大跨度預應力空心樓蓋體系應用

宋昱良

(中國鐵建地產集團雄安分公司 北京 100040)

1 前言

近年來，隨著國民經濟水平日益增長，我國建筑行業領域對大型建筑的功能需求、空間結構、承載性能要求越來越高。現澆混凝土空心樓蓋體系作為一種新型的建筑結構，具有優良的建筑功能和結構性能，能有效減輕建筑樓蓋自重，保持樓蓋結構上大部分的剛度和整體性能，被逐步廣泛應用于各種跨度和荷載的大型建筑樓板結構中[1]。通過增加建筑樓層的凈高度以最大限度地提高空間結構的利用率，滿足大跨度、大空間建筑的用房功能需求和結構承載性能[2－3]。

國內諸多專家學者對現澆預應力樓蓋體系進行研究分析，其中，黨隆基和龐瑞等[4]通過在板柱節點設置彎起鋼筋、型鋼剪力架等，提高板柱節點的抗沖切強度和結構延性，增強空心樓蓋體系抗震性能。現澆混凝土預應力空心樓蓋作為一種全新的樓蓋結構，具有一定的分化性，在樓板內部鑲嵌著一定數量的芯模，起到一個支撐的作用，將其規則并進行澆筑連接，形成了一個空心樓板結構[5－6]，能夠有效地增加大型建筑結構的使用空間，滿足建筑功能需求，同時加強建筑結構的承載性能，減輕結構自重，提高結構的抗震性能和耐久性，保證樓蓋結構具有足夠的剛度和裂縫控制性能[7]。

2 工程實例

某項目總建筑面積為77 325 m2，按樓座建筑體系可分為北塔、裙房、南塔三部分。南、北塔樓地上十七層，塔樓建筑總高度為80.00 m；裙房地上三層，建筑高度為18.2 m。其中，裙房二、三層采用現澆預應力空心樓蓋體系，結構跨度為16.8 m，樓板厚度分別為500 mm和550 mm兩種。建筑空心板芯模由輕質管或填充箱組成，主要由阻燃輕質多孔材料生產而成，密度為16 kg/m3，厚度為350 mm、400 mm，如圖1所示；無粘結預應力筋采用?s15.2高強1 860級低松弛鋼絞線，其標準強度fptk＝1 860 N/mm2，樓板混凝土強度等級為C40。

圖1 預應力空心板配筋(單位:mm)

3 現澆預應力空心樓蓋施工技術要點

根據本項目建筑工程特點，結合現場施工實際情況，制定樓層結構現澆預應力空心樓蓋施工工藝，其工藝流程如下:

支設空心樓板模板→肋梁與芯模定位→抗浮控制點設置→綁扎板底鋼筋及肋梁、暗梁→鋪設預應力筋→預留預埋件安裝→芯模安裝→綁扎板面鋼筋→抗浮鐵絲固定→澆筑混凝土→預應力鋼筋張拉鎖定[8]。

3.1 支設空心樓板模板

(1)本工程建筑樓層模板采用碗扣架支撐體系，支撐架體布設間距為(900×900)mm，建筑樓層中應用現澆預應力空心樓蓋體系省去了原有的梁模板支設的施工工序，加快了工程結構施工進度，節約了現場工程模板材料用量，為工程項目建設的總造價進行優化。

(2)測試的現澆鋼筋混凝土梁板間隙指標需要滿足標準要求，模板支設間距要控制在一定范圍內，根據頂模標準實施預處理，采取起拱措施，將起拱跨度控制在一定范圍之內。同時，樓板結構混凝土澆筑之前，需要做好相關準備工作，安排專業施工和技術人員對樓層模板進行全面檢查和驗收，確保模板支設的正確性和規范性；對于樓層模板的支撐結構進行嚴格檢查，不僅為樓板混凝土澆筑提供保障，更減少現場施工安全風險，保證樓層結構的穩定性和安全性，為工程建設提供安全可靠的保障。

3.2 肋梁與芯模定位

將本工程建筑樓層模板支設到完整狀態，并經驗收、檢查合格之后，對現場樓層模板進行彈線放樣處理，根據施工圖紙設計方案，通過彈線放樣措施規劃出芯模和肋梁的具體位置，為其鋼筋綁扎提供準確性保障。

3.3 抗浮控制點設置

為避免建筑樓層結構發生浮板現象，必須對樓板結構采取行之有效的抗浮及加固措施。對于項目樓層空心板結構而言，首先要按照施工規范要求，合理布置抗浮控制點以保證樓板的抗浮性，根據計算本工程中芯模的上浮力約為:

綜合考慮空心樓板受到浮力的影響，抗浮控制點采用梅花形布置，如圖2所示。在輕質管組合單元和填充箱的每個角點均要設置一個抗浮控制點，同時結構中心處也應設置一個抗浮控制點[9]。當芯模采用不規則尺寸時，合理控制抗浮控制點的數量，結合芯模支設實際方案，布置相對應抗浮控制點，每平方米內抗浮控制點布置數量不少于2個。

圖2 抗浮點布置

3.4 綁扎板底鋼筋及肋梁、暗梁

在綁扎本項目建筑樓層板底鋼筋時，需要嚴格按照鋼筋綁扎施工工藝標準順序進行綁扎，一般從肋梁中部區域開始綁扎，然后再綁扎肋梁的上下區域鋼筋。鋼筋綁扎完成之后，按照一定的方向和順序在樓層底板鋼筋處鋪放短向輕質管。樓板下鐵在板跨中1/2范圍內不得搭接，上鐵搭接位置及數量應符合相關施工規范要求。要確保肋梁的剛度指標符合標準規范，控制好肋梁的平衡性，保證肋梁結構的整體穩定性，并間隔一定距離分開布設區域鋼筋，如圖3所示[10]。

圖3 鋼筋細部節點

3.5 鋪設預應力筋

(1)在樓層模板上用紅色油漆做成“▼”符號標記預應力筋的布設位置，沿預應力筋布設方向至少布置三個標記點，確保裝修期間各種吊桿、吊件不傷及和破壞預應力鋼筋。

(2)將樓層板定位拉筋按預應力筋曲線的高度要求綁扎固定在同一個位置區域，預應力鋼筋曲線受最低的反彎點控制，這3個點是控制整個多波曲線預應力筋定位準確與否的關鍵所在，也正是如此，需要確保拉筋高度的精準性，將馬凳高度指標控制在一個合理的范圍內，誤差不能過大，保存空心樓蓋板施工的精度，提高工程建設質量。

(3)當預應力筋與普通鋼筋或專業管線位置發生沖突時，對水電管線的敷設方案進行合理調整，將預應力筋位置按照施工現場樓層實際施工情況進行調整，保證預應力筋位置的準確性。

3.6 預留預埋件安裝

根據事先劃定好的定位放線布置管線。管線必須要布置在芯管的縱向或橫向間隙內或者梁邊緣處。現場施工中嚴格禁止穿透芯管進行布線。如果水暖專業管線、線盒等構件進行預埋，而預留施工時無法避開芯管，需將芯管斷開，在施工完成后進行封堵[11]，如圖4所示。

圖4 管上開槽示意

3.7 芯模安裝

(1)當芯模材料運送到施工現場時，按照從上而下的順序依次進行卸載，并按照標準施工順序進行各項操作，包括卸車、搬運、堆疊等施工過程，保證芯模材料在操作過程中盡量輕拿輕放，減少二次堆放或者二次搬運的情況，降低芯模材料的損耗。

(2)芯模應按照施工檢驗批要求進行現場驗收及復檢，安裝時按照設計圖紙進行鋪放。鋪放過程中應采取相應的保護措施，防止芯模損壞。

(3)芯模的上部和下部每隔200 mm布設一個限位墊塊，限位墊塊布設位置和模板面距離應保持為750 mm，如圖5所示。

圖5 輕質管和填充箱限位墊塊安裝

3.8 綁扎板面鋼筋

在進行建筑樓層板面鋼筋綁扎時，要采取相應措施以加強對芯模的保護，工人應在預先鋪設的馬道上進行施工，防止因人為因素造成破壞，影響項目工程建設進度。

3.9 抗浮鐵絲擰緊固定

當建筑樓層空心板上層鋼筋綁扎情況良好，能夠承受6 kN/m2以上浮力時，抗浮鐵絲也可以固定在箍筋下部，混凝土澆筑之前質檢部門應逐個檢查抗浮控制點的準確性，確保抗浮控制點綁扎牢固[12]，如圖6所示。

圖6 抗浮鐵絲底部加強

3.10 澆筑混凝土

本項目建筑樓層現場澆筑混凝土時，要對空腔構件及密肋梁位移情況進行定期監控，使空腔構件不發生平移錯位，保證框梁、密肋梁混凝土保護層厚度要求，確保樓層板混凝土澆筑工程質量。

(1)混凝土澆筑時，嚴格控制施工要求的各項指標，混凝土坍落度范圍控制在180～200 mm；粗骨料粒徑不能過大，最大粒徑限制在25 mm。

(2)根據混凝土特性，采用分次方式進行澆筑。共需要進行兩次澆筑，第一次澆筑達到板厚的一半，然后使用振搗棒振搗均勻。待第一層混凝土初凝之前進行第二層澆筑，其一可以有效減小混凝土對芯模產生的浮力，其二可以使混凝土振搗充分。錨板、承壓板周圍以及空心塊底部嚴禁漏振。混凝土澆筑完成之后，靜置一段時間，然后再拆除側模[13]。

3.11 預應力鋼筋張拉鎖定

(1)預應力筋的強度需要符合標準，張拉前應先進行實際張拉測試，實測數據正常后，進行全面張拉。預應力筋張拉時應逐根填寫張拉記錄。

(2)張拉完成之后，需使用膨脹混凝土進行封堵，使鋼筋不會裸露在外。

4 重要節點和特殊部位技術控制重點

4.1 洞口處理

為了滿足建筑樓板結構受力需要，保證項目施工的安全性，洞口部位在芯模排布時，優先將洞口位置與芯模排布位置相對應，同時分別在洞口兩邊加設2道暗梁，以保證樓板結構穩定性和整體性，如圖7所示。

圖7 洞口部位剖面(單位:mm)

4.2 降板區的處理

本項目衛生間部位需要進行局部降板5 cm，不但要將芯模布設高度降低，而且還要將降板區的鋼筋綁扎作為特殊節點進行施工深化處理，優化節點區域鋼筋的排布設計，如圖8所示。

圖8 降板區輕質管布置橫剖面(單位:mm)

5 結論

針對大型建筑結構性能要求高、建筑施工周期長等工程特點，根據施工技術規范要求，結合項目現場實際施工作業環境條件，嚴格做好施工現場控制，嚴把質量關，確保空心樓蓋施工正常有序進行，具有良好的工程經濟效益和社會效益[14]。

(1)相比于傳統的梁板混凝土樓蓋結構，現澆預應力空心樓蓋體系可減少模板使用量和現場損耗率，降低現場鋼筋和混凝土總需求量，節約工程材料成本，降低工程總造價。

(2)新型現澆預應力空心樓蓋的推廣應用，可加快大型建筑項目的施工速度，減少施工周期，能夠保證建筑工程及時交付。

(3)現澆預應力空心樓蓋可增強大型建筑樓板結構的抗震承載能力和結構剛度，減輕樓蓋結構自重，同時也降低噪聲的傳遞影響[15]。

(4)通過在大型建筑樓層應用現澆預應力空心樓蓋結構，可有效地增大建筑結構空間，提高建筑房間凈空高度，同時封閉空腔構件的使用可有效減少樓板熱量傳遞，提高建筑房間保溫性能，滿足建筑項目的各方面功能需求，實現大跨度、大空間工程項目的建筑功能。

現澆混凝土空心樓蓋結構作為一種新型樓蓋結構，結構體系安全性高、應用范圍廣，在大跨度、大荷載、大空間等大型建筑工程中得以廣泛應用，并取得良好應用效果，推動大型建筑工程走向更加良性的發展方向。