浅谈长郡月亮岛学校空心楼盖设计及施工技术

杜江军，李毅

（长沙市望城区城市建设投资集团有限公司，长沙 410200）

浅谈长郡月亮岛学校空心楼盖设计及施工技术

杜江军，李毅

（长沙市望城区城市建设投资集团有限公司，长沙 410200）

空心楼盖技术是一种能够实现性价比最优值的建筑施工工艺,它改变了传统的建筑思维与理念,更加适应这个时代的发展。论文结合具体工程实例，对空心楼盖设计方案及施工技术进行了探讨，为同行提供参考借鉴。

现浇混凝土空心楼盖；有限元计算；设计构造要求

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.011

1 引言

近年来,我国建筑业发展迅速,这得益于建筑施工工艺的逐渐完善和创新。尤其是近十年来,国民整体的生活质量有了显著的提高,所以对于现代化建筑物的要求更加多样[1]。而对于建筑工业来说,寻找发掘一种节能环保、经济合理且舒适度高的建筑技术也是一直以来的追求。

2 工程概况

长郡月亮岛学校位于长沙市望城区，北临月亮岛路，南至桑梓路，西毗谷山路，东接杨峰路。项目规划用地面积128434.75m2，净用地面积100830.43m2，建构筑物占地面积约18187.6m2，规划建筑面积约95719.6m2（含地下车库9 202.9m2），办学规模84个班，其中小学36个班，初中48个班。学校建筑包含有综合楼2栋、体育馆1栋、初中教学楼3栋、初中食堂1栋、初中宿舍2栋、教师工作周转房1栋、小学教学楼2栋、小学宿舍1栋、小学食堂1栋、地下停车场（含人防）约10000m2、400m标准田径场及看台各1个、200m田径场1个、标准篮球场8个。

在本项目中,体育馆、综合楼及地下室运用了空心楼盖技术，也就是我们常说的BDF薄壁箱体现浇混凝土空心楼盖技术。

3 现浇混凝土空心楼盖特点

现浇钢筋混凝土空心楼盖是近年来发展起来的新型混凝土楼盖结构类型，是在传统的普通梁板式、无梁体系、密肋体系、无黏结预应力无梁楼盖后兴起的一种全新现浇结构体系[2]。现浇空心板结构充分利用空腔板结构良好的力学性能，能有效减小结构层高、使用空间更灵活，而且钢筋的构造及模板工程更简单，施工速度快，能很好地解决现浇混凝土结构需要的人工多和施工周期长的缺点，是一种性价比优越，且具有巨大的社会经济价值的楼盖结构类型。现浇混凝土框架结构和现浇混凝土空心楼盖的效果对比如图1所示。

现浇混凝土箱体结构空心楼盖的特点：

1）综合造价降低、施工工期缩短；

2）适用范围广；

3）改善使用功能、拓展实用空间；

4）成熟的设计技术、可行的施工方法；

5）隔音、隔热、保温、环保效果佳；

6）减少了因吊顶装饰造成的消防隐患；

7）刚度大、变形小、抗震性强；

8）采用新技术、新材料、新工艺、新产品和满足节能的要求；

9）降低装修成本。

图1 现浇混凝土框架结构和现浇混凝土空心楼盖效果对比

4 现浇混凝土箱体结构空心楼盖的设计及计算

4.1 空腹密肋楼盖设计方法

4.1.1 离散化方法

大多数传统软件按等代梁法进行计算的属于离散化方法，这种方法只是一种近似计算，不能完全体现结构受力特点，难以确定合理的扭转刚度折减系数。

本质：将板柱结构、大板楼盖作为框架结构设计。

结果：配筋大，未能充分发挥空心板的潜力。

4.1.2 连续化方法

连续化方法将空心板的纵横肋连续化，将空心楼盖结构板作为纵横向均质板进行计算。跨度与厚度比值在20～30之间，空心板肋间距对于跨度来说是一个小量，在总体上与板的受力特点相同，其主要特点如下：

1）板式楼盖结构与梁式楼盖结构受力差异，认为板式楼盖为岛状受力，即内力向柱端集中，而柱端区域之外来说相对较小。在竖向重力荷载作用下，柱端负弯矩与跨中正弯矩的比值，远大于梁式楼盖的比值；在侧向荷载作用下，板式楼盖的内力仅限于柱端的一定区域内，且随距柱边的距离增大急剧降低[3]。

2）空心板楼盖表现出来的受力特点与板式楼盖一致，并且集中受力特性更为明显，内力更集中在柱端区域。因此，这种连续化的处理手法符合空心板的实际情况。目前普遍采用Strat软件进行精确的有限元分析计算。

4.2 现浇混凝土箱体结构空心楼盖的设计构造要求

楼板上翼缘中应配置双向钢筋，各个方向按结构板全截面计算出来的配筋率不宜小于0.15%，板钢筋的间距不宜大于300mm，板钢筋的直径不宜小于4mm。在柱顶托板所在的肋网格内，其顶面应附加加强钢筋网片。

在肋梁中，配有负弯矩钢筋的区段（包括托板的范围内）应配置封闭的箍筋，箍筋直径不应小于6mm，间距不应大于肋高，切不应大于200mm；在正弯矩区段可配置开口箍筋。

正弯矩作用时空心楼盖中的肋梁按T型截面进行计算，负弯矩作用时空心楼盖中的肋梁按宽度等于底部宽度的矩形截面进行计算。

空腹密肋楼盖次肋梁的钢筋延伸长度可采用平板无梁楼盖的规定。仅当采用分离式配筋时，其正弯矩钢筋宜全部锚入支座。楼盖主肋梁的钢筋延伸长度应按它的弯矩包络图或梁的构造规定确定。

不带边梁的空心密肋楼盖，其边肋上下应至少各设2根直径不小于16mm的通长筋，并配置构造用的封闭箍筋，以增强边肋的抗扭能力。

上翼缘板厚宜大于50mm；下翼缘板厚不宜小于40mm；薄壁箱体边长大于600mm时，薄壁箱体中心必须设置预留孔洞，薄壁箱体底部同时设多弧型。薄壁箱体与楼盖模板间设抗裂钢丝网。柱网中的角部为实心区，一律不安放薄壁箱体。

4.3 空心楼盖设计

本项目中综合楼、体育馆及地下室跨度大、空间使用灵活。如果采用惯用的框架或者框剪结构,势必会造成空间布置受到局限及钢材、水泥等材料和人工的浪费。同时，无梁空心楼盖大大增加了层间净空，并有建筑节能效果好、施工便捷、减轻楼盖自重、缩短工期、降低成本、保温隔热效果好等优点。因此，在设计过程中我们选用空心楼盖技术，在满足建筑的功能性和适用性的同时，并为后期施工工期提供了空间。

长郡月亮岛学校体育馆和地下室空心楼板为边支承双向板体系，空心板的支座为框架扁梁。本项目设计空心板有3种，分别为KXB1、KXB2、KXB3：

KXB1板厚500mm，板顶厚度为100mm及板底厚度为100mm，内膜采用600mm×900mm×300mm的4F钢质体与聚苯组合填充构件；

KXB2板厚400mm，板顶厚度为60mm及板底厚度为60mm，内膜采用600mm×900mm×280mm的4F钢质体与聚苯组合填充构件；

KXB3板厚400mm，板顶厚度为60mm及板底厚度为60mm，内膜采用600mm×900mm×260mm的4F钢质体与聚苯组合填充构件。

结构设计特殊构造要求有两点：

1）箱体的布置要保证洞边、柱边、梁边留有不小于100mm的实心区域。

2）角部配制附加钢筋，附加钢筋的要求为：

楼盖板四周角部空心楼板的板顶及板底均需配置附加钢筋，配筋区域从支座中心开始计算，纵横向的延伸长度不小于板短边跨度的1/4，附加钢筋在支座位置按受拉钢筋进行锚固。板底、板顶附加钢筋在纵横方向的配筋均应满足最小配筋率的要求，均不应小于0.2%，且钢筋直径不小于8mm，钢筋间距不大于200mm。

设计过程中，考虑到现浇混凝土空心楼盖下翼缘厚度较薄，对后期施工会造成电气预埋线管困难，且为避免混凝土浇筑过程中振捣不密实而造成漏水的情况发生，我们在设计过程中适当增加空心楼盖下翼缘厚度。

5 现浇混凝土箱体结构空心楼盖的施工技术

5.1 施工程序

施工准备→测量放线→支模板→肋筋和底板钢筋位置放线→绑扎梁钢筋和箱体间密肋梁钢筋及预埋管线（管线预埋在框架梁和密肋梁中）→设置抗浮点→安装箱体→板面钢筋绑扎→搭设施工便道→隐蔽工程验收→浇筑混凝土→混凝土养护、拆模。

5.2 施工要点

在板底钢筋及密肋梁钢筋绑扎完成后，箱体安装之前，需要根据板的厚度来确定抗浮点的设置间距。如果板厚稍大，可以将抗浮点的设置间距适当增大，如果板厚较小，宜增加抗浮点的数量。安装箱体前，在模板上用4mm钻头的手电钻钻孔，并使用铅丝绑住肋梁底部的受力钢筋，并穿过电钻孔模板处牢牢绑在底模下的钢管上。间距一般为1～1.5m，防止在浇筑混凝土时，BDF箱体受到混凝土的流动性的影响产生上浮现象。水、强电、弱电等各种管线的预留预埋，适宜布置在密肋梁中及板底。

箱体的安装与固定时，将箱体安放在底板钢筋以上和肋梁间，在箱体的四周与密肋梁钢筋应留有钢筋保护层距离。通常在安装箱体时，在箱体侧面均放置几个小垫块，保证箱体与密肋梁钢筋之间的保护层厚度。在振捣时由于混凝土的流动性对箱体有向上的浮力，所以箱体底部可以不放垫块。

BDF箱体安装完成后开始进行板面钢筋的绑扎，绑扎过程中为避免箱体产生破坏，要避免操作人员直接在箱体上作业，或者将施工中用到的机械和材料等放置在箱体上。面筋应该与密肋梁绑扎牢固，并在箱体面上放几个10～15mm厚的垫块，防止箱体上浮时面筋与面筋接触，导致面筋没有保护层。

板面钢筋绑扎完成后，在混凝土浇筑前，需对箱体再进行检查，对有位置松动或偏移的箱体进行处理。如果在施工时箱体受到损坏，要及时进行更换，避免混凝土流到箱体里面。

为了保证现浇混凝土空心楼盖的质量，混凝土应交替浇筑，先注入少量混凝土后用小型振动棒振捣肋梁混凝土至底模，让砂浆留入箱体的底部。在底层振捣密实后再注入混凝土进行振捣。由于箱体底部混凝土的厚度比较小，混凝土中粗骨粒的粒径不宜过大，应该采用细石混凝土进行浇筑，且混凝土的坍落度不宜低于160mm。振捣过程中应对箱体四周的密肋梁反复振捣，并加长混凝土的振捣时间。混凝土浇筑完成后，要根据季节采取相应的养护措施进行正常养护，待混凝土的强度达到设计强度后再进行拆模工作。

5.3 施工中注意事项

5.3.1 模板起拱方式

模板是双向板的应该双向起拱，是单向板的应该单向起拱。模板起拱的高度要求如下：1层模板起拱高度在0.3%～ 0.5%之间，2层及2层以上模板起拱高度在0.2%～0.3%之间。

5.3.2 箱体安装

BDF箱体运到施工现场后，在卸车时不能直接往地面上扔，不能用物件对箱体进行砸和压，放在地面上要稳定，码放要整齐[4]。安装箱体的时候必须轻拿轻放，在箱体安装过程中施工人员不得直接在箱体上行走。调运安装时一定要使用专门的吊篮进行调运，严禁用缆绳直接绑扎在箱体上进行调运，箱体被吊到安装楼层后要码放整齐，不宜叠层堆放。

5.3.3 混凝土振捣

在浇筑混凝土时不宜在箱体上堆积过多的混凝土，料车出来的混凝土应该马上摊开，并进行振捣，要坚持少浇多振，避免板底出现露筋的现象。振捣混凝土时宜选用直径为30mm的振动棒，不得使用平板振捣器。

5.4 空心楼盖施工体会

空心楼盖技术在施工中的优点：①楼板的支模速度有显著提高；②楼板底部没有梁露出板底，所以在室内装修时很大程度上降低了成本，并且模板在使用上整块拼装，周转次数有所增加，施工成本得到降低；③钢筋绑扎要更加简单。

缺点：①楼板上密肋梁的钢筋绑扎更加复杂；②混凝土浇筑过程中箱体容易破损；③箱体下混凝土不容易密实，易产生蜂窝麻面而导致渗水现象；④混凝土浇筑的程序有所增加，消耗一定的人工费；⑤由于增加了安装薄壁箱体和绑扎肋梁等一些工序，所以比普通楼盖的施工作业时间要长。

6 结语

近年来，现浇混凝土空心楼盖施工技术已经有了很大进步，不但可以减少耗材，节约成本，而且也简洁美观，已经运用到各个大型公共建筑上。随着空心楼盖技术的快速发展，使得该项技术越来越成熟，也越来越多地用在更多的建筑结构上。

【1】张荣伟.现浇混凝土空心楼盖结构设计及施工技术研究[D].北京：北京工业大学，2008.

【2】韩冬，夏柱波，何建，等.现浇混凝土空心楼盖试验研究[J].低温建筑技术，2010（12）：30-32.

【3】侯天成.浅谈空心楼盖的设计与施工[J].科技情报开发与经济，2011（32）：223-224.

【4】秦海龙,吕红勋,刘丹.现浇钢筋混凝土空心楼盖的经济分析[J].山西建筑，2010（33）：69-70.

Hollow FloorDesign andConstructionTechnology of MoonIslandSchool inChangjun

DUJiang-jun，LI Yi
（ChangshaWangchengCityConstructionInvestmentGroupCo.Ltd.,Changsha410200，China）

Technology ofhollowfloor is a to achieve optimal value price of building construction technology,it changes the traditional architecturalthinkingandideas,moreadapttothedevelopmentofthetimes.Combinedwithspecificexamplesofprojects,hascarriedonthe discussiontothehollowfloordesignschemeandconstructiontechnology,providesthereferenceforthecolleaguereference.

cast-in-situconcretehollowslab;finiteelementmethod;structuraldesignrequirement

TU37

B

1007-9467（2016）06-0058-04

2016-03-01

杜江军（1984～），男，湖南永顺人，工程师，从事工程项目设计与管理研究，（电子信箱）duk.song@163.com。