淺談無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與施工

虞明海

【摘 要】一棟建筑物中，樓蓋約占土建總造價(jià)的20%～30%；在鋼筋砼高層建筑中，樓蓋的自重約占總自重的50%～60%,因而降低樓蓋的造價(jià)和自重對(duì)整個(gè)建筑物來(lái)講是至關(guān)重要的。本文分析了密肋樓蓋的特點(diǎn)和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋的受力特性，介紹了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，提出了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋結(jié)構(gòu)的施工要求，可供同類(lèi)工程應(yīng)用中參考。

【關(guān)鍵詞】無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼；密肋樓蓋；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；施工

The Structural Characteristic and Construction of the Unbonded Prestressed Concrete Ribbed Flat Slabs

Yu Ming-hai

(New steel construction company river's west new remaining Xinyu Jiangxi 338001)

【Abstract】Floors take up as much as 20%~30% of the cost of a building. In ahigh-rise reinforcedconcrete building, their deadweight accounts for 50%~60% of the overall deadweight. Therefore it is important to lower the cost and deadweight of the floors. In this paper, It is analyzed the characteristic of concrete ribbed flat slabs and forced characteristic of the unbonded prestressed concrete ribbed flat slabs. One applied example is introduced. It is put forward the constructional request, it can bring reference with alike engineering application.

【Key words】Unbonded prestressed concrete；Ribbed flat slabs；Structural characteristic；Construction

1. 前言

樓蓋是水平承重結(jié)構(gòu)，是建筑的重要組成部分。樓蓋結(jié)構(gòu)將樓面荷載傳遞給豎向承重結(jié)構(gòu)，通過(guò)豎向承重結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)，再由基礎(chǔ)傳遞給地基。樓蓋結(jié)構(gòu)不但將其上的荷載傳遞給豎向承重結(jié)構(gòu)，同時(shí)也將各豎向承重結(jié)構(gòu)連接成一個(gè)整體，成為豎向承重結(jié)構(gòu)的水平支撐，從而增加了豎向承重結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使之能更好的發(fā)揮其承載作用。樓蓋結(jié)構(gòu)與豎向承重結(jié)構(gòu)牢固連接后，使房屋結(jié)構(gòu)的整體性增加，剛度增大，變形減少，受力性能可以更好的發(fā)揮。因此，結(jié)構(gòu)對(duì)樓蓋的要求是:在豎向荷載的作用下，要滿足承載力和豎向剛度要求；在樓蓋自身水平面內(nèi)要有足夠的水平剛度和整體性；要與豎向結(jié)構(gòu)有可靠的連接，以保證豎向力和水平剪力的傳遞。

密肋樓蓋屬于現(xiàn)澆樓蓋，由于肋的間距小，板厚很小，梁高也較肋形樓蓋小，結(jié)構(gòu)自重較輕。密肋樓蓋中使用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋就形成了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋。密肋樓蓋受力合理、造型美觀、經(jīng)濟(jì)效益顯著，但過(guò)去由于設(shè)計(jì)和施工等方面的原因，密肋樓蓋結(jié)構(gòu)很少采用。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)密肋樓蓋體系有了成套的交叉梁計(jì)算程序，施工技術(shù)方面采用塑料模殼和多種支撐形式，密肋樓蓋體系逐步得到應(yīng)用。

一棟建筑物中，樓蓋約占土建總造價(jià)的20%～30%；在鋼筋砼高層建筑中，樓蓋的自重約占總自重的50%～60%,因而降低樓蓋的造價(jià)和自重對(duì)整個(gè)建筑物來(lái)講是至關(guān)重要的。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋滿足經(jīng)濟(jì)的要求并且適應(yīng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展要求，因此工程界不斷的努力研究無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋的應(yīng)用，改善性能、優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理施工，使有限的材料充分發(fā)揮作用，在安全可靠的前提下，達(dá)到降低建筑物造價(jià)的目的。

2. 密肋樓蓋的特點(diǎn)

密肋樓板是以可重復(fù)利用的塑料模殼、玻璃鋼模殼或一次性填充的輕質(zhì)塊為模板，由薄板和小間距肋梁形成的大跨度單向或雙向板。其原理類(lèi)似一塊大厚板，采用較大間距的雙向鋼筋網(wǎng)，將其間區(qū)格部分砼挖掉(處在受拉區(qū)的，類(lèi)似T形梁的機(jī)理)，既省砼，又可減輕自重，其跨高比可做得較大。其特點(diǎn)如下:

2.1 適用范圍廣。密肋樓蓋體系適用跨度和荷載較大的大空間、多層或高層建筑，如商業(yè)樓、辦公樓、圖書(shū)館、車(chē)站、候機(jī)樓等大中型公共建筑，也適用于多層工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)等。對(duì)大空間的單層民用和工業(yè)建筑的屋蓋也是經(jīng)濟(jì)適用的。

2.2 剛度大、整體性好。大量的有限元分析、室內(nèi)模型試驗(yàn)和實(shí)際試點(diǎn)工程加載試驗(yàn)表明密肋樓板的撓度小，剛度大，整體性好。

2.3 省材料、造價(jià)低。密肋樓蓋體系與一般樓蓋體系相比，可節(jié)省鋼材和砼30%～40%，降低樓板造價(jià)1/3左右，且施工時(shí)采用塑料模殼，以塑代木，可重復(fù)使用50次上，大量節(jié)省木材。

2.4 降低層高。在相同房間凈高的要求下，密肋樓蓋能有效地減少建筑層高，降低工程造價(jià)30%左右。當(dāng)前地價(jià)昂貴，按土地占工程造價(jià)的20%計(jì)算，可節(jié)約造價(jià)3.3%左右?？梢?jiàn)降低層高能減小建筑空間體積，還可以降低建筑采暖、空凋的設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。

2.5 造型美觀。密肋樓蓋結(jié)構(gòu)本身造型美觀，特別是密肋間距大于1.0m時(shí)，不設(shè)吊頂砼肋梁形成的藻井很漂亮，室內(nèi)空間效果優(yōu)雅，國(guó)外許多公共建筑還特意暴露這種結(jié)構(gòu)。

2.6 降低樓板和建筑自重。密肋樓蓋由于減少了樓板的砼量，樓板自重也大為降低。節(jié)省吊頂、降低層高，建筑自重也減少較多。支撐樓板的梁、柱、墻和基礎(chǔ)的荷載也隨之減少，這樣可減小構(gòu)件截面，減少配筋，節(jié)約砼和鋼材，降低造價(jià)。

2.7 施工便利。對(duì)施工機(jī)具無(wú)特殊要求，施工工藝簡(jiǎn)單，砼澆筑量少，速度快，基本可以做到隨意開(kāi)洞。

3. 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋的受力特性

樓板對(duì)抵抗垂直荷載和側(cè)向荷載的整個(gè)結(jié)構(gòu)體系都有影響,它起著整體的二維作用。在垂直方向,它通過(guò)彎曲承受樓蓋的荷載;在水平方向,它起隔板作用或起連接柱子的作用。由于施加了預(yù)應(yīng)力的密肋樓板在自身平面內(nèi)的剛度較大,整體性較好,因而能夠有效地將水平剪力傳遞到剪力墻或密排柱等抗側(cè)力構(gòu)件上,且使各柱受力均勻,減小了剪力的滯后效應(yīng)。密肋樓蓋實(shí)質(zhì)上是一種掏空的無(wú)梁樓蓋體系,其結(jié)構(gòu)性能介于井式梁板與無(wú)梁平板結(jié)構(gòu)之間,當(dāng)井式梁板中梁的間距不斷減小時(shí)即成為密肋板。但由于樓板與肋梁的共同作用,其受力特點(diǎn)又有別于這兩種結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)計(jì)算方法也不一樣。就扭轉(zhuǎn)剛度D_xy與彎曲剛度D_x（或D_y)的比值而言,該值在平板中最大, D_xy=D瓁,而在井式梁中近似為零,密肋樓板中該值則介于兩者之間,即0xy_{/Dx <1。相應(yīng)地,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),一般井式梁是按節(jié)點(diǎn)豎向變形相等的原則進(jìn)行分析的,不考慮另一方向井式梁扭轉(zhuǎn)剛度在抗扭時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)變形和桿件內(nèi)力的影響。而雙向密肋樓蓋結(jié)構(gòu)中肋梁抗扭剛度相對(duì)較大,另一方向的扭轉(zhuǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的變形和桿件內(nèi)力有不同程度的影響,設(shè)計(jì)中須加以考慮。事實(shí)上,由于樓蓋的雙向撓曲使得肋梁截面必然彎、扭復(fù)合受力,在梁腹的內(nèi)側(cè),彎扭引起的剪力是疊加的,而在外側(cè)則是疊減的。}

4. 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋應(yīng)用實(shí)例

某大樓主體七層（圖1）,底層層高4.20m ,其余層高均為 3.90m ,部分樓蓋采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力密肋樓蓋,密肋間距為1210mm×1235mm(角點(diǎn)為905mm×930mm),肋高780mm ,板厚80mm。梁、板、柱砼強(qiáng)度等級(jí)均為C30 ,板主筋為Ⅰ級(jí)筋 ,梁主筋為Ⅱ級(jí)筋 ,采用聚丙烯塑料模殼成型 ,專(zhuān)用模殼支承系統(tǒng)。其密肋樓蓋的整體分析采用等代框架法進(jìn)行。在豎向荷載和水平荷載作用下將肋梁合并到柱子上成為等代框架,梁高取肋梁實(shí)際高度,梁寬取有關(guān)肋梁寬度之和。應(yīng)用TBSA程序計(jì)算出整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力,再對(duì)樓蓋部分用有限元法單獨(dú)分析。

5. 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋結(jié)構(gòu)的施工

5.1 工藝流程。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的下料和鐓頭→梁、板支?！壴吡簝?nèi)非預(yù)應(yīng)力筋→鋪放管線→ 在預(yù)應(yīng)力筋張拉端安裝錨具墊板、留設(shè)穴?！鸁o(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)、定位→綁扎板內(nèi)非預(yù)應(yīng)力筋→隱蔽工程驗(yàn)收→澆注梁、板砼→砼養(yǎng)護(hù)→張拉無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋→切割張拉端多余預(yù)應(yīng)力筋→端部封錨。

5.2 施工工藝

5.2.1 預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)及定位

（1）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，及時(shí)檢查其:規(guī)格、尺寸和數(shù)量，逐根檢查其端部配件無(wú)誤后，再分類(lèi)堆放。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，肋梁內(nèi)設(shè)置雙向正反拋物線連續(xù)多跨無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋故鋪設(shè)時(shí)采取對(duì)每個(gè)縱橫筋交叉點(diǎn)相應(yīng)的兩個(gè)標(biāo)高進(jìn)行比較，標(biāo)高較低的預(yù)應(yīng)力筋先進(jìn)行鋪設(shè)，標(biāo)高較高的次之。避免兩個(gè)方向的預(yù)應(yīng)力筋相互穿插鋪設(shè)。

（3）定位時(shí)，按預(yù)應(yīng)力筋布置曲線圖，采用支撐鋼筋控制其垂直高度。支撐鋼筋焊在梁箍筋上，間距0.5～1.0m。預(yù)應(yīng)力筋按其曲線形狀用鐵絲綁扎在支撐鋼筋上。要求無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋位置的垂直偏差，在梁內(nèi)為±l0mm。

5.2.2 梁、板支模

（1）密肋樓蓋采用合適肋距的聚丙烯塑料模殼。

（2）在支承肋梁的鋼梁或方木兩側(cè)，設(shè)置可拆的小角鋼或小方木來(lái)支承塑料模殼，施工可簡(jiǎn)便的安塑料模殼，拆模時(shí)，只需將小角鋼或小方木拆下即可脫下模殼。

（3）鋼支撐系統(tǒng)支模拆模靈活，可利用一般施工的鋼管柱在頂部加可定位支撐鋼梁或木梁的節(jié)點(diǎn)。

（4）在澆灌混凝上后，一般氣溫下約3d后即可拆除模殼，而肋梁的支承梁和支撐則按一般混凝上的要求以后拆模。

5.2.3 砼澆筑

（1）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)、定位后，應(yīng)進(jìn)行隱蔽工程檢查驗(yàn)收，當(dāng)確定合格后方能澆筑砼。

（2）砼澆筑時(shí)，嚴(yán)禁踩壓、翻撞無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、支撐架以及端部預(yù)埋部件，發(fā)現(xiàn)位置移動(dòng)應(yīng)及時(shí)糾正。

（3） 澆筑砼時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋張拉端、固定端砼必須振搗密實(shí)。

5.2.4 預(yù)應(yīng)力筋的張拉

（1）張拉前準(zhǔn)備

a.檢查砼強(qiáng)度，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的張拉。

b.檢查梁端承壓板后面的砼質(zhì)量，清除張拉端預(yù)埋的塑料泡沫塊，保證錨環(huán)與承壓板接觸良好。

c.去除張拉端承壓板外的預(yù)應(yīng)力筋外露部分的塑料套管。

d.對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

（2） 張拉工藝

a.為了減少無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋松弛損失影響，施工中采取超張拉3%，即千斤頂從0一直張拉到1.03σcon后再錨固預(yù)應(yīng)力筋。

b.預(yù)應(yīng)力筋的張拉采取“逐層澆筑，逐層張拉”的方法。同時(shí)，考慮到整體結(jié)構(gòu)的受力均勻性，同一層預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序?yàn)殚g隔依次縱橫向交替張拉，即先張拉縱向奇數(shù)根，然后張拉橫向奇數(shù)根，接下去張拉縱向偶數(shù)根，最后張拉橫向偶數(shù)根，直至每根都張拉完畢。

c.沿樓蓋寬度方向的預(yù)應(yīng)力筋采用單向張拉；沿樓蓋長(zhǎng)度方向的預(yù)應(yīng)力筋采用雙向同時(shí)張拉，雙方操作人員通過(guò)步話機(jī)聯(lián)系。

d.預(yù)應(yīng)力筋張拉采用“雙控法”。同時(shí)以應(yīng)力控制為主，伸長(zhǎng)值控制為輔?？紤]超張拉3%，實(shí)際張拉控制力為126KN。伸長(zhǎng)值△LPC按規(guī)范公式計(jì)算。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽取的35根預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與規(guī)范計(jì)算值相比較，除個(gè)別點(diǎn)以外，其誤差均分布在-5%～+10%之間。

5.2.5 預(yù)應(yīng)力筋的封錨。

在預(yù)應(yīng)力筋張拉完兩天，經(jīng)查無(wú)問(wèn)題后，開(kāi)始逐根用砂輪鋸切割張拉端多余鋼絞線至規(guī)定長(zhǎng)度，然后清除張拉端錨孔內(nèi)的雜物，在錨具和承壓板的表面涂以防水涂料.最后用膨脹細(xì)石砼封錨。

6. 結(jié)語(yǔ)

無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼密肋樓蓋多用于大跨度結(jié)構(gòu)。但樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的不同，不僅直接影響到結(jié)構(gòu)的受力與變形，而且還對(duì)工程造價(jià)、施工難易、工期長(zhǎng)短及室內(nèi)建筑效果等造成影響。因此，如何合理經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行密肋樓蓋的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的施工，無(wú)論對(duì)于建設(shè)單位或設(shè)計(jì)單位，還是對(duì)于施工單位，都是應(yīng)該子以重視的一個(gè)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

［1］ 何濤.鋼筋混凝土密肋樓蓋設(shè)計(jì)與施工［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2002,(4)

［2］ 趙權(quán)，趙冰.無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力密肋與井式樓蓋的應(yīng)用及分析［J］.低溫建筑技術(shù)，2003，（10）

［3］ 趙權(quán)，趙冰.密肋樓蓋與井式樓蓋的設(shè)計(jì)及造價(jià)分析［J］.工程建筑與設(shè)計(jì)，2003，（11）

［文章編號(hào)］1006-7619（2008）09-28-564