大截面CBF高注合金薄壁方箱空心楼盖施工技术

岳要旗，贾道同，熊望辉，马 骥

（中建二局第二建筑工程有限公司，广东 深圳 518000）

CBF 高注合金薄壁方箱空心楼盖属于无梁楼盖，是将CBF 高注合金薄壁方箱作为芯模，按照设计埋置于现浇混凝土楼板中，减少混凝土浇筑用量，并减轻楼板结构整体自重，属于国家推广的新型节能建筑。现阶段无梁楼盖施工体系饱受质疑，部分人员认为其安全冗余度较小，阻水性能较低，技术尚未成熟，不能广泛推广。

1 工程概况

郑州高新区地下室顶板采用现浇混凝土空心楼盖，楼板中内置的非抽芯成孔的芯模产品为CBF 高注合金薄壁方箱，由微骨料高强预制混凝土板与高分子合金盆模对扣组合而成，其中高分子合金盆模是以高分子树脂为主要原料，经合金加强改性，用特殊工艺加工成型。本工程地下车库顶板空心楼板厚为450mm，内置芯模尺寸为300mm×900mm×235mm、600mm×900mm×235mm 两种，芯模之间内肋宽为150mm 和300mm 两种，过程中如何解决CBF高注合金薄壁方箱抗浮、钢筋保护层厚度、混凝土浇筑密实度等问题成为项目施工研究的重点内容。

2 工况分析

1）施工质量控制难 车库顶板设计厚度为450mm，其中芯模高度235mm，考虑到混凝土保护层厚度，导致钢筋叠加、水电预埋盒、混凝土受压区总厚度不足200mm。此种情况下，设计单位对空心楼盖如何优化设计，施工单位如何保证施工过程无质量安全隐患，是整个工程的重点、难点。

2）相关工序复杂 空心楼盖的施工过程主要包括模板支设、钢筋绑扎、薄壁方箱安装、水电安装等工序。其中钢筋施工过程中需穿插水电预埋、芯模安装等工序，对工序交接、成品保护、资源协调等方面要求较高，若其中一项存在问题，会影响整个车库顶板施工进度。

3 主要应对措施

3.1 空心楼盖系统构造分析

地下车库作为整个工程建设基础，对强度要求较高，传统认为，内部填充芯模的现浇混凝土空心楼盖会出现一定程度上承载力强度达不到要求的现象，从而影响结构安全。因此，项目在设计阶段计划采用无梁空心楼盖设计时，利用有限元软件对车库受力体系进行分析，对薄弱部位进行加强，主要包括以下内容。

1）板式楼盖在均布荷载的作用下，柱端弯矩值与跨度值成三次方关系，即内力在柱端部位最大，且跨度值增大，柱端承受的负弯矩值随之变大。在设计阶段完成芯模类型调研，确定生产厂家后，了解芯模类型、方箱尺寸、框架扁梁截面尺寸及配筋等后，考虑柱端能够承受的最大负弯矩值，通过在柱端设置加腋楼板，以承受负弯矩，加强框架扁梁端部的刚度及结构的承载性能，可以使设计的跨度值更符合使用需求，因此，项目地下车库柱端最终确定采用斜柱帽+托板形式设计（图1）。

图1 托板柱帽结构示意图

2）顶板回填土施工时，局部不平衡堆土或分区域分段回填等因素使柱端不平衡弯矩增大，从而引起内部应力增加，结构形变量扩大。因此，项目在设计时必须降低柱端的不平衡弯矩。在对比单向板、十字梁、井字梁体系力矩传递后，通过在覆土车库顶板设置构造暗梁垂直相交，双向网格传递力矩，调节到达柱端的不均衡弯矩。

3）使用CBF 高注合金薄壁方箱作为芯模填充时，项目应尽量减少芯模对于现浇混凝土楼盖的影响，故对芯模所在的空心相对位置（图2）进行了分析：现浇混凝土空心楼盖截面的受力性能可分为3 部分，分别是上部混凝土受压区、正应力较小甚至为零的中性轴区域和下部钢筋受拉区。当CBF高注合金薄壁方箱位于中性轴区域时，承受的弯矩最小，车库顶板的受力性能最好。CBF 高注合金薄壁方箱的厚度及容积又决定了空心楼盖能够减少使用的混凝土浇筑用量，也可占据对混凝土受力影响较小的下翼缘部分区域。

图2 现浇混凝土空心楼盖分布区域图

分析后在设计阶段针对空心楼盖截面做出规定，芯模下表面至楼盖底面的距离为75mm，芯模上表面至楼盖上板面之间的距离为140mm，最大程度的利用各区域空间而不影响其力学性能。

3.2 钢筋绑扎体系技术研究

1）双向网格肋梁排布的设计以及车库顶板宽扁框架梁的存在，以及车库顶板钢筋混凝土结构设计要求，导致现浇混凝土空心楼盖施工时钢筋工程难度直线上升。针对施工中肋梁截面小且多、宽扁框架梁截面大、钢筋间距小等诸多问题，项目施工借助BIM 技术建立钢筋三维模型，合理设计钢筋间距、连接方式和绑扎顺序，如直径16mm 的肋梁钢筋改为直螺纹连接、柱帽区域附加钢筋与受力纵筋同排布置，尽可能地减少钢筋叠加层数，以此来控制芯模下部高度为75mm 左右，芯模上部高度在140mm 左右。

2）为保证柱端能够承受足够的不平衡弯矩，项目在设计时除柱的形式、截面尺寸和高度外，还保证配筋率的前提下对节点进行了加强处理（图3）。宽扁框架梁端箍筋加密区长度比较后设为1 500mm，且柱帽边缘向外加密长度不小于500mm。宽扁框架梁纵筋宜为单层布置，分布间距小于150mm，在保证面筋净距大于38mm 且应有不少于60%的纵筋穿过柱子或锚入柱内。

图3 连接柱帽肋梁端部箍筋加密

3）X-Y-X同层同向绑扎法。钢筋在绑扎过程中，首先遵循的原则是梁、板纵筋较大的筋放外层，较小的放内层。板上部通长钢筋及负筋应按同向同层（图4)的方式布置，除此之外，项目为进一步压缩下钢筋绑扎区域厚度，明确规定了钢筋绑扎先从X轴方向开始，在绑扎X向肋梁钢筋时，将X向板底筋全部布置就位后再进行Y向肋梁钢筋、Y向板底筋绑扎，Y向板面筋、Y向抗浮筋的绑扎作业，最后再完成X向抗浮筋、X向板面筋的绑扎，这样可以保证下部75mm 厚的钢筋受压区可以留有保护层厚度，也可以防止板上部钢筋的多层重叠后加迎土面保护层依旧不超过预设的受压区厚度140mm，综合板厚不超过设计要求450mm。

图4 X-Y-X同层同向绑扎截面示意图

3.3 大截面CBF高注合金薄壁方箱抗浮控制

CBF 高注合金薄壁方箱尺寸及质量较小，且相互独立，在施工中由于混凝土的流态性质（混凝土坍落度越大，浮力越大），混凝土的振捣以及流动时产生的浮力大于CBF 合金薄壁方箱自重，因此，施工时必须采取安全稳定的抗浮措施，以防止楼板浇筑完成后局部标高超出设计要求，或者出现大面积CBF 薄壁合金方箱上浮现象。本工程根据薄壁方箱自重、混凝土坍落度、芯模施工条件等完成抗浮技术措施，使用14#铁丝作为锚固拉筋，其拉结位置、布置间距等所需参数根据现场CBF 高注合金薄壁方箱安装位置确定。在芯模安装时先采用14#抗浮铁丝穿过模板，将楼板上部钢筋以及额外布设的10mm 的抗浮钢筋（压筋式）绑扎牢固，再与下方支撑结构的模板次楞木方拉紧固定，防止上部钢筋向上移动。

3.4 薄壁方箱底混凝土浇筑密实度控制

混凝土浇筑时根据浇筑区域宜沿纵横轴单向进行平行分层浇筑，首次浇筑以不超过楼板截面上翼缘边线为宜，并且首层浇筑完成振捣密实后，需等待下部凝固混凝土稍微凝固且未初凝前，再进行第二次浇筑振捣，使高注合金薄壁方箱下部的混凝土流动变慢，以减小混凝土上表面与方箱下表面混凝土之间的压力差，从而使产生的浮力不足以使加固后的芯模上浮。为保证高注合金薄壁方箱底混凝土振捣密实，无积存气囊、气泡，第二次振捣时宜采用小型插入振动器（30mm）振捣，振动器插入第一层中不宜大于50mm，振捣时振捣棒不得紧贴方箱振动，在肋间振捣点的间距不得大于500mm，每点振捣时间宜为15～20s，以混凝土将肋间充填饱满，不上泛气泡为宜。

4 结语

郑州高新区岳岗安置房建设项目地下室顶板通过对大截面CBF 高注合金薄壁方箱施工研究优化，模板支设方便快捷，可节约一定的工期，并且空心楼盖内置大截面CBF 高注合金薄壁方箱，在工厂加工制作完成，保证了制作的质量和精度，减少了现场施工作业的时间，提高工作效率，而且采用空心楼盖施工技术，与梁、板体系相比，板底平整美观，板下空间可灵活分割，在净高不变的情况下降低了层高，减少了墙体材料、管线材料、装修材料，同时也减少了水平力产生的内力。实践证明该技术具有施工快、安全、可靠、经济、合理及造价低等优势，在指导类似工程方面具有长远意义，将得到广泛的推广和应用。