裝配箱混凝土空心樓蓋在工程中的應(yīng)用

【摘 要】近十年來(lái)，混凝土空心樓蓋在我國(guó)建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。該類(lèi)樓蓋可廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、展覽廳、會(huì)議室、倉(cāng)庫(kù)、圖書(shū)館、地下車(chē)庫(kù)、階梯教室等多、高層公共建筑，尤其適用于大空間、大跨度、高凈空的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

【關(guān)鍵詞】裝配箱混凝土；空心樓蓋；工程中的應(yīng)用

裝配與現(xiàn)澆結(jié)合的混凝土空心樓蓋是由預(yù)制的混凝土構(gòu)件與現(xiàn)澆的鋼筋混凝土肋梁復(fù)合而成的一種樓蓋形式。裝配箱空心樓板由預(yù)制的鋼筋混凝土頂板、底板、硬質(zhì)材料制作的側(cè)壁筒三部分裝配成裝配箱體而成，相鄰箱體之間設(shè)置現(xiàn)澆梁，裝配箱通過(guò)頂板、底板上錨入肋梁內(nèi)的外伸鋼筋于現(xiàn)澆肋梁連成一體，共同作用。該類(lèi)樓蓋的突出特點(diǎn)在于，裝配箱不僅可作為施工過(guò)程中現(xiàn)澆肋梁的側(cè)模，而且箱體本身可參與結(jié)構(gòu)整體工作（預(yù)制構(gòu)件部分頂板或底板是肋梁的受壓翼緣），這與一般的空心樓蓋中填充的箱體或筒芯僅作為內(nèi)膜而不參與結(jié)構(gòu)受力有著顯著區(qū)別。裝配箱空心樓板的空心率較現(xiàn)澆空心樓蓋要高，且樓蓋自重更輕，可有效地節(jié)省材料，降低工程造價(jià)。該類(lèi)樓蓋中裝配箱的各構(gòu)件均采用工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化制作，因而可減少現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑量，提高了施工效率。與普通梁板樓蓋相比，該類(lèi)樓蓋的結(jié)構(gòu)厚度可大為降低，相同層高情況下可提供更高的建筑使用空間，而且整個(gè)樓蓋底部平整，方便使用。

一、混凝土裝配箱裝配箱空心樓板設(shè)計(jì)原理

（一）裝配箱空心樓板是如何受力的？

要回答這個(gè)問(wèn)題，我們首先要了解裝配箱空心樓板和普通樓蓋的區(qū)別，裝配箱裝配箱空心樓板屬于典型的密肋結(jié)構(gòu)，即肋梁的間距不大于1500mm，由于肋梁間距較小，使密肋梁的受力形態(tài)及彎矩分配更接近板，這么大的一塊“板“受力，承載能力之高可以想象，而普通樓蓋大多屬于井字梁或者十字梁結(jié)構(gòu)，受力形式仍為桿系傳力，正是由于這個(gè)區(qū)別，使裝配箱空心樓板相比普通樓蓋具備了較大的承載能力。

（二）裝配箱空心樓板用何種軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)？

用通用有限元方法進(jìn)行計(jì)算是最好的選擇， 目前通用有限元軟件的能力可以做到力學(xué)模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)相差很小， 完全做到梁、板、柱、墻、殼、膜、網(wǎng)架、組合結(jié)構(gòu)的整體分析， 板的空心部分也按實(shí)際情況與實(shí)心部分同時(shí)分析， 板中因開(kāi)洞產(chǎn)生的應(yīng)力集中都可得到準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)果。 雖然也可按等代梁法用桿系結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算，但是結(jié)果相差較大， 造成有的部位太過(guò)浪費(fèi)， 同時(shí)有的部位不安全。

二、混凝土裝配箱裝配箱空心樓板的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（一）節(jié)約大量的鋼材、混凝土、模板等材料及人工費(fèi)，降低工程造價(jià) 裝配箱空心樓板自重輕、承載力高，和普通梁板結(jié)構(gòu)比較，節(jié)約鋼材、混凝土，節(jié)省模板材料及工費(fèi)，大大增加模板使用周轉(zhuǎn)率，總用工量減少，施工工期縮短，省去抹灰和吊頂、降低層高等，降低工程造價(jià)的經(jīng)濟(jì)效果非常顯著。

（二）能有效地降低建筑樓蓋的結(jié)構(gòu)厚度，是解決建筑層高、開(kāi)挖深度、降水、施工工期、等限制的優(yōu)選技術(shù)手段，裝配箱空心樓板框架梁的高度可以與肋梁等高，能有效地降低建筑結(jié)構(gòu)厚度或增加凈空高度，解決了層高限制問(wèn)題。在地下車(chē)庫(kù)、人防工程應(yīng)用方面更能充分體現(xiàn)大幅度降低層高的優(yōu)勢(shì)，具有能減少地基開(kāi)挖深度和開(kāi)挖量，降低基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的高度，減少降水，降低施工難度，縮短工期等有優(yōu)點(diǎn)。

（三）特別適用于大空間、大跨度、高凈空的建筑.裝配箱空心樓板是箱形截面的密肋樓蓋，有著較密集的相互交叉約束、雙向受力的肋梁，具有超強(qiáng)的承載力、結(jié)構(gòu)抗震性能突出，能有效解決樓蓋的顫動(dòng)，伸縮等問(wèn)題；裝配箱空心樓板整體好，剛度大，工程實(shí)測(cè)撓度一般都小于1/500，轉(zhuǎn)角變形可忽略不計(jì)，對(duì)樓蓋邊梁的扭轉(zhuǎn)作用比普通樓板也要小的多，非預(yù)應(yīng)力即能做成36米（短跨方向）的跨度， 滿足了對(duì)建筑物多功能多用途的要求，因此特別適合用于大空間、大跨度、高凈空的建筑，對(duì)于地下車(chē)庫(kù)、人防工程、倉(cāng)庫(kù)、高層公共建筑、高標(biāo)準(zhǔn)住宅樓、商場(chǎng)、館所、學(xué)校等建筑尤為適用。裝配箱空心樓板承載能力極高，完全達(dá)到人防活荷載要求。

（四）節(jié)省土地，增加有效使用面積 。裝配箱空心樓板可以減少建筑結(jié)構(gòu)厚度、降低層高、減少樓梯等輔助面積、提高面積使用效率、減少建筑物間距、增加建筑層數(shù)。

（五）提高建筑使用功能。裝配箱空心樓板建筑的分隔墻能實(shí)現(xiàn)真正意義上的任意布置，減少了無(wú)效空間，方便多功能使用；樓蓋底板平美觀，無(wú)需吊頂，有利通風(fēng)、采光；隔聲效果好，由于樓板中空，對(duì)聲音的阻隔，吸收性能較好，據(jù)相關(guān)資料表明，可降低5～12分貝；同時(shí)兼有保溫功能，對(duì)空調(diào)建筑來(lái)說(shuō)可降低建筑運(yùn)行成本10%以上。

（六）建筑模板安裝及配套施工方便。裝配箱空心樓板施工過(guò)程中的支模、拆模施工工藝簡(jiǎn)單，僅鋪放平模板就可以（整張竹膠板鋪上就行，不破壞模板板材料，無(wú)需加工調(diào)配模板），并且模板使用周轉(zhuǎn)率高；樓板內(nèi)預(yù)埋管線任意排布，方便施工；板底堅(jiān)固平整，便于空調(diào)管道，消防噴頭，燈具等各種掛件的定位、安裝。

（七）抗震性能好。裝配箱空心樓板不同于一般實(shí)心板或空心板的無(wú)梁樓蓋， 由于它的自重極輕且承載力極高， 可選擇較大的結(jié)構(gòu)高度而形成梁板組合截面， 因此其變形與受力形態(tài)與無(wú)梁樓蓋有較大差別，。與同濟(jì)大學(xué)，上海交大聯(lián)合進(jìn)行的高層（9層36米高， 12.5X12.5米柱網(wǎng)， 無(wú)剪力墻），裝配箱空心樓板動(dòng)力試驗(yàn)研究結(jié)果表明，裝配箱空心樓板有良好的抗震性能。

（八）剛度大 。裝配箱空心樓板整體剛度很大， 工程實(shí)測(cè)撓度一般都小于1/500， 轉(zhuǎn)角變形則更小， 因此對(duì)樓蓋邊梁的扭轉(zhuǎn)作用比普通樓板要小得多。（用有限元方法進(jìn)行精準(zhǔn)分析以及試驗(yàn)結(jié)果得以證實(shí)）

（九） 耐久性好 裝配箱空心樓板采用混凝土強(qiáng)度較高，預(yù)制部分C40， 現(xiàn)澆部分不小于C30。保護(hù)層厚度均嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行?，F(xiàn)澆肋梁25mm， 裝配箱的預(yù)制板15mm。因此裝配箱空心樓板有良好的耐久性。

三、混凝土裝配箱裝配箱空心樓板的適用范圍

（一）裝配箱空心樓板技術(shù)適用于各類(lèi)多層高層建筑， 如： 商場(chǎng)、多層倉(cāng)庫(kù)、多層廠房、大會(huì)議廳、圖書(shū)館、 地下車(chē)庫(kù)、影劇院、電視演播廳、寫(xiě)字樓、辦公樓、 階梯教室、小型體育館等。

（二）適用于大跨度大空間建筑，無(wú)需預(yù)應(yīng)力，裝配箱空心樓板可實(shí)現(xiàn)36米跨度，現(xiàn)投入使用的最大跨樓蓋為27.5x38.5米，帶覆土和消防車(chē)道的大跨度地下屋蓋為25.2x45.8米。

（三）適用于大荷載建筑?，F(xiàn)已完成的地下車(chē)庫(kù)最大覆土厚度3.6米、加消防車(chē)道，其荷載達(dá)到 9.2噸/平方。設(shè)計(jì)的多層倉(cāng)庫(kù)活荷載為6.0噸/平方。

（四）適合人防建筑：裝配箱空心樓板承載能力極高，抗?jié)B性能良好，材料抗?jié)B等級(jí)達(dá)到P40（規(guī)范最高P12），當(dāng)裝配箱空心樓板加上一定厚度的現(xiàn)澆層時(shí)完全滿足人防建筑的抗?jié)B和承載力要求，非常適合做人防建筑。

四、有待解決的問(wèn)題

裝配箱樓蓋具有節(jié)省材料、增大使用空間、適用大跨度建筑等顯著的優(yōu)勢(shì)，但目前對(duì)該類(lèi)樓蓋的結(jié)構(gòu)受力性能尤其是抗震性能尚缺少深入研究，同時(shí)在設(shè)計(jì)中，對(duì)使用該類(lèi)樓蓋的建筑物適用高度、結(jié)構(gòu)體系的判定尚存在一定爭(zhēng)議，這些都需要進(jìn)一步的試驗(yàn)和理論研究予以確定。