建筑工程薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋技術(shù)應(yīng)用研究

文｜福建省莆田市飛陽建設(shè)工程有限公司 林相春

0 引言

在建筑工程中，樓蓋承受建筑物使用荷載，并將荷載傳遞至建筑承重結(jié)構(gòu)，要求樓蓋具有較高的承載力性能，合理應(yīng)用樓蓋施工技術(shù)有助于提升建筑結(jié)構(gòu)合理性、安全性?，F(xiàn)澆空心樓蓋施工技術(shù)是在無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一重新型施工技術(shù)，通過按一定規(guī)則排列布置薄壁方箱形成輕質(zhì)夾心或空腔結(jié)構(gòu)，與暗肋形成穩(wěn)定的空間受力結(jié)構(gòu)，能夠在保持樓蓋結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度的同時，降低樓蓋結(jié)構(gòu)鋼筋用量，合理控制工程造價。常見的空心樓蓋技術(shù)芯?？煞譃槿N類型，即薄壁管、薄壁箱體、輕質(zhì)塊體材料，其中，薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋具有芯模加工方便，施工簡單、雙向網(wǎng)格受力、節(jié)約材料等特點(diǎn)，在建筑工程中具有顯著應(yīng)用優(yōu)勢。

1 工程概況

本工程為高林學(xué)校建筑工程，位于福建省廈門市湖里區(qū)五緣灣南片區(qū)。工程建筑面積為60922m2，包括10 棟建筑工程，其中，1#建筑5 層，2#建筑6 層，均為教學(xué)樓，3#建筑為食堂、體育場館，為4 層建筑。4～10#建筑均為地上1 層建筑。地下建筑2 層，局部為地下1 層。地下建筑面積為35884m2。本工程結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計使用年限50年。

本工程3#建筑為食堂、體育場館用樓，建筑空間跨度大，樓板跨度達(dá)19m，凈空高度為4.6m，大跨度梁設(shè)置較為困難，結(jié)合本工程建筑功能使用要求，經(jīng)專家研究討論，3#樓地下室頂板及樓板頂板均采用薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋技術(shù)。

2 薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋技術(shù)原理及施工技術(shù)難點(diǎn)

2.1 薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋技術(shù)原理

薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋技術(shù)通過在混凝土結(jié)構(gòu)中布設(shè)高強(qiáng)薄壁方箱形成網(wǎng)格肋空心樓蓋結(jié)構(gòu)體系，并與暗梁、扁梁或明梁等配合形成空間結(jié)構(gòu)體系（圖1所示）。

與薄壁空心樓蓋結(jié)構(gòu)相比，薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋克服薄壁空心樓蓋瞎縱向、橫向剛度差異較大的確定，其樓板斷面雙向相同，雙向抗彎、抗剪剛度一致，具有雙向受力的特點(diǎn)。同時，薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋適用于7m～19m 跨度樓蓋施工，厚度在250mm～600mm，與實心現(xiàn)澆樓板相比，其自重減輕約40%～60%，受拉鋼筋距截面中心遠(yuǎn)，可承受較鋪貼樓板更大的荷載。

2.2 施工技術(shù)難點(diǎn)及對策

圖1 薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋剖面示意圖（單位：mm）

（1）薄壁方箱內(nèi)模受到撞擊易破損。為減輕樓蓋自重，薄壁方箱為中空結(jié)構(gòu)，殼壁較薄，在施工活動中受到撞擊易破損，如混凝土振搗或尖銳物刺穿均可導(dǎo)致內(nèi)模破裂，進(jìn)而造成混凝土灌入箱模，不僅造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，而且不均勻灌入混凝土導(dǎo)致空心樓板荷載增加，受力不均衡。針對該問題，施工單位嚴(yán)格控制混凝土振搗深度，及時更換破損的芯模，避免因混凝土澆筑不均問題發(fā)生。

（2）薄壁方箱下部混凝土密實度不足。為滿足樓蓋結(jié)構(gòu)荷載要求，需要將方箱底面設(shè)計成為具有一定弧度的結(jié)構(gòu)。同時，當(dāng)箱體體積較大時，薄壁方箱澆筑和振搗難度加大，且可能造成混凝土骨料分布不均問題。針對該問題，本工程中，在箱體中部設(shè)置豎向孔洞，振搗時集中豎向孔洞區(qū)域，確?；炷翝仓驼駬v。骨料采用粒徑5～20mm 細(xì)石混凝土，防止較大粒徑粗骨料分布不均問題。

（3）箱體上浮。薄壁方箱樓蓋混凝土澆筑時，受混凝土澆筑作用影響，箱體易出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，不僅造成混凝土浪費(fèi)問題，而且可能導(dǎo)致樓蓋結(jié)構(gòu)局部受力不均問題。針對箱體上浮問題，本工程結(jié)合箱體尺寸，加強(qiáng)薄壁方箱上浮力驗算，并采用抗浮點(diǎn)固定方式抵抗薄壁方箱內(nèi)模上浮應(yīng)力，以滿足混凝土施工技術(shù)要求。

3 薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

本工程采用的薄壁方箱樓蓋技術(shù)屬于新型施工技術(shù)，施工人員對該施工技術(shù)要點(diǎn)掌握不足，為解決該問題，施工單位編制詳細(xì)施工專項方案，由骨干施工技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，并加強(qiáng)現(xiàn)場施工指導(dǎo)和監(jiān)控，防范施工技術(shù)質(zhì)量問題。

3.2 薄壁方箱內(nèi)模加工制作

本工程采用的薄壁方箱均為現(xiàn)場加工制作（如圖2所示），薄壁方箱規(guī)格為1000mm×500mm×300mm，薄壁方箱及內(nèi)模加工制作采用P.O 42.5 低堿度硅酸鹽快干水泥，初凝時間為12min，并加入適量的硼酸鹽緩凝劑適當(dāng)緩凝，以滿足箱體強(qiáng)度等級要求。根據(jù)薄壁方箱規(guī)格要求搭設(shè)模板，并在模板底部鋼筋網(wǎng)片，分層澆筑混凝土并鋪設(shè)纖維網(wǎng)格布，澆筑至設(shè)計標(biāo)高后，表面抹壓收光。由于薄壁方箱內(nèi)模與方箱間隔約10mm，為滿足方箱強(qiáng)度要求，在方箱側(cè)壁設(shè)置2 層纖維網(wǎng)格布，以增強(qiáng)方箱側(cè)壁支撐強(qiáng)度。

3.3 模板安裝

本工程薄壁方箱現(xiàn)澆空心樓蓋模板采用滿堂支撐體系，采用Ф48mm×3.5mm 鋼管，頂部采用可調(diào)U 型支托調(diào)節(jié)模板高度，模板龍骨支撐為100mm×50mm 木方，縱橫掃地桿設(shè)置200mm 高度。剪刀撐設(shè)置時，自架體外側(cè)底部自上而下連續(xù)布設(shè)剪刀撐，借助扣件將剪刀撐斜桿固定在橫向水平桿上。樓蓋模板采用18mm 厚木膠合模板，模板拼縫使用膠帶封貼，按2/1000～3/1000 起拱。待空心樓蓋混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，經(jīng)項目經(jīng)理和監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可拆模。底板混凝土澆筑完成后，按薄壁方箱安裝間隔綁扎鋼筋豎向加強(qiáng)筋間隔與箱體間隔一致。

3.4 鋼筋綁扎

模板驗收完成后，按工程設(shè)計圖紙測放方箱定位控制線，并借助手電鉆沿方箱四邊中心鉆透模板，將Ф14mm 鐵絲穿孔繞過模板支撐鋼管上。底板鋼筋按要求綁扎，并在底板鋼筋上設(shè)置25mm 厚墊塊，作為暗梁鋼筋保護(hù)層。為確保空心樓蓋承載力性能，鋼筋搭接點(diǎn)距離不小于1/4 間距。

3.5 預(yù)埋管線埋設(shè)

由于混凝土空心樓蓋上下翼緣厚度較小，難以滿足預(yù)埋管線要求，消防管、雨水管等預(yù)埋管線埋設(shè)在梁、柱等位置處實心調(diào)整區(qū)域內(nèi)。

3.6 薄壁方箱安裝

薄壁方箱安裝前，檢查薄壁方箱外觀、尺寸情況，嚴(yán)禁外觀破損的方箱投入使用。方箱安裝位置嚴(yán)格按工程設(shè)計要求進(jìn)行安裝，方箱安裝位置偏差要求控制在10mm以內(nèi)，箱體平整度偏差控制在3/1000 以內(nèi)，且小于10mm。柱、暗梁等部位實心區(qū)域高度偏差小于10m。由于混凝土澆筑過程中，薄壁方箱可能因自重輕產(chǎn)生較大上浮力，為避免影響工程質(zhì)量，施工單位在底板模板上鉆孔并穿4 根Ф14mm 鋼絲，鋼絲另一端錨固在模板穿過薄壁方箱頂部絞死形成錨固結(jié)構(gòu)。根據(jù)浮力計算公式：

F=ρgV=2500×9.8×1.0×0.5×0.3=3675

式中：F 為物體在液體中所受浮力，ρ為混凝土密度，g 為重力值，取9.8N/kg，V 為箱體在液體中排開的液體體積。

以薄壁方箱規(guī)格1000mm×500mm×300mm計，混凝土密度取2500kg/m3，則上浮力為3675N，以此計算鋼絲截面拉應(yīng)力為144.13N/mm2，小于其實際拉應(yīng)力210 N/mm2。因此，單個箱體穿4 根鋼絲能夠滿足箱體抗浮要求。薄壁方箱安裝到位后，在箱體頂部與面層之間加設(shè)抗浮墊塊作為保護(hù)層。面層鋼筋綁扎完成后，檢查方箱箱體破損情況，并及時采用膠帶粘貼、麻袋等方式封堵，防止混凝土自箱體破損處滲入箱體。薄壁方箱安裝到位后，按要求綁扎面層鋼筋（如圖3所示）。

3.7 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，加強(qiáng)混凝土模板、薄壁方箱和墊塊濕潤。由于本工程空心樓蓋厚度大于250mm，一次澆筑振搗難度較大。為確?；炷琳駬v密實，本工程采用分層澆筑方式，相鄰兩層混凝土澆筑時間控制在6h 以內(nèi)，采用30mm 振搗頭進(jìn)行振搗，直至方箱一側(cè)溢出混凝土漿液為止。為滿足樓蓋表面質(zhì)量要求，需在混凝土澆筑完成后進(jìn)行三次抹壓收光，并在混凝土澆筑完成12h 內(nèi)覆蓋薄膜、灑水養(yǎng)護(hù)。

4 施工效益分析

本工程采用薄壁方箱空心樓高施工技術(shù)，由于無次梁結(jié)構(gòu)，建筑自重減輕，層高減少約400mm，按同等體積混凝土計算，節(jié)約土建單方造價約60 元，且空心樓蓋結(jié)構(gòu)相應(yīng)配筋和混凝土用量減少，綜合單價降低約400 元/m2。

同時，采用薄壁方箱空心樓蓋施工技術(shù)，樓蓋結(jié)構(gòu)受力均衡，隔墻布設(shè)靈活，為后續(xù)裝飾裝修施工奠定了良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

在建筑工程施工中，空心樓蓋施工技術(shù)發(fā)展較早，且取得了一定的發(fā)展。但從整體來看，由于空心樓蓋施工技術(shù)應(yīng)用較為復(fù)雜，對混凝土澆筑、振搗要求較高，其應(yīng)用受到一定的影響。薄壁方箱空心樓蓋施工技術(shù)作為一種新型空心樓蓋技術(shù)，能夠有效減少建筑結(jié)構(gòu)自重，降低建筑工程造價，尤其適用于大跨度空間建筑結(jié)構(gòu)施工，具有良好的應(yīng)用推廣優(yōu)勢。

圖2 薄壁方箱現(xiàn)場制作結(jié)構(gòu)圖

圖3 薄壁方箱頂部面層鋼筋綁扎