建筑工程薄壁方箱现浇空心楼盖技术应用研究

文｜福建省莆田市飞阳建设工程有限公司 林相春

0 引言

在建筑工程中，楼盖承受建筑物使用荷载，并将荷载传递至建筑承重结构，要求楼盖具有较高的承载力性能，合理应用楼盖施工技术有助于提升建筑结构合理性、安全性。现浇空心楼盖施工技术是在无梁楼盖结构体系基础上发展形成的一重新型施工技术，通过按一定规则排列布置薄壁方箱形成轻质夹心或空腔结构，与暗肋形成稳定的空间受力结构，能够在保持楼盖结构刚度、强度的同时，降低楼盖结构钢筋用量，合理控制工程造价。常见的空心楼盖技术芯模可分为三种类型，即薄壁管、薄壁箱体、轻质块体材料，其中，薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖具有芯模加工方便，施工简单、双向网格受力、节约材料等特点，在建筑工程中具有显著应用优势。

1 工程概况

本工程为高林学校建筑工程，位于福建省厦门市湖里区五缘湾南片区。工程建筑面积为60922m2，包括10 栋建筑工程，其中，1#建筑5 层，2#建筑6 层，均为教学楼，3#建筑为食堂、体育场馆，为4 层建筑。4～10#建筑均为地上1 层建筑。地下建筑2 层，局部为地下1 层。地下建筑面积为35884m2。本工程结构为框剪结构体系，设计使用年限50年。

本工程3#建筑为食堂、体育场馆用楼，建筑空间跨度大，楼板跨度达19m，净空高度为4.6m，大跨度梁设置较为困难，结合本工程建筑功能使用要求，经专家研究讨论，3#楼地下室顶板及楼板顶板均采用薄壁方箱现浇空心楼盖技术。

2 薄壁方箱现浇空心楼盖技术原理及施工技术难点

2.1 薄壁方箱现浇空心楼盖技术原理

薄壁方箱现浇空心楼盖技术通过在混凝土结构中布设高强薄壁方箱形成网格肋空心楼盖结构体系，并与暗梁、扁梁或明梁等配合形成空间结构体系（图1所示）。

与薄壁空心楼盖结构相比，薄壁方箱现浇空心楼盖克服薄壁空心楼盖瞎纵向、横向刚度差异较大的确定，其楼板断面双向相同，双向抗弯、抗剪刚度一致，具有双向受力的特点。同时，薄壁方箱现浇空心楼盖适用于7m～19m 跨度楼盖施工，厚度在250mm～600mm，与实心现浇楼板相比，其自重减轻约40%～60%，受拉钢筋距截面中心远，可承受较铺贴楼板更大的荷载。

2.2 施工技术难点及对策

图1 薄壁方箱现浇空心楼盖剖面示意图（单位：mm）

（1）薄壁方箱内模受到撞击易破损。为减轻楼盖自重，薄壁方箱为中空结构，壳壁较薄，在施工活动中受到撞击易破损，如混凝土振捣或尖锐物刺穿均可导致内模破裂，进而造成混凝土灌入箱模，不仅造成经济浪费，而且不均匀灌入混凝土导致空心楼板荷载增加，受力不均衡。针对该问题，施工单位严格控制混凝土振捣深度，及时更换破损的芯模，避免因混凝土浇筑不均问题发生。

（2）薄壁方箱下部混凝土密实度不足。为满足楼盖结构荷载要求，需要将方箱底面设计成为具有一定弧度的结构。同时，当箱体体积较大时，薄壁方箱浇筑和振捣难度加大，且可能造成混凝土骨料分布不均问题。针对该问题，本工程中，在箱体中部设置竖向孔洞，振捣时集中竖向孔洞区域，确保混凝土浇筑和振捣。骨料采用粒径5～20mm 细石混凝土，防止较大粒径粗骨料分布不均问题。

（3）箱体上浮。薄壁方箱楼盖混凝土浇筑时，受混凝土浇筑作用影响，箱体易出现上浮现象，不仅造成混凝土浪费问题，而且可能导致楼盖结构局部受力不均问题。针对箱体上浮问题，本工程结合箱体尺寸，加强薄壁方箱上浮力验算，并采用抗浮点固定方式抵抗薄壁方箱内模上浮应力，以满足混凝土施工技术要求。

3 薄壁方箱现浇空心楼盖施工技术要点

3.1 施工准备

本工程采用的薄壁方箱楼盖技术属于新型施工技术，施工人员对该施工技术要点掌握不足，为解决该问题，施工单位编制详细施工专项方案，由骨干施工技术人员进行技术交底，并加强现场施工指导和监控，防范施工技术质量问题。

3.2 薄壁方箱内模加工制作

本工程采用的薄壁方箱均为现场加工制作（如图2所示），薄壁方箱规格为1000mm×500mm×300mm，薄壁方箱及内模加工制作采用P.O 42.5 低碱度硅酸盐快干水泥，初凝时间为12min，并加入适量的硼酸盐缓凝剂适当缓凝，以满足箱体强度等级要求。根据薄壁方箱规格要求搭设模板，并在模板底部钢筋网片，分层浇筑混凝土并铺设纤维网格布，浇筑至设计标高后，表面抹压收光。由于薄壁方箱内模与方箱间隔约10mm，为满足方箱强度要求，在方箱侧壁设置2 层纤维网格布，以增强方箱侧壁支撑强度。

3.3 模板安装

本工程薄壁方箱现浇空心楼盖模板采用满堂支撑体系，采用Ф48mm×3.5mm 钢管，顶部采用可调U 型支托调节模板高度，模板龙骨支撑为100mm×50mm 木方，纵横扫地杆设置200mm 高度。剪刀撑设置时，自架体外侧底部自上而下连续布设剪刀撑，借助扣件将剪刀撑斜杆固定在横向水平杆上。楼盖模板采用18mm 厚木胶合模板，模板拼缝使用胶带封贴，按2/1000～3/1000 起拱。待空心楼盖混凝土强度达到100%后，经项目经理和监理工程师批准后方可拆模。底板混凝土浇筑完成后，按薄壁方箱安装间隔绑扎钢筋竖向加强筋间隔与箱体间隔一致。

3.4 钢筋绑扎

模板验收完成后，按工程设计图纸测放方箱定位控制线，并借助手电钻沿方箱四边中心钻透模板，将Ф14mm 铁丝穿孔绕过模板支撑钢管上。底板钢筋按要求绑扎，并在底板钢筋上设置25mm 厚垫块，作为暗梁钢筋保护层。为确保空心楼盖承载力性能，钢筋搭接点距离不小于1/4 间距。

3.5 预埋管线埋设

由于混凝土空心楼盖上下翼缘厚度较小，难以满足预埋管线要求，消防管、雨水管等预埋管线埋设在梁、柱等位置处实心调整区域内。

3.6 薄壁方箱安装

薄壁方箱安装前，检查薄壁方箱外观、尺寸情况，严禁外观破损的方箱投入使用。方箱安装位置严格按工程设计要求进行安装，方箱安装位置偏差要求控制在10mm以内，箱体平整度偏差控制在3/1000 以内，且小于10mm。柱、暗梁等部位实心区域高度偏差小于10m。由于混凝土浇筑过程中，薄壁方箱可能因自重轻产生较大上浮力，为避免影响工程质量，施工单位在底板模板上钻孔并穿4 根Ф14mm 钢丝，钢丝另一端锚固在模板穿过薄壁方箱顶部绞死形成锚固结构。根据浮力计算公式：

F=ρgV=2500×9.8×1.0×0.5×0.3=3675

式中：F 为物体在液体中所受浮力，ρ为混凝土密度，g 为重力值，取9.8N/kg，V 为箱体在液体中排开的液体体积。

以薄壁方箱规格1000mm×500mm×300mm计，混凝土密度取2500kg/m3，则上浮力为3675N，以此计算钢丝截面拉应力为144.13N/mm2，小于其实际拉应力210 N/mm2。因此，单个箱体穿4 根钢丝能够满足箱体抗浮要求。薄壁方箱安装到位后，在箱体顶部与面层之间加设抗浮垫块作为保护层。面层钢筋绑扎完成后，检查方箱箱体破损情况，并及时采用胶带粘贴、麻袋等方式封堵，防止混凝土自箱体破损处渗入箱体。薄壁方箱安装到位后，按要求绑扎面层钢筋（如图3所示）。

3.7 混凝土浇筑

混凝土浇筑前，加强混凝土模板、薄壁方箱和垫块湿润。由于本工程空心楼盖厚度大于250mm，一次浇筑振捣难度较大。为确保混凝土振捣密实，本工程采用分层浇筑方式，相邻两层混凝土浇筑时间控制在6h 以内，采用30mm 振捣头进行振捣，直至方箱一侧溢出混凝土浆液为止。为满足楼盖表面质量要求，需在混凝土浇筑完成后进行三次抹压收光，并在混凝土浇筑完成12h 内覆盖薄膜、洒水养护。

4 施工效益分析

本工程采用薄壁方箱空心楼高施工技术，由于无次梁结构，建筑自重减轻，层高减少约400mm，按同等体积混凝土计算，节约土建单方造价约60 元，且空心楼盖结构相应配筋和混凝土用量减少，综合单价降低约400 元/m2。

同时，采用薄壁方箱空心楼盖施工技术，楼盖结构受力均衡，隔墙布设灵活，为后续装饰装修施工奠定了良好基础。

5 结语

在建筑工程施工中，空心楼盖施工技术发展较早，且取得了一定的发展。但从整体来看，由于空心楼盖施工技术应用较为复杂，对混凝土浇筑、振捣要求较高，其应用受到一定的影响。薄壁方箱空心楼盖施工技术作为一种新型空心楼盖技术，能够有效减少建筑结构自重，降低建筑工程造价，尤其适用于大跨度空间建筑结构施工，具有良好的应用推广优势。

图2 薄壁方箱现场制作结构图

图3 薄壁方箱顶部面层钢筋绑扎