与空心板厚同，梁截面为600×400、800× 400mm2不等（见图1）。

2.2 结构计算

本工程采用中国建筑科学研究院PKPM·CAD工程部研发的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE进行整体结构计算及构件配筋。

根据《规程》及蜂巢芯厂家提供的相关资料，本工程主要采用900×900蜂巢芯形成空心楼板。施工时先将蜂巢芯平铺在模板上，蜂巢芯之间预留120mm的空隙布置梁钢筋，混凝土浇筑后即在蜂巢芯之间形成间距为1020mm，截面为120× 400mm2钢筋混凝土小梁，类似于密肋梁楼盖。在进行整体结构计算时，分别将该类梁定义为主、次梁进行计算，同时将中梁刚度放大系数分别取为1.5及2.0进行计算（从前述空心楼板的构造来看，板的整体刚度较大，中梁刚度放大系数可取为1.5～2.0），得出在此四种情况下结构的周期、刚重比及水平力作用下结构的最大位移比（见表1）。

从表1可以看出，进行整体计算时，蜂巢芯形成的密肋梁按主梁输入与按次梁输入比较，按主梁输入时结构周期减少4%左右，相差较小；结构刚重比增大6%左右，最小刚重比为按次梁输入时Y向的1.41，均满足刚重比不下于1.4的要求。比较水平力作用下结构的最大位移比，在地震作用下和风荷载作用下，按主梁输入均比按次梁输入小8%～10%，最大位移比为按次梁输入时Y向的1/820，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的不大于1/800的要求。相比之下，按次梁输入时较为不利。

表1

从表1中还可以得知，中梁刚度放大系数取2.0与取1.5比较，取2.0时结构的周期比取1.5时减少10%左右，刚重比相应增加8%左右，水平力作用下结构的最大位移比减小8%左右，由此可见，中梁刚度放大系数取1.5较为不利。但各项指标均满足相关规范要求。

综上所述，进行整体计算时，蜂巢芯形成的密肋梁按次梁输入，且中梁刚度放大系数取1.5时较为不利，故结构设计时按此情况进行整体内力计算和构件配筋。值得一提的是，荷载输入时尚应考虑蜂巢芯自重，不要漏荷。

2.3 结构设计及措施

本设计中的现浇空心楼板采用建设部重点推广的已成熟的专利技术，楼(屋顶)层为由梁高同板厚的暗梁和非抽芯式蜂巢空心楼板组成。现将结构设计及相应构造措施分述如下。

（1）空心板平面布置：板厚为400mm，板面为50mm厚现浇面层，面层中配置Φ8@200单层双向钢筋，主要采用350mm高、边长为900×900mm2的蜂巢芯，不合模数处根据需要采用配套蜂巢芯，边长分别为600×900、300×900、300× 500、200×600mm2等。蜂巢芯间距为1020mm，净距为120mm，沿柱跨横平竖直均匀布置。在电梯、楼梯等剪力墙筒体内部及周边走廊、卫生间等板面较小的地方采用普通实心混凝土楼板，板厚为100、120mm，按计算配置钢筋。蜂巢芯平面布置图见图2。

图2 蜂巢芯平面布置图

（2）密肋梁设计：蜂巢芯铺置在模板后，沿平面X向和Y向形成纵横交错的密肋梁，梁高同板厚为400mm，梁宽为蜂巢芯间净距120mm（因电专业设计的消防线盒放置在密肋梁内，故放置线盒的地方梁宽设计为150mm）。按本文2.2节，结构计算时密肋梁按次梁考虑，依据SATWE程序的计算结果，分肋顶和肋底进行配筋。从计算结果可知，靠近暗梁边的肋梁顶部配筋较大，跨中的肋梁底部配筋较大。肋梁顶部钢筋采用直径12的三级钢，根数为2～9根不等，肋顶放不下时直接搁置在梁两边板中；肋梁底部钢筋采用直径14、16、18、22的三级钢，根数均为2根。肋梁箍筋采用Φ6@200。

（3）板面构造：空心楼板板面构造及剖面如图3所示。

图3 空心楼板大样及剖面图

混凝土保护层厚度可按如下取值：板肋梁顶及侧面15mm，框架梁及肋梁底25mm。框架扁梁构造及梁柱节点按中南标(03ZG003第17～18页进行，并满足如下要求：

梁底筋放底排但在柱外的梁底筋宜弯放在另一向梁底筋上；一向梁宽小于柱宽，另一向梁宽大于柱宽时，梁宽大于柱宽的梁，柱侧部分梁应加箍筋，箍筋间距为100，见图4。

图4 梁宽不同时梁钢筋处理大样

框架暗梁纵筋在保证钢筋净距＞38(面筋)，25(底筋)的情况下应尽量穿过柱，且至少60%以上上部钢筋穿过柱，见图5。

图5 梁筋穿柱大样

考虑到重庆属6度抗震设防区，故设计了中柱柱帽及边柱柱帽，见图6；当柱结点在扁梁交角处的板面顶层纵向钢筋和横向钢筋间距＜150mm时，可取消板面附加斜向钢筋。

图6 柱帽大样

柱节点处双向框架梁配筋量大的梁，其上部钢筋放上排。

框架暗梁及空心板施工时应起拱3/1000(除注明外)，其它按规范执行。

混凝土中建议石子最大粒径≤20mm，塌落度≥15cm。

蜂巢芯离框梁边净距50～100mm时上下按1Φ10配钢筋，当≥100mm且＜200mm时上下按2Φ10配钢筋，当≥200mm且＜450mm时上下按3Φ10配钢筋。大于450采用空心圆管，圆管净距不小于50mm。

楼板下沉处理见图7。

图7 楼板下沉处理大样

3 施工要点

现浇空心楼板的施工工艺简单易行，操作方便，虽然增加了埋置蜂巢芯的程序，但是省去了肋梁钢筋模板工序，总体进度较快。但施工工艺毕竟不及普通楼盖施工那么成熟，故在施工时需注意以下要点：

（1）由于楼层为大跨度空间，现浇混凝土空心板的面积和厚度较大，底模模板与支架需进行计算以保证安全。

（2）蜂巢芯是轻质材料，在混凝土浇筑过程中上浮力很大，需采取有效的固定措施，确保芯体不变位。

（3）宜选用流动性较大的混凝土，混凝土浇筑过程中，宜用小直径振捣棒（如Φ30mm规格）进行振捣，避免使用大直径大功率的振捣棒，更不允许振捣棒直接触及芯体。在空心板中芯体所占的位置较大，振捣必须密实，不得漏振。

（4）混凝土浇筑过程中，施工人员不允许直接踏踩蜂巢芯体，禁止将施工机具直接放在筒体上。

（5）混凝土板应按规范要求进行养护。混凝土需达到100%设计强度方可拆模。

（6）在重庆地区，较普遍地使用特细砂作为混凝土的细骨料，在混凝土配合比设计和施工中，需遵循特细砂的有关规定。

空心板施工实景见图8。

图8 空心板施工实景

图9 本工程完工后实景

4 综合经济效益

该工程完工后，从业主单位的工程决算数据可以得知，与普通楼盖相比，相同荷载下采用现浇空心楼板所用的钢筋和混凝土均要少一些。钢筋用量约为普通楼盖的四分之三，混凝土用量约为普通楼板的一半，即使算上购买蜂巢芯所需的费用，土建成本仍有结余。更为重要的是，有效降低了层高，在建筑面积不变的情况下，以每层降低层高40cm计算，本工程标准层为24层，建筑物总高度相应减少了9.6m，建筑物结构的柱、墙等竖向构件和基础的高度、截面及配筋均会相应减少，建筑物内的水、电、空调、电梯及内外墙体（尤其是玻璃幕墙）也相应减少，带来了广泛的经济效益，在高层建筑中体现尤为明显。如果高度不变，则可增加建筑层数。且楼板刚度大，变形小，板内形成的空腔隔音效果良好。楼面开间大，用户可灵活隔断。天花板平整无梁，还可节省吊顶装修，即使需要布管，平整的顶面也使管线布置更加方便(见图9)。

5 结语

本工程系高度为100m左右的高层建筑，采用了现浇空心楼盖结构，目前在重庆地区较为少见。根据空心楼盖的特点，提出结构整体计算及结构设计时应注意的一些事项及构造措施，并指明了这种楼盖的施工要点。最后得出采用这种结构形式具有节约造价、方便使用、施工快捷等优点。本文对本地区其他高层建筑采用空心楼盖结构设计及施工时有一定借鉴意义。

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责任编辑：余咏梅

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文献标识码：A文章编号：1671-9107（2010）08-0023-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.8.023

2010-5-14

余向前（1976-），男，重庆南川人，工程师，国家一级注册结构师，主要从事房屋建筑结构设计等方面的工作。