空心楼盖经济性分析（精选8篇）
空心楼盖经济性分析 第1篇
关键词：主次梁板结构,空心楼盖结构,经济性分析
空心楼盖结构是近年来兴起的一种新型楼盖结构,按照空心楼盖成孔管材供应商的宣传,空心楼盖与传统主次梁楼盖相比,具备楼盖混凝土和钢筋用量少、层高降低和综合造价低的优势。但笔者认为,对于一般的民用建筑而言,空心楼盖结构并不比传统主次梁板楼盖结构更具备经济优势,前者仅仅在一些特殊工程或一定建筑部位上具备优势。
1 空心楼盖结构与传统主次梁板楼盖结构的经济性对比
针对某地下室顶板工程(见图1),笔者分别采用传统主次梁板结构(见图2)与空心楼盖结构(见图3)两种不同的楼盖方案,利用PKPM软件进行设计,其设计条件如下:
柱网尺寸8m8m,设计荷载含板自重24kN/m2,混凝土强度等级C30,Ⅲ级钢。
主次梁板结构:主框架梁300900,次梁300800。
空心楼盖结构:主框架梁300900。
统计钢筋含量时可按照如下要求计算钢筋量:
(1)梁板配筋均完全按照计算值配筋,不另外放大;
(2)150mm以内厚板负筋不通长配筋,每边支座负筋截断长度取1/4跨度;大于150mm厚板双层双向拉通配筋;
(3)梁上部钢筋均采用2根12作为贯通钢筋,支座负筋截断长度均取1/3跨度,支座钢筋与贯通钢筋采用焊接。
钢筋和混凝土含量统计结果如表1所示。
为了便于定性进行经济性比较,取钢材市场价格4000元/吨,混凝土价格300元/立方米,空心管材30元/平方米,以上两种楼盖结构方案的造价对比详见表2。
值得注意的是,由于统计工作复杂,以上经济对比还有如下因素没有考虑:
(1)空心楼盖为了固定管材还需要一定量的附加钢筋;
(2)采用空心楼盖后,可以节约梁侧模板使用量;
(3)采用双层双向通长配筋的板配筋,当出现支座钢筋面积不相等时,会采用通长钢筋与附加短筋相结合的配筋方式,这样的配筋方式将比上述完全按照计算面积确定钢筋含量的结果有所增加。
从以上实例统计结果以及定性考虑其他经济性比较中未考虑到的因素可知,该地下室顶板如采用传统主次梁板楼盖而非空心楼盖的话,钢筋量将明显减少,而混凝土用量则由于增加了次梁而有少许增多,但综合来说,传统主次梁板楼盖仍比空心楼盖更具经济优势。由于该实例柱网尺寸和设计考虑的荷载具备一般性,因此,可以认为对于一般的民用建筑地下室顶板而言,传统主次梁楼盖更具备经济优势。
对于主体范围楼盖,其包含自重的设计荷载一般不大于10kN/m2,柱跨度通常在8m左右,按照传统主次梁楼盖方案,通过次梁分割后,计算需要的板厚一般不大,通常在100mm~120mm之间,其板配筋是最小配筋率控制,板厚的大小决定了板钢筋面积的大小。另外,对于板厚度不大于150mm的普通楼板,板面负筋不需要拉通配置;而如果采用空心楼盖,则板厚度至少需要200mm。由于板厚度大,按照最小配筋率控制的板配筋也大,而且板面需要拉通负筋,一旦空心楼盖应用于主体范围的楼盖,钢筋含量将大大增加。因此,对于一般的民用建筑主体范围楼盖,传统主次梁楼盖更具备经济优势。
2 特殊情况下的空心楼盖
按照空心楼盖成孔管材供应商的宣传,空心楼盖最大的优势是可以节约层高。为了增加净空、节约层高,楼盖结构就应该采用大跨度板和宽扁梁楼盖或者无梁楼盖。宽扁梁楼盖属于框架主次梁楼盖的一种特例,其抗震性能目前研究较少,缺乏成功的工程实例检验。《建筑抗震规范》第6.3.2中提到了宽扁梁截面要求。
梁高要满足hb≥16d
注:空心板折算厚度为162mm,钢筋容重为7850kg/m3
梁宽要满足bb2bc及bbbc+hb
因此,一般的扁梁截面高度控制到400mm为宜,相对于传统主次梁楼盖,梁截面控制高度700mm,每层可以节约300mm。按照一般3m层高估计,至少需原设计9层建筑方能节约合计2.7m层高,但这时建筑层数已经由原来的9层变成10层。在我国目前的抗震研究领域,完全采用宽扁梁的高层建筑结构经验较为缺乏,因此,从结构体系来说,完全采用宽扁梁结构,其技术有待研究论证。另外,由于宽扁梁刚度弱,必然需要大量钢筋弥补结构的柔弱,因此,钢筋用量必然呈数量级增加。
对于无梁楼盖,由于其抗震性能差,在有抗震设防要求时,必须布置剪力墙,形成板柱剪力墙结构。《建筑抗震规范》第6.6.2条明确要求“房屋的周边和楼梯、电梯洞口周边应采用有梁框架”,根据该条文要求,对于有抗震设防要求的建筑,空心楼盖降低层高的优势受到制约。另外,《建筑抗震规范》第6.5章节其他条文要求在柱之间布置暗梁,并要求设置柱帽等,这些要求将消耗大量的钢材。同时,无梁楼盖需要柱网规则对齐,因此,空心楼盖通过采用板柱剪力墙结构节约层高的优势很难在有抗震设防要求的建筑中实现。
对于全埋式地下室,由于柱网通常较为规则,并可以按照非抗震设防要求进行设计,因此,可以考虑采用空心楼盖的板柱结构:地下室周边采用混凝土挡土墙,楼盖为了节约层高完全采用空心楼盖大板。由于层高的节约,可以减少基坑土方开挖方量、基坑支护工作量和地下室混凝土用量,特别是对于抗浮水位较高,基坑埋深大,边坡土质条件差的地下室,尽管其顶板可能导致钢筋量增加,但对于整个地下室综合效益来说,则有可能具备优势。当然,这种特殊情况下是否采用空心楼盖板柱结构,需要进行经济性论证。
3 结语
综上所述,笔者认为,对于一般的民用建筑主体和地下室顶板,空心楼盖相对于传统主次梁楼盖并不具备经济优势。但对全埋式的地下室顶板,采用空心楼盖板柱结构,在特殊情况下(例如抗浮水位较高,基坑支护困难等),空心楼盖有可能比传统主次梁楼盖更经济,但需要进行经济性论证分析。
参考文献
[1]GB50010—2002,混凝土结构设计规范[S].
[2]CECS175∶2004,现浇混凝土空心楼盖结构技术规程[S].
[3]GB50011—2001,建筑抗震设计规范[S].
空心楼盖经济性分析 第2篇
关键词：薄壁箱型现浇混凝土空心楼盖；模态分析；反应谱分析
中图分类号：TU375.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）11-0164-02
现浇混凝土空心楼盖是相对于普通楼盖结构来说的，它是一种在楼板中布置一定数量的箱体、块体来代替部分混凝土而做成的无梁楼盖结构[1]，它的特点是自重小；没有凸出底板的主次梁节约建筑高度、结构整体刚度小；结构的地震作用力相对较小；空心板具有保温隔热等优点，尤其适用于现在要求的大柱网、大开间的商业、办公建筑中。近几年在国家逐步的推广下，相应的规范标准逐步实施，带动了空心结构在工程中的应用。文章首先建立两种楼盖结构：梁板式楼盖模型和空心楼盖模型，采用SAP2000有限元结构分析软件[2]，来比较这两种结构在水平地震力作用下结构层间的位移和梁柱的内力（弯矩）及在水平地震力作用下前六阶振型周期、主振型特征（前三振型）等。
1 模态分析
1.1 模型数据
首先建立结构模型的坐标系：采用三维坐标系，X轴、Y轴、Z轴分别对应模型横向、模型纵向和竖直方向。根据重力荷载代表值相等的原则建立两种结构的数据如下：两种不同模型层高均为3.6 m，七层模型，总高度25.2 m，无地下室；结构横向边跨跨度为9 m，横向中间跨的跨度为2.7 m，结构纵向跨度均为 9 m；柱子截面尺寸上下一致，均为600高，600宽，两种结构四周均设边梁，截面尺寸统一为400宽，700高；空心楼盖结构中间梁截面尺寸为宽600 mm，高350 mm，上下板厚各为50 mm，板间肋梁截面尺寸为150 mm×350 mm，楼盖总厚度为350 mm；普通楼盖结构中间主梁截面尺寸为宽400 mm，高700 mm，次梁的截面尺寸宽为300 mm，高600 mm，板的厚度为120 mm。
1.2 模态分析结果
两种模型的前6阶振型周期，见表1。
对比数据可以看出：
①自振周期。对比前6阶振型自振周期特点可以看出，空心楼盖结构的振型周期与普通楼盖结构的比值分别是1.11倍、1.1倍、1.04倍、1.11倍、1.14倍、1.05倍，差别较大的振型周期分别是第二和第五振型。
②振型特性。对比模型的前三阶振型特性，空心楼盖结构第一振型是平动振型（Y方向），因为模型质量参与系数Ux+Uy >Rz，且Uy>Ux；第二振型为平动振型（X方向），因为模型质量参与系数Ux+Uy>Rz，且Ux>Uy；第三振型为扭转振型（绕Z轴），因为模型质量参与系数Rz>Ux+Uy。同理，可以看出普通楼盖结构前三阶振型的振型特性与空心楼盖模型相同，即第一振型是平动振型（Y方向），第二振型为平动振型（X方向），第三振型为扭转振型（绕Z轴）。说明两种楼盖结构的振型特性具有一致性。
2 反应谱分析
2.1 地震参数与荷载
①地震作用参数。取郑州本地的抗震设防参数，7度（0.15 g）；第二组；Ⅱ类场地；特征周期设定为Tg=0.40 s。
②荷载取值[3]。两种结构主要房间楼面活荷载标准值按规范取2.0 kN/m2（一般楼面荷载）；结构本身的梁板柱自重均考虑在内，以及在主梁上加砌块填充墙的荷载，其重度取5.5 kN/m3；，走廊過道以及楼梯间活荷载标准值按规范取3.5 kN/m2 ；风荷载及竖向地震作用的影响本文暂不考虑。
2.2 模型层间的位移及层间剪力
2.2.1 模型层间的位移
普通结构、空心结构1～7层的层间位移角分别如下：6.1、9.2、8.9、8.3、6.1、5.3、3.9；7.1、11.3、10.5、9.9、8.1、6.3、4.2（单位：10-4）。
对比数据可以看出，两种楼盖模型在地震作用下的各个楼层的层间位移角的变化规律基本相同，楼层最大的层间位移出现的位置相同，都在第二层，层间位移角从二层开始变小；但从数值上看空心楼盖结构的位移较大，这说明两种结构的刚度相比，普通楼盖的大。原因是空心楼盖用空心厚板代替了梁，空心板内存在大量的空格，板内部只有肋梁，造成空心板的空间刚度较小，进而使整个空心结构的刚度变小。
2.2.2 结构层间剪力
普通结构、空心结构1～7层的层间剪力分别如下：2 107、 1 980、1 850、1 647、1 480、1 230、610；2 150、1 945、1 801、1 621、 1 498、1 310、645（单位：kN）。
对比数据看出，两种楼盖模型层间剪力基本相同，且变化规律都是逐层减小，底层的层间剪力最大，而顶层的层间剪力最小。
2.3 地震作用内力
结构的内力主要包括弯矩、剪力和轴力，但在此只取弯矩进行分析。
2.3.1 框架柱弯矩
普通结构、空心结构1～7层的柱弯矩分别如下：244、128、118、111、105、95、52；248、110、98、87、80、65、49（单位：kN·m）。
2.3.2 结构框架梁的弯矩
普通结构、空心结构1～7层的梁弯矩分别如下：45、50、51、49、45、40、37；93、97、85、79、65、42、30（单位：kN·m）。
从以上数据可以看出，在水平地震力作用下两者的弯矩值不相同，值相差较大，可以看出两结构的内力分配规律不完全相同，但在地震作用下其总体表现规律具有一致性，就是结构内跨梁柱的内力（弯矩）比结构边跨梁柱内力（弯矩）大。
3 结 语
①两种楼盖结构的不同对结构的振型特性无明显的影响，即第一振型、第二振型均为平动振型，第三振型为扭转振型。但空心板内存在大量的空格，板内部只有肋梁，使普通楼盖结构的整体刚度比空心楼盖的刚度大，在同等的水平地震力作用下，空心楼盖结构的变形、层间位移与普通楼盖相比都较大，这就要求高层空心楼盖设计时，空心楼盖的抗侧刚度要提高。
②在水平地震力作用下两者的弯矩值不相同，值相差较大，可以看出两结构的内力分配规律不完全相同，但在地震作用下其总体表现规律具有一致性，就是结构内跨梁柱的内力（弯矩）比结构边跨梁柱内力（弯矩）大。
参考文献：
[1] 王本淼，邹银生，朱清平.薄壁箱体现浇混凝土空腹板用薄壁箱体[P].中国专利，ZL022822070，2003.
[2] 北京金土木软件技术有限公司.SAP2000中文版使用指南[M].北京：人民交通出版社，2006.
预应力空心楼盖的技术经济分析 第3篇
关键词：预应力,空心楼盖,技术经济分析
现浇混凝土空心楼盖,是按照一定规则放置埋入式内模后,经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖,其中内模是楼盖中用以形成空腔且不取出的空心或实心的筒体或箱体。它利用预制空心楼板的概念,将内模埋入混凝土板中,减少靠近中性轴的混凝土,从而达到既不降低承载力又能减轻自重的目的。预应力空心板结构是预应力技术与现浇空心板结构的结合,它既能提供大空间,又能减轻结构自重,结构技术效果十分理想。然而,由于预应力专业技术性与材料价格相对偏高,目前,业内对于该结构的经济性仍存在质疑。
鉴于此,本文从结构设计方面,通过常见的混凝土实心板结构形式与空心板结构在不同柱网、荷载、截面条件下进行设计计算比较,讨论预应力空心楼盖的经济技术性。
1 基于跨度变化的技术经济分析
众多的工程实践表明,普通荷载下,当跨度>6m,通常选用普通混凝土板;当跨度>12m通常选用预应力混凝土板。基于此,本文选择9m～24m的跨度范围对在普通活载作用下的普通混凝土梁板结构、预应力混凝土梁板结构和预应力空心双向平板结构进行比较分析。
1.1 计算模型
考虑到计算的代表性和通用性,本文选用三跨结构的中间跨,构件采用矩形截面作为计算对象(见表1)。
1.2 计算结果分析(见表2)
1.2.1 从混凝土量分析(见图1)
在9m～12m跨度范围内,普通板混凝土量曲线在12m处出现明显拐点,其混凝土量的增长速度远大于另外两种板结构;预应力空心板的混凝土量在三者中最低,同时其曲线斜率也最小,说明在该范围内其混凝土量随跨度增加,增长最慢;在15m处预应力空心板曲线斜率出现拐点,说明随着跨度的增大,预应力空心板与另两种结构相比,混凝土节约量在进一步拉大。
1.2.2 从普通钢筋用量分析(见图2)
普通板的普通钢筋量曲线斜率最大,说明该结构的钢筋量增长速度最大;预应力空心板与普通预应力板钢筋曲线比较,相差不大,说明两者的钢筋量增长速度相近。
1.2.3 从预应力钢筋用量分析(见图3)
预应力钢筋用量空心板比实心板有所下降,说明随着跨度加大,预应力筋量降低幅度增加。其中15m、18m处跨度出现普通预应力板曲线斜率变化量大大超过预应力空心板现象,说明在15m、18m跨度后,两者差值变化更大。
注:计算结果中不包括构造配筋
1.3 造价分析
1.3.1 费用构成
就预应力混凝土空心板结构而言,工程费用的影响因素较多,其土建造价费用主要由钢筋(非预应力筋、预应力筋)、混凝土、筒芯工程三项费用组成,通过费用函数体现工程费用与主要设计、施工因素之间的关系,以此能方便地看出工程费用的变化规律及其经济性。
建立的费用函数形式如下:
式中:C预应力混凝土空心楼盖每平方米的造价;
Vc单位面积预应力混凝土空心楼盖所需要的混凝土用量;
Mp单位面积预应力混凝土空心楼盖所需要的预应力筋用量;
Ms单位面积预应力混凝土空心楼盖所需要的非预应力筋用量;
Tm单位面积预应力混凝土空心楼盖所需要的筒芯当量(每米筒径值);
Pc混凝土基价;
Pp预应力筋及相应附件的基价;
Ps非预应力筋基价;
Cm筒芯当量基价。
1.3.2 造价分析
用费用函数公式(1)进行计算,其中所采用的材料基价,参照《江苏省建筑工程综合预算定额》和《江苏省建筑工程单位估价表》确定,并根据实际情况对影响造价的主要材料作适当调整,仅作分析对比参用。
由计算可知,三种板结构造价均随着跨度增加而增加。预应力空心板在9m～12m范围内造价最高,12m～15m范围内,其处于三种结构造价中间,从15m跨度以后,其造价最低,在18m、21m、24m跨度处,其是三者中造价最低的(见表3)。
对图4分析可知,预应力空心板结构从15m跨度开始,造价处于三者中的最低水平;在整个研究范围中,其曲线斜率最小,则该结构造价增长速度最小。
综合以上分析,在9m～24m跨度范围内,普通荷载条件下,预应力空心板结构造价在12m～15m跨度内开始显现其经济性,15m以后这种优势更为明显,从其各主要构成材料的变化趋势看(见图5),可以通过减少普通钢筋用量和筒芯单价来有效地降低预应力混凝土空心板造价。
2 基于截面参数变化的技术经济分析
2.1 分析模型
由于楼板是以弯曲为主的受力构件,其弹性弯曲刚度主要由受拉区和受压区提供,而截面中部的贡献较小。在满足结构设计与构造要求条件时,从现浇空心板的截面分析可知:
(1)在同等工况条件下,适度加大空心板厚度,即调整板高跨比,空心板配筋量将有所降低。
(2)空心板筒芯直径大小的改变,即调整筒芯上下砼实心区域板厚度,同时纵、横板的板肋宽度大小、筒芯长度的长短的变化,直接影响空心板的截面空心率和体积空心率,对板的混凝土用量产生直接影响。
对现浇预应力空心楼盖,在同跨、同荷载条件下,在规范要求范围内,调整板的高跨比和体积空心率,即调整包括板截面厚度、筒芯直径、筒芯长度和肋宽等截面参数,进行计算分析(见表4)。
2.2 计算分析
从表5可知,在同高跨比条件下预应力空心板,随着体积空心率变小,空心筒芯的工程量变化不大;混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的工程量逐渐增大。
从表6可知,在同体积空心率条件下,预应力空心板随着高跨比值的增大,空心筒芯的工程量变化不大;混凝土工程量逐渐增大;普通钢筋和预应力钢筋工程量却逐渐减小。
由造价结果分析可知,同体积空心率条件下,随着高跨比值增加,即板厚增加则预应力空心板造价降低。同时,同高跨比条件下,随着体积空心率的降低,预应力空心板造价逐渐增加。
3 典型预应力空心楼盖工程技术经济性讨论
目前大型住宅小区及公共建筑中均配有地下停车库,该类地下室工程通常分为人防工程和非人防工程,根据《人民防空地下室设计规范》(GB 500382005),其人防等级通常为6级和6B级,在荷载计算时分别按照战平结合计算,战时荷载组合起控制作用或平时荷载组合起控制作用进行计算。同时,地下室顶板往往受到覆土作用,板结构荷载大大超过了一般结构,而且结构设计要求比普通工程要严格得多。以往此类板结构大多采用框架梁加实心厚板或直接采用实心板柱结构,但上述两种结构形式在结构性能上存在许多不可避免的先天缺陷。因此,笔者以地下停车工程实际案例为例,讨论空心板结构的应用技术经济性。
注:计算结果中不包括构造配筋
3.1 柱网优化讨论
3.1.1 案例1分析
以普通独立式地下停车库为例,考虑柱网形式的优化。根据停车场的使用要求,传统梁板结构采用柱网8.45.2,8.46.0,面积(33.632.8)m2;预应力空心板结构采用柱网16.46.0,面积(3032.8)m2(见图6)。
3.1.2 经济性讨论
(1)由表7可知,单从板自身造价看,预应力混凝土空心板结构比钢筋混凝土梁板结构高出91.77元/平方米;由于两种结构每平米车位比为,即采用预应力空心板结构的柱网形式,可增加车位12%。以每个车位10万元计,即可增加1.2万元/平方米。其经济效益是十分可观的。
(2)以大跨度预应力空心平板结构替代小柱网结构,取消次梁,板的导荷方式与实心梁板的集中力传力方式相比,框架主梁配筋减少;同时,空心板的截面有效高度h0比实心板大,配筋量也将有所减少。所以大跨度预应力空心平板结构比小柱网结构经济是肯定的。
3.2 板截面的讨论
3.2.1 案例2分析
某地下工程顶板结构设计为:柱网8.18.1,柱截面600600,混凝土C35,覆土1.2m,活载5.0kN/m2,人防荷载70kN/m2,消防车载20kN/m2,普通梁板与空心板造价对比(见表8)。
3.2.2 经济性讨论
(1)在相同板厚(400mm)情况下,空心板折厚约260mm,与实心板400mm相比混凝土量节约了35%,板自重节约了35%。
(2)适度加大空心板厚,如该案例中,空心板厚度由400mm增至500mm,由于空心板的有效截面高度h0较实心板大,则空心板配筋量将进一步降低。
(3)该案例按照人防规范的要求,无梁平板结构最小配筋率不小于0.3%,如采用400mm厚实心板,即按照最小配筋率配筋为1200m2/m。经计算该案例跨中板带的支座需配800m2/m,空心板的最小配筋面积按实际截面计算,400mm厚空心板的最小配筋面积260(折厚)3=780m2/m,实配800m2/m即可满足人防规范的最小配筋率要求,使空心板自身配筋量大幅减少,同时,竖向构件的配量也相应减少,所以同等板厚情况下,空心板可以大幅降低钢筋量。
(4)在满足结构设计要求下,合理调整板截面,可以达到更好的经济效果。
空心板由于空心筒芯的埋入,板厚增大,从受力性看提高了板截面刚度,截面受压区高度体现出较好的力学优势,同时合理的调整板截面可更好地提高其经济性。
4 结语
通过本文的计算分析,在普通荷载条件下,预应力空心板结构在12m～15m跨度内开始显现其经济优势,15m以后这种优势更为明显,且随着跨度继续增大,预应力空心板结构的经济效果将越来越显著。可以通过减少普通钢筋用量和降低筒芯自身单价成本来有效地降低预应力混凝土板结构造价。
此外,在同等体积空心率条件下,适度增加高跨比,可以降低预应力空心板造价;同高跨比条件下,适度增加体积空心率,预应力空心板造价逐渐降低。
参考文献
[1]傅礼铭.现浇混凝土筒芯空心楼盖经济分析[J].建筑结构2006,(3).
[2]沈杰,戴望炎,钱昆润.建筑工程定额与预算[M].南京:东南大学出版社,2001.
[3]江苏省建设厅.江苏省建筑工程综合预算定额[M].南京:江苏科技出版社,2001.
[4]江苏省建设厅.江苏省建筑工程单位估价表[M].南京:江苏科技出版社,2001.
空心楼盖经济性分析 第4篇
本文以大同·恒大绿洲一期地下汽车库 (人防部分) -2层地下室顶板为例, 通过对设置普通梁板及GBF空心楼盖进行经济与使用分析, 说明GBF空心楼盖应用于大柱跨、大荷载的结构的优越性, 进而使GBF空心楼盖技术得以推广应用。
1工程概况与结构方案
大同·恒大绿洲一期地下汽车库为地下2层, 总面积51 220 m2, 地下2层层高3.6 m, 地下2层为核六级、常六级人防地下室, 柱跨为7.6 m×6.2 m及7.6 m×5.1 m两种柱网, 人防顶板荷载为55 k Pa, 顶板地面做法为50 mm。现采用以下两种楼盖布置方式进行比较:
1) 普通楼盖方案。
加腋主梁550 mm×750 mm, 700 mm×300 mm, 350 mm×700 mm, 单向次梁350 mm×700 mm, 板厚250 mm;
2) 空心无梁板方案。
板厚450 mm, 托板柱帽1 800 mm×1 600 mm×350 mm, 暗梁700 mm×450 mm, 800 mm×450 mm, 采用500 mm×500 mm×250 mm, GBF薄壁方箱, 大样见图1, 图2。
2楼盖造价对比
1) 楼盖相关造价见表1。
2) 可降低建筑层高25 cm, 节省土方、基坑、施工降水、外墙、外墙防水、柱子、内墙、各类竖向管 (井) 道的费用、水平消防及通风设备的材料与安装费用、各类给排水设备与通信器材的费用等综合造价约1.0%×1 500×25/10=37元/m2 (根据经验每增加10 cm层高就需增加综合造价1.0%, 综合造价按1 500元/m2计算) 。
3建筑造价对比分析
1) 楼盖造价和降低层高部分见表2。
2) 节省地下室通风设备的造价及消防喷淋、烟杆等设备造价, 约5元/m2~6元/m2, 则可省造价为5.5×1.14=6万元。
3) 可降低层高0.25 m, 占地下室深度比例约8%, 在建筑使用期内可节省汽车进出地下室的油耗8%。且减少了地下室的水压2.5 k Pa, 可节省底板造价。
因此, 采用空心楼盖产生的经济效益为:67+6=73万元。
4 GBF空心无梁楼盖的其他优势
1) 美化室内景观, 通风及照明效果更佳。各类设备安装更方便、更美观。
2) 共可降低层高25 cm, 如有地下水, 则共减少了2.5 k Pa水压, 还有利于地下室整体抗漂浮, 可能减少抗拔桩的费用, 也能节省底板造价和施工降水的费用。
3) 薄壁方箱为预制, 其空腔还可释放现浇混凝土早期应变, 提高了混凝土早期抗裂性能。
4) 施工便捷:降低地下室深度25 cm, 减少挖填方, 护坡, 施工降水, 减少地下室外墙和柱子工程量;虽然楼盖上增加了薄壁方箱安装的工序, 但减少了33%的模板的安装与拆除, 以及减少了模板的裁剪与损耗, 钢筋工程量减少了20%~30%, 因此施工更加便捷;不仅减少了装饰粉刷量30%~40%, 还加速了通风消防设备的安装。
无梁板效果图见图3。
5结论与建议
GBF空心楼盖方案可以节省建筑造价73万元。
GBF空心楼盖施工方便且有利于地下室抗浮和早期抗裂, 建筑更美观, 照明及其他使用效果也明显优于普通楼盖。
因此, 建议采用性价比较高的GBF空心无梁楼盖技术。
摘要：以大同·恒大绿洲一期地下汽车库为工程案例, 对普通楼盖与空心无梁板两种楼盖布置方式进行了研究, 比较了两种方案的经济性, 主要对工程采用的GBF空心无梁楼盖作了阐述, 指出其具有较高的综合优势。
关键词：GBF空心楼盖,造价,层高,设备
参考文献
[1]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].
空心楼盖经济性分析 第5篇
现浇混凝土空心楼盖, 是一种由空心箱体和现浇梁板组成的新型楼盖体系[1]。而GRC薄壁箱体是一种新型无梁楼盖产品, 它不仅能够减轻结构自重, 提高施工进度, 节省使用空间, 而且能有效降低工程造价。该产品是在薄壁筒芯基础上的改进, 特点如下:
1) 施工放置时不易移动、容易就位、受力均匀、空心率高, 能最大限度的减轻结构自重, 减小结构在地震作用下的效应, 降低结构造价;2) 空心率高, 能显著减少混凝土用量, 地震作用下, 隔声隔热效果好;3) 该产品中间部位采用双层玻璃纤维网, 双向受力, 大大提高了抗压与抗震强度, 具有很好的应用前景。
2 现浇空心楼盖的技术特点
2.1 现浇空心楼盖的设计
现浇空心楼盖就是按照一定规则放置埋入式内模后, 经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖。内模可采用空心的筒芯、箱体, 也可采用轻质实心的筒体、块体, 本文主要以薄壁箱体为研究对象。
1) 箱体的设计。现浇空心楼盖的箱体尺寸设计根据CECS175∶2004现浇混凝土空心楼盖结构技术规程, 其底面边长和高度应由设计方确定, 底面宜为正方形, 边长可取400 mm~1 200 mm, 高度可取150 mm~500 mm。箱体的尺寸偏差应符合上述规程的规定, 其外表面不得有孔洞和影响混凝土形成空腔的其他缺陷, 其应具有可靠的密封性。
箱体的设计容重应符合相关产品标准的规定, 其竖向抗压荷载不应小于1 k N, 侧向抗压荷载不应小于0.8 k N。
2) 现浇空心楼盖的结构分析。现浇空心楼盖结构能合理的传递所受荷载, 楼盖支承可采用梁、柱或剪力墙;现浇空心楼盖的区格板宜呈矩形。
3) 现浇空心楼盖的构造要求。现浇空心楼盖的体积空心率宜大于25%, 但不宜超过50%;其跨高比根据不同的边界支承条件也应符合有关规定, 一般不大于30;当内模为箱体时, 现浇空心楼盖的厚度不宜小于250 mm, 箱体间肋宽不应小于60 mm, 且其与箱体高度比值不宜小于0.25, 上下保护性厚度不应小于50 mm。
2.2 现浇空心楼盖的加工制作与供应
经过全国范围内的调查研究与分析, 箱体的研发与生产虽然起步于2005年左右, 但其加工制作能力日益增强, 足以满足目前的市场需要, 其生产以手工为主, 机械为辅, 各种厂家拥有一定的专利技术, 主要供应商分布在湖南、贵州、河南、山东、上海、北京、内蒙古等省市、自治区与直辖市。
基于薄壁箱体的现浇空心楼盖以其优良的结构型式、简便的施工方法、良好的经济效益以及超群的建筑品质, 逐渐在全国各地普遍得以应用和发展, 出现了各种各样的新型建筑箱体或筒芯, 并且根据市场实践及需要, 日益改良与更新换代, 目前第六代更轻的产品已经应用在项目中[2]。
2.3 现浇空心楼盖的施工
现浇空心楼盖薄壁箱体在施工时, 其进场验收应根据要求进行专项性能的抽样检验。在施工安装过程中应做好保护措施及预案, 保护箱体免于破损, 安装前出现箱体损坏, 应予以更换, 安装之后损坏的箱体, 在钢筋绑扎及混凝土浇筑前, 应采取修补措施进行封堵。在薄壁箱体施工过程中, 应注意薄壁箱体的定位, 箱体在浇筑混凝土时, 由于受到浮力作用, 可能导致上移, 从而影响楼板的施工质量, 因此施工单位编制施工组织专项实施方案时, 必须给出有效的抗浮技术处理方法。
3 GRC现浇空心楼盖的技术经济比较分析
3.1 现浇空心楼盖的技术经济比较
与传统的现浇混凝土楼盖以及薄壁筒芯现浇空心楼盖相比, 基于薄壁箱体的现浇空心楼盖具有如下经济优势:1) 节省层高。与现浇混凝土实芯楼板相比, 大约可以降低每层层高5%~10%, 从而大幅节省地下车库墙体造价。2) 无梁空心大板。由于采用空心楼盖取消了次梁, 框架梁梁高也大为减小, 从而减少了消防喷淋等水电管线及设备数量, 以及梁的混凝土量及梁侧抹灰量, 因而也大幅降低相应此部分的工程造价。3) 结构功能改善。采用空心楼盖后, 建筑设计布置更加灵活, 隔墙不受结构的限制, 结构设计大大简化, 管线布置通畅无阻, 平坦的板底便于安装, 空间使用以及隔声隔热性能都得到了提高, 提升了客户满意度。同时, 采用现浇空心楼盖后能够大大缩短工期, 降低造价, 节省投资, 建筑功能得以改善, 能够显著提升建筑产品的品质与性价比。4) 结构成本降低。空心楼盖的实施比较普遍, 市场竞争很大, 空心箱体的价格平均约每块15元。随着空心箱体市场应用的普及, 与传统现浇楼盖相比, 相同的设计条件下, 可节省钢筋用量约15%, 同时节省混凝土用量约10%, 不考虑材料用量的节省对竖向构件的贡献, 可直接节省楼盖土建成本每平方米140元以上;同时, 应用在地下车库中的经济优势更为明显, 对地下车库的层高以及土方、基坑支护以及外侧墙体的防水处理等方面的工程造价都有较大节省。5) 施工便捷。基于薄壁箱体的现浇空心楼盖, 其施工工艺简单, 施工流程便捷, 与传统的梁板楼盖相比, 只需底模安装, 大大降低模板的裁损, 施工快捷;降低用钢量, 能够大大减少非标箱体规格, 便于施工;管线安装简单, 缩短工期。
3.2 案例分析
3.2.1 项目概况
某住宅项目三期地下车库 (非人防部分) 层高3.4 m, 中间柱网为7.8 m×7.0 m, 边部柱网为7.8 m×5.5 m。结构形式为全现浇钢筋混凝土框架结构, 基础采用天然地基上的柱下独立基础, 并在地面设置一混凝土挡水板, 楼盖采用150 mm厚现浇混凝土楼盖。
某地块住宅项目地下车库 (非人防部分) 层高3.4 m, 中间柱网为8.0 m×8.0 m, 边部柱网为8.0 m×5.1 m。结构形式为无梁有柱帽空心楼盖结构, 基础采用柱下独立基础加挡水板。其中薄壁箱体规格为600×600×230或600×300×230, 上下保护层厚度分别为100 mm, 70 mm, 空心板厚度为400 mm。
3.2.2 技术经济分析比较结果
针对某地块住宅项目地下车库现浇空心楼盖设计的应用, 对比某住宅项目三期地下车库的传统设计方案即现浇混凝土实芯楼盖, 对两种设计方案进行了技术经济的全面分析与对比, 结果如表1所示。
其中:
1) 主要材料的价格均参照同季度信息价;2) 两个项目均按一类工程, 利润按8%计取;3) 安全文明施工费全计;4) 永平路项目地下车库的总造价含空心体造价。其中600×600×230的箱体总数量为22 318块, 单价36元, 600×300×230的箱体总数量为472块, 单价18元;5) 人工按43元/工日计;6) 社保费未计。
通过表1可知:
1) 采用现浇空心楼盖设计方案, 每平方米地下车库可直接节省造价176.81元;2) 地下车库采用现浇空心楼盖设计方案, 可节省钢筋用量13%, 可节省混凝土用量10%;3) 空心楼盖地下车库 (非人防) 采用无梁有柱帽空心楼盖结构形式, 与传统地下车库结构形式相比, 直接节省工程造价614.980 5万元;4) 采用现浇空心楼盖的经济性优势还包括节省工期、施工便捷、降低基坑支护成本等。
4 工程应用中须注意的问题
1) 基于薄壁箱体的现浇空心楼盖设计过程中, 应注意建筑、结构与设备专业、精装修设计之间的沟通协调;2) 由于目前市场上箱体的种类很多且更新换代频繁, 供应商也不太规范, 采购薄壁箱体时, 应重点考察箱体价格、质量、供应能力与专利情况;3) 空心楼盖应优先选用自重轻、强度大及应用成熟的箱体材料;4) 由于空心楼盖在后期楼板改造中防水问题较难处理, 对于后期可能会引起楼板开洞、加固改造的商业业态项目, 不应采用空心楼盖的结构体系;5) 由于目前国家尚未出台箱体施工配合费用的有关定额, 通常根据工程先例通过批价加以明确, 所以开发商应与施工单位密切沟通有关费用, 并积极调研当地市场信息, 确保开发商能够从新产品应用中获得最大利益。
5 结语
结合GRC薄壁箱体现浇空心楼盖新型材料在地下车库楼板中的应用, 对其设计、制作与采购、施工等方面进行了归纳总结与探讨, 并与传统地下车库设计方案进行了全面分析与对比。结果表明:这种基于薄壁箱体的现浇空心楼盖使设计、施工、业主及最终客户均受益, 是一种新型的、最具发展潜力与工程应用前景的、性价比最高的楼盖形式。
参考文献
[1]卜明华, 周泉.现浇空心楼盖结构的经济性分析与优化[J].建筑经济, 2014 (12) :39.
空心楼盖经济性分析 第6篇
关键词：蜂巢芯,薄壁方箱,空心楼盖,使用性能
1 引言
现浇混凝土空心楼盖技术具有可以大幅度节约材料, 优化施工工艺, 隔音保温, 提高抗震等特性, 在推进绿色施工的过程中真正做到节能减排。蜂巢芯和薄壁方箱是现浇混凝土空心楼盖技术中的两种常见的空腔芯模产品。本文以某地下车库工程为实例, 详细总结了两种型式空心楼盖的优越性和存在的问题, 进一步结合实例进行了使用性能的对比分析研究。
2 工程概况
某地下车库工程位于西安繁华地段, 共3层, 其中, 负1层层高3.06m, 顶板结构为薄壁方箱空心楼盖, 负2、3层层高2.8m, 顶板结构为蜂巢芯空心楼盖, 单层建筑面积25 729.4m2, 每层分为13个防火分区, 地下车库顶面覆盖种植土等, 作为绿化和游乐设施等用地。
3 巢芯和薄壁方箱两种空心楼盖技术的优越性
1) 节约建筑材料
与普通实心楼板相比, 蜂巢芯和薄壁方箱2种空心楼盖的混凝土空心率最高可达约70%, 与薄壁管空心楼盖比较, 薄壁方箱空心楼盖的混凝土空心率可增加约15%, 因空心率的提高及楼盖结构自重的大幅度减轻从而可以较大程度地减少混凝土和钢筋等材料的用量。
2) 尤其适用于大跨度、大空间建筑
采用薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖结构体系能让建筑物的大跨度问题得到较好的解决, 普通空心楼盖跨度最大能可达20m;预应力结构的最大跨度可以达到40m。
3) 双向网格现浇肋传力体系
克服薄壁管空心楼盖2个方向刚度相差较大的缺点及竹芯扁管为预制肋的缺点, 形成双向网格现浇混凝土肋梁结构体系, 其传力路径明确, 抗侧移刚度、强度和变形等方面均能满足要求。薄壁方箱空心楼板断面双向相同, 因此双向抗弯、抗剪刚度均相同, 是真正的双向受力[1]。
4) 楼盖自重小、刚度大
采用空心楼板经济跨度为7~12m, 厚度250~600mm, 与普通的实心平板比较, 自重减轻约40%~60%。受拉钢筋距离截面中心远, 可以承受比普通楼板更大的荷载。
5) 优良的使用功能
与普通框架结构相比, 蜂巢芯、薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖由于上下楼板表面完全平整, 楼板下没有突出的主次梁, 且楼板在平面内任意处均可承载隔墙质量, 隔墙可以自由布局设置, 空间的灵活性及人性化, 使用空间更开阔、明亮、美观, 使用更加方便。
6) 房间净空高、无须吊顶
现浇混凝土空心楼盖下板面完全平整, 无须吊顶, 无须抹灰。且楼板没有主次梁, 从而提高了室内净空高度, 更为突出的是减少了数年重新装修吊顶的间歇性多次开销, 做到了一次性投入永久使用的良好效果。
7) 优良的隔音效果
空心楼盖的封闭空腔技术大大减缓了楼层的噪声传递, 克服了上下楼层间的撞击等产生的噪声干扰, 空心楼盖的撞击隔音效果可提高约10~20d B。
8) 建筑节能效果好
薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖板及单个封闭的空腔结构减少了热量的传递, 显著提高了楼板的隔热、保温性能[2], 大大降低了有空调的建筑物的能量消耗费用, 尤其是对大型冷库、储物库、屋面等效果更为明显。
9) 施工便捷、缩短施工工期
与普通梁板结构相比, 支、拆模施工简便且楼盖的模板面积减少。与无黏结预应力无梁楼盖相比, 施工方便快捷, 不需张拉。加快整体施工进度10%以上。
10) 管线布设方便
楼盖内预埋管线布设施工难度不大, 较为方便, 因空心楼盖下没有凸出梁, 楼盖下吊挂管件、桥架、风管等无需拐弯避绕和变径等, 不仅架设管线快捷方便, 管道阻力变小, 还可以节省造价。
11) 抗震性能好
现浇混凝土空心楼板由于板厚, 刚度大, 直接参与承受水平地震作用, 同时柱间暗梁和现浇空心楼板形成加强扁框架梁, 具有足够的刚度传递水平地震力[3]。另外, 薄壁方箱与钢筋混凝土结合成为整体后黏结良好, 且其本身具有一定强度, 可以增加楼板的强度和刚度;楼板自重减轻后, 挠度变形小, 抗剪抗扭性能好, 也能使结构主体的抵抗地震作用能力增强, 从而增强了楼盖的整体抗震性能。
12) 综合造价低、经济适用
蜂巢芯和薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖, 降低了层高, 减少了混凝土、钢材等材料的消耗量, 加快了周转材料的周转率, 所以降低了工程造价, 具有明显的经济效益和社会效益。
4 蜂巢芯和薄壁方箱空心楼盖技术存在的问题
1) 薄壁方箱、蜂巢芯内模易破碎
混凝土薄壁箱体、蜂巢芯箱体芯模是中空壳体结构, 虽然有着一定的强度, 但壳壁薄且脆;在施工荷载的作用下, 如果有尖锐物体的挤压下或在振动棒的振动下内模都有可能破裂, 内模破裂后混凝土将会直接流入芯模从而填充了芯模的空间, 不但造成了经济上的较大浪费, 同时混凝土不规律地流入, 增加了楼盖的自重, 也因此不均匀地增加了楼板的厚度, 造成了空心楼板的受力不均衡, 有着非常大的危害。
2) 薄壁方箱、蜂巢芯内模价格不经济
做一个简单的算术比较, 折算成同一个单位体积的2种材料的价格的比较, 可以得出各自的性价比的高低。以该工程1000mm×500mm×300mm尺寸的薄壁方箱和同样体积的商品混凝土的价格做出如下计算:该规格型号的薄壁方箱的价格为70元, 可以折算到467元/m3, 高于市场上商品混凝土320元/m3的价格。且对于空心楼盖板的边角、边缘部位可能要用到非标准尺寸的薄壁方箱箱体, 制作不同尺寸的箱体都需要与其相匹配的尺寸的模具, 这也就意味着制造非标准尺寸箱体的成本更高, 所以, 目前这种材料的薄壁方箱不太经济, 日后希望能有更加具有性价比的材料代替目前的原材料, 比如可以使用再生混凝土或者其他轻质低价的材料等。
3) 薄壁方箱箱体易上浮
在本地下车库工程现浇混凝土薄壁方箱空心楼盖第一区块浇筑混凝土时, 出现了比较严重的上浮现象, 局部上浮高度约为150mm, 薄壁方箱的上浮造成了混凝土的浪费, 还导致了整个空心楼盖的局部受力变化等严重后果。
4) 薄壁方箱、蜂巢芯内模箱体的外型有待改善
经应力分析表明, 高强薄壁箱体简支板沿跨径方向的应力分布与普通实心板类似, 但在高强薄壁箱体简支板中存在有由高强薄壁箱体引起的局部应力集中现象, 这在高强薄壁箱体的外型设计中需要加以考虑[4], 比如箱体的棱角应倒角或者做成圆弧状的表面, 以减少在结构中引起应力集中的情况。
该车库所使用的混凝土薄壁箱体, 自重依然较重, 将来可以考虑使用轻质材料块体等组合, 进一步减轻楼盖的自重, 更利于抗震设防。
5 蜂巢芯与薄壁方箱空心楼盖的使用性能等指标对比
蜂巢芯空心楼盖密肋梁的截面形式为“T”型结构。薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖密肋梁的截面形式为“工”型结构, 此结构受力良好, 相对蜂巢芯空心楼盖各方面性能参数性价比高。
蜂巢芯空心楼板的空心率可达52%以上, 以本地下车库工程负2层、3层的设计图纸尺寸计算如下:
900×900×250/1050×1050×350=0.525=52.5%
薄壁方箱现浇混凝土空心楼板的空心率, 以本地下车库工程负1层的设计图纸数据计算如下:
1 000×500×300/1 100×600×480=0.473=47.3%, 空心率可达47%。
依据本地下车库工程设计图纸, 计算得出蜂巢空心楼盖板自重为4.16k N/m2, 薄壁方箱空心楼盖板自重为6.32k N/m2。
相比薄壁方箱空心楼盖, 蜂巢芯空心楼盖的空心率更大, 能更加有效地减轻空心楼盖的自重, 且蜂巢芯基本不存在箱体内模上浮的现象, 施工便利。
薄壁方箱箱体由于箱体较大, 下部的混凝土不便浇捣, 从而箱体下部的混凝土密实度不够。宜将薄壁方箱箱体底面做成一定弧度, 利于混凝土浇捣。当箱体边长稍大 (比如600mm) 时, 在箱体中部设置竖向孔洞可有效保证箱体下部混凝土浇捣密实。箱体的棱边宜做倒角处理, 以便于施工时混凝土的浇捣, 同时也避免应力集中引起裂缝。使用骨料颗粒稍小的细石混凝土, 解决薄壁方箱空心楼板混凝土骨料不均的问题。
在混凝土浇筑过程中, 通过蜂巢芯箱体与模板之间的较小缝隙, 水泥浆会渗入到蜂巢芯下部空间, 形成一片容易掉落的水泥片, 待拆模后严重影响空心楼盖板的底面整体平整性和观感质量。
蜂巢芯箱体底面就是楼板底部, 因蜂巢芯箱体的厚度有限, 所以蜂巢芯空心楼盖板的吊挂性能较低, 不宜直接吊挂较重物体等。
若蜂巢芯用在地下室顶板中, 因这类空心楼盖的实心部分楼板厚度一般不会太厚, 约10cm左右, 其止水路径较短, 地下室顶板一般都是种植土覆盖, 填土和大型乔木的种植一般都需要用到大型的施工机械, 难免会破坏板面上的防水层, 所以易发生楼盖漏水的现象。蜂巢芯空心楼盖上层楼板漏水后, 水会积在混凝土薄壁箱体内模里, 并在板底漫延, 因此一处漏水往往板底会湿一大片, 也很难找到哪个箱体所在的板面开裂。给修补工作带来了很大的麻烦, 维修工作量大且费用惊人。
薄壁方箱空心楼盖与蜂巢芯空心楼盖的比较如表1所示。
6 结语
近年来, 国家相关的规范标准、图集等陆续发布实施, 以及蜂巢芯和薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖技术在我国各地的成功应用, 为广大工程技术人员提供了技术支持和保障。鉴于此, 本文通过某地下车库工程中的蜂巢芯和薄壁方箱两种空心楼盖的应用对比分析, 总结了蜂巢芯和薄壁方箱2种类型空心楼盖共同具有的优点, 也指出了各自的局限性。从而为进一步发展和完善现浇混凝土空心楼盖技术, 以及在此领域中绿色建筑的可行性应用提出了有价值的参考。
参考文献
[1]任鹏.薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖技术的工程应用[D].西安:西安建筑科技大学, 2014.
[2]余宇.现浇预应力空心楼盖极限承载力合理计算方法的研究[D].长沙:中南大学, 2009.
[3]张俊, 何松泉, 李昌贤.无梁现浇混凝土GBF管空心楼盖施工技术例析[J].混凝土, 2009, 237 (7) :120-122.
空心楼盖经济性分析 第7篇
作为广州市二十一世纪在中央商务区重点开发建设的配套工程, 珠江新城地下空间工程的 (下面简称之为“工程”) 总规划面积约为39万m2, 工程总的投资额接近35亿元。珠江新城地下空间工程的选址位于广州市珠江新城的核心地带, 工程东起华夏路, 西至冼村路, 北靠黄埔大道, 南达海心沙岛, 工程总占地面积超过1.4 km2, 整个工程建筑包括地下商业街、文娱场所以及休闲场所, 属于城市的综合体。
整个工程的主体为全埋式的地下室, 竖向规划一层到三层, 其中地下一层主要为下沉广场以及商铺, 地下二层主要为停车库和大巴车场, 地下三层主要是配合轨道交通。
2 空心钢管混凝土楼盖体系
工程使用的空心钢管混凝土楼盖由板底板面钢筋、钢箱梁、空心钢管、钢筋桁架模板以及楼板钢筋混凝土等组成。工程中使用的空心钢管混凝土楼盖是在钢管处于空心状态下的时候在钢管以外浇筑混凝土, 空心钢管混凝土楼盖将钢管作为成型模板, 在完成浇筑以后不拆除内部钢管, 这样钢管就可以参与承受板内的弯矩和剪力, 大幅度提升了整个空心板结构的刚度和板的承载能力。
3 结构有限元分析
工程使用的分析软件为MIDAS/Gen, 这是一种大型有限元分析软件, 本文以工程空间结构中的Ⅰ区某标准段 (取三跨) 为例, 利用以上的软件建立两种有限元的模型, 并对之进行分析。
3.1 空心钢管混凝土楼盖的结构体系
(1) 模型参数。工程建立模型选取的标准段的水平跨度为117.6m, 其中包括竖向的三层, 其中下到上的高度分别为:7.2 m/4.8 m/6.2m, 其中的结构顶板的标高设定为-1.000 m。工程模型负一层的柱网 (中间4跨) 参数为:8.4 m×8.4 m和8.4 m×16.8 m, 其中模型的顶板是无梁楼盖体系, 使用的板材厚度为600 mm, 其中的空心钢管混凝土楼盖体系被使用在中间跨度为16.8 m的区域, 选用的板材的厚度为900 mm。
(2) 模型特点。结构模型的单元主要分为三类, 包括墙单元、版以及梁, 次梁为工程使用的混凝土楼盖中的空心钢管, 考虑到模型单元划分的复杂程度, 模型主要使用密布梁来代替工程中使用的楼板;工程模型中楼盖体系中的钢箱梁采用型钢组合截面。
3.2 普通钢筋混凝土楼盖的结构体系
在工程模型中, 用等面尺寸的钢筋构件代替X、Y方向的的型钢梁以及空心钢管次梁, 除此之外, 为了提升模型各个结构的对比性, 在模型的构建中仍然使用密布梁代替楼板。
3.3 模型单元划分
在工程模型中按照一定的规则, 将其中全部的除去空心钢管以外的梁和柱划分为10个单元, 其中的空心钢管的长度是16.8 m, 在划分时将其划分成为20个单元;在对板面进行划分时, 以0.84 m×0.84 m作为划分单元;在对墙单元进行划分时, 按照面积相等的原则将其划分为100个单元。划分完毕之后总的划分单元为17900个, 其中包括墙单元1200个, 板面单元10800个, 梁单元5900个。
3.4 模型边界及简化
对上述两种模型的边界条件做如下处理:
(1) 此模型研究的虽然是地下结构, 但是仅对结构在静力荷载工况进行分析, 在模型建立中忽略土对整个结构的作用;
(2) 工程处于地下水位之下, 不能忽略地下压力以及水浮力的作用;
(3) 按照固定端考虑模型底部施加的所有压力。
4 结构内力及位移分析
4.1 结构内力分析
(1) 空心钢管混凝土楼盖结构内力计算结果。在工程结构模型中, 负一层中的第2、3、4排承受的轴的压力很大, 计算中的最大值为9922 k N, 在竖向梁柱节点处所承受的力的最大值为5163 k N, 梁柱节点以及主梁跨中的弯矩较大, 经计算, 最大值为7214 k N·m, 梁柱的节点处计算得出的弯矩值为6293 k N·m。综合以上的数据分析, 工程的结构主要容易发生顶层板柱节点的冲切破坏, 轴压的破坏以及负1、3层的弯曲。
(2) 普通钢筋混凝土楼盖结构内力计算结果。在工程结构模型中, 负一层中的第2、3、4排承受了较大的轴压力, 经计算, 其最大值为11626 k N;其中的竖向剪力梁柱节点受轴压力最大值为5229 k N;其中, 主梁梁跨中以及梁柱节点处的弯矩最大值分别为, 梁柱节点处为7642k N·m, 跨中为7217 k N·m。
(3) 内力比较。计算表明, 在工程的关键性区域使用空心的钢管混凝土楼盖与传统的钢筋混凝土楼盖相比, 结构自身的重量降低了13.9%, 整个结构内力也发生了一定的变化。
4.2 位移比较
结构关键区域采用钢筋混凝土楼盖时, 板跨中挠度为30.2 mm, 超过了《钢筋混凝土结构设计规范》 (GB50001-2008) 中允许的挠度最大值:L/300 (L为构件的跨度取8.4 m) , 即28 mm;而采用空心钢管混凝土楼盖时, 板跨中最大挠度为20 mm, 小于《型钢混凝土组合结构技术规程》 (JGJ138-2001) 中允许的挠度最大值为28 mm, 并具有较高的安全储备。
5 结论
经计算, 工程在上述关键部位若采用普通钢筋混凝土楼盖结构, 得到顶板跨中最大挠度为30.2 mm, 超出规范限值28 mm;而采用空心钢管混凝土楼盖结构, 得到顶板跨中跨中最大挠度仅为20.2 mm, 符合使用功能要求, 并具有较高的安全储备。
摘要：珠江新城城市地下空间工程由于结构顶板荷载大、跨度大而板厚受限, 在受力关键部位采用了新型空心钢管混凝土楼盖, 其他部位仍采用普通钢筋混凝土构件。基于MIDAS/Gen软件, 对这种局部采用了空心钢管混凝土楼盖的结构体系进行整体建模分析, 并对在其关键部位采用同尺寸钢筋混凝土楼盖的结构模型进行有限元分析, 对比两者在相同荷载工况下的受力性能及位移。
关键词：珠江新城地下空间,结构顶板,空心钢管混凝土楼盖,钢筋混凝土楼盖
参考文献
[1]龙昌祺等.广州市城市地下空间开发利用分析[J].工程力学, 2009, 26 (增刊Ⅱ) :106-114.
空心楼盖经济性分析 第8篇
2002年12月6日, “现浇混凝土空心无梁楼板中的应用技术”通过了建设部科技发展促进中心的评估, 获得建设部科技成果评估证书 (建科评[2002]063号) 。评估单位认为, 该项成果可广泛适用于大跨度、大空间、大荷载的建筑中。与传统技术相比较, 可节省混凝土量, 降低综合造价。该成果主要适用于学校、桥梁、阅览室、办公写字楼、商场、厂房、地下停车场、大开间住宅等项目。目前发展趋势看好, 前景无限, 与人民生活紧密相关, 符合国家产业政策。该项成果的普及推广将可产生不可估量的综合效益。2002年, “现浇混凝土空心无梁楼板技术”这一科技成果在第十届中国专利新技术新产品博览会上获得金奖并被英国大不列颠国际专利开发中心授予国际发明金奖。应建筑发展的需要, 由中国建筑科学研究院主编的《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》于2004年12月完成, 2005年4月1日正式实施。现浇混凝土空心楼板由于置入了内模, 从而减轻自重, 减少混凝土用量, 增大了跨度, 同时采用扁梁, 降低层高, 增大了使用空间, 且隔音隔热效果也很好。目前, 全国已有几千万平方米的建筑采用了该结构体系。海口市金玉广场一期工程4.6万平方米的地下室顶板也采用了该结构体系。
现浇混凝土空心楼盖就是按一定规则放置埋入式内模后, 经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖。“内模”即为埋置在现浇混凝土空心楼盖中用以形成空腔且不取出的物体, 金玉广场工程采用的“内模”为BDF空心薄壁管, 主要起到规范成孔形状的作用, 不参与结构受力。当混凝土成型, 达到设计强度后, 内模也就完成了“工作使命”。
空心扁梁楼盖技术在施工中比传统的楼板施工有着明显的的优势。在十几年的工程设计和管理实践中, 主要接触的都是传统楼板体系, 除了柱间存在主梁外, 柱距的范围内还存在十字交叉次梁或平行的次梁, 给工人施工带来很多不便。与传统楼板施工技术相比, 空心扁梁楼盖施工技术的最大区别与优势是:
1.工人施工中楼板的支模速度明显加快, 整板铺放整块的模板, 不用像传统楼板施工还要支几根次梁的模板。
2.楼板区格内无次梁, 模板基本上不用破坏, 整块拼装, 使模板的周转次数明显增加, 大大降低了施工成本。
3.钢筋绑扎比传统的施工方法要容易、快捷。因为传统的楼板区格内有几根次梁, 梁、板钢筋交叉处的绑扎非常烦琐, 而新的技术带来新的施工方案。楼板格内无次梁, 楼板的钢筋完全在一块大的整板上绑扎完毕, 给钢筋工带来了非常大的便利条件, 也减少了钢筋的截断工序和钢筋的损耗。
4.拆模时, 比传统施工快速方便。拆模时不用像以前有梁楼板不容易拆卸, 拆卸后模板有碎块, 破损比较多。新施工方案拆模板只要按顺序依次拆下, 不费力气, 模板完整, 可以整体用到下一层去, 减少损耗、降低模板成本。
5.抹灰比传统楼板容易。如果施工过程质量控制要求严格, 完全可以省略抹灰这道工序, 直接打磨, 刮腻子等涂刷涂料, 节省人工材料和成本, 也加快施工进度, 效果非常明显。
二、施工中应注意的几个事项
1.现浇混凝土空心扁梁楼盖结构所用钢筋、水泥、砂、石、外加剂、矿物掺和料、水等原材料的进场检验, 应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定进行。
2.必须明确施工顺序。施工顺序为:模板铺设暗梁、GBF管放线绑扎暗梁及板底钢筋垫好暗梁及板底钢筋保护层, 并用14号铁丝穿过模板上事先钻好的孔将板底钢筋与模板绑扎在一起, 铁丝以1m间距梅花形布置水电管线安装预埋排放GBF管GBF管固定安装支撑板面钢筋的马凳绑扎板面钢筋绑扎肋间钢筋拉钩检查、验收浇筑混凝土混凝土养护拆除模板。严格施工操作程序, 不盲目赶工。杜绝过早上砖、上荷载和过早拆模。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋、护管, 避免踩弯板面负筋和GBF管移位。
3.模板铺设工作。模板铺设时要严格按照规范施工, 当结构跨度≥8m时, 模板铺设时跨中按2‰起拱, 混凝土浇筑完毕强度达到100%后, 才可以拆除模板。
4.控制GBF管排放间距。安放GBF管时应保证管与管要平直, 高低要一致。管的两端间距应控制在100mm左右, 管与管间距不应小于50mm, 梁柱节点核心区的受力比较大, 一般要求在梁柱四角周围不小于500mm, 以形成实心区, 管与梁边距不应小于100mm, 当遇到预留孔时, 孔四周应不小于100mm的空隙。然后根据此规定准确计算出每开间各种管的长度及所需求数量, 以便提前备料。
5.GBF管固定。GBF管的抗浮固定及位置在整个施工顺序中尤为重要, 否则会给工程质量留下隐患。由于在浇筑混凝土时GBP管要承受很大的浮力, 因此管本身应有抗浮固定。我们到广州和深圳参观学习到的具体做法是:用14号铁丝穿过模板上事先钻好的孔, 每1m长的GBP管两端用铁丝将薄壁管与模板拉结锚紧, 为防止薄壁管在浇筑混凝土时平面位置发生错动, 采用￠6短钢筋制成“U”字型焊接在板底钢筋上固定, 以此来保证其上下左右位置准确。金玉广场项目部将参观学习到的具体做法进行改造, 每1m长的GBP管两端用采用￠6短钢筋制成“U”字型, 两端加135度的弯钩钩在已固定好的板底钢筋上, 以此来保证其上下左右位置准确, 收到良好的效果。
6.浇筑混凝土。浇筑前应该浇水润湿, 在混凝土浇捣前, 应先将基层、薄壁管和模板浇水湿透, 避免过多吸收水分。浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度, 混凝土振捣时严禁振动钢筋, 防止钢筋变形位移, 对已经损坏的管要用塑料布、编织布或胶布纸进行封堵。混凝土坍落度应控制在15～18cm之间, 采用30振动棒结合小型平板震动器协同振捣, 以保证管底被充填饱满。混凝土整体浇捣完成后, 在终凝前采用倒退法分两次抹平、压实。先用木刮刮平, 在初凝时, 用木抹子做第一次抹压, 要求加力较大, 使面层充分达到密实。在混凝土终凝前进行二次抹压, 抹压力应比第一次抹压力较大, 使混凝土面层再次充分达到密实。
三、总结
随着建筑施工工艺改革和建筑工业化的发展, 框架结构、大模板、滑升模板等建筑体系得到普遍应用, 建筑工程中现浇混凝土占的比重越来越大, 现浇混凝土空心楼板技术克服了传统预制混凝土空心楼板整体性差、跨度小、楼板出现裂缝、漏水, 隔音不好等诸多不利因素。新技术的核心工艺是在现浇的楼板内放置永久的内模, 节省楼板内不参与抗压抗拉等受力的混凝土, 节省资源。由于整体浇筑, 无缝隙, 整体性受力非常好。因为中空楼板在教室上的隔音效果非常明显, 有些学校新建项目在楼板和屋面板上也使用了现浇混凝土空心楼板, 隔音和隔热作用非常明显。另外, 现浇整体空心板, 比原来传统的预制空心板, 在跨度方面有重大突破。在8～15m跨度内完全不用预应力技术, 可降低工程成本, 加快施工进度。海口市金玉广场一期工程4.6万m2的地下室顶板使用该技术, 隔音、平整, 优点突出。
摘要：现浇混凝土空心楼盖作为近年来不断发展的一种楼盖结构体系, 已广泛地应用于地下室、商场、办公楼、图书馆、教学楼、停车场、住宅等建筑中。现浇混凝土空心楼盖技术在国内外的发展已有几十年的历史, 但在施工过程会出现一些问题, 单就现场操作而言, 存在一些人为可以控制的技术因素。文章通过认真分析现浇钢筋混凝土空心楼盖技术及其优势, 结合工作实践, 提出施工中应注意的事项。
关键词：现浇钢筋混凝土,空心楼盖
参考文献
[1]现浇混凝土空心盖结构技术规程 (CECS175:2004) [S].北京:中国计划出版社, 2004.
