混凝土空心楼盖技术经济论文

摘要：现浇混凝土空心楼盖是一种以实心楼盖为基础，按照一定的规则在空心楼盖中放置一定数量的薄壁筒芯，通过筒芯的应用，代替空心楼盖中的部分混凝土，可以有效的减少混凝土使用数量和减轻结构自重的施工技术。今天小编为大家精心挑选了关于《混凝土空心楼盖技术经济论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

混凝土空心楼盖技术经济论文 篇1：

基于专利分析的空心楼盖填充体结构发展探讨

摘   要： 基于专利分析，对空心楼盖填充体结构及构件的发展进行分析。采用incoPat专利数据库，对1990-2019年与空心楼盖填充体相关的专利进行检索、下载、筛选、研判，将空心楼盖填充体结构及构件的发展划分为薄壁盒空心楼盖填充体、轻质胎模填充构件、现浇混凝土空心构件、组合空心箱体和金属网状箱体共五个阶段。对典型专利进行分析，表明每个阶段都很好地解决了上一阶段的不足，其中金属网状箱体的应用有效提高了施工质量、建筑性能、防火性能，且具有节能环保等优势。展望了在漏浆等问题上的解决方案，使得空心楼盖填充体结构体系更臻完善。

关键词： 空心楼盖;填充体;结构设计;专利分析

工业技术创新 URL： http： //www.china-iti.com    DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.01.002

引言

随着我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段，环境保护和节能降耗的需求快速增长，人们对居住和工作环境提出了更多的需求，其中对建筑空间、环保质量等提出的要求，带动了建筑结构的创新发展[1， 2]。

传统的大跨度建筑结构在楼板设计方面采用了框架梁板式体系。这一体系纵然达到了大跨度的要求，但也降低了建筑物的可使用净空高度，使建筑物无法充分发挥使用功能。针对这一问题，建筑业提出了现浇混凝土空心楼盖结构。这一结构具有跨度大、抗震性能好、净空高、大开间可使用面积大、承载力大、自重轻、耐火隔热隔音性能优越、经济性好等优点，目前已在全国范围内被广泛采用[3， 4]。

本文基于专利分析的视角，对空心楼盖填充体结构的发展历程进行探讨，以期为现浇混凝土空心楼盖结构的进一步完善提供启示。

1  专利检索方法

对与空心楼盖填充体相关的专利进行检索。专利检索采用incoPat专利数据库，检索关键词为“空心楼盖填充体”“填充体构件”“空腔模壳”，检索时间为1990-2019年。检索专利名称和摘要，下载、筛选相关专利，剔除不符合要求的专利，并对剩余专利进行二次筛选整理。

2  专利分析

根据专利出现的时间以及专利中所述的空心楼盖填充体的类型，可将空心楼盖填充体结构的发展大致分为五个阶段。各阶段的典型专利进行分析如下。

2.1  薄壁盒空心楼盖填充体

薄壁盒空心楼盖填充体为埋入式填充体，不参与空心楼盖的结构应力。当楼盖浇筑的混凝土达到了设计强度后，这种填充体作为一种非抽芯成孔物，将使楼盖成为空心。将薄壁盒填充在钢筋混凝土中，即形成现浇钢筋混凝土空心板（又称现浇钢筋砼空心板）。填充体的种类较多，且多为薄壁空心形式，如圆形薄壁管、方形薄壁箱体等。

薄壁盒填充的现浇钢筋砼空心板的样式大体可分为圆形和方形两种，如图1所示，其出自于公开号为CN101096869，专利名为“一种薄壁盒填充的现浇钢筋砼空心板”，发明人为邱泽有的专利[5]。

薄壁盒由盆底和盆侧两部分组成，构成了如图1（右图）所示的开口盆状构件。在薄壁盒内部有着预制的加强肋，增加了薄壁盒的强度和抗变形能力，为施工和运输带来了极大的便利。

在制作过程中，薄壁盒为开口设置。为了在施工时防止混凝土进入薄壁盒内部，以免对空心楼盖结构造成影响，在开口处设置了封口板，从而形成了密闭的薄壁盒结构，保证了空心楼盖的空心率。

2.2  轻质胎模填充构件

图2所示为两种不同的轻质胎膜填充构件，分别来自于公开号为CN1598203，专利名为“一种现浇砼用轻质胎模构件”，发明人为邱泽有的专利[6]和公开号为CN1986991，专利名为“一种砼填充用构件”，发明人为邱泽有的专利[7]。

轻质胎模填充构件主要由空心或实心轻质材料构成，材料表面有一层包膜，对构件起保护作用，且可以通过施工现场拼装或工厂预制，将构件形成一个整体。外包膜可以阻止内部的轻质材料直接与混凝土接触，防止轻质材料因吸水而产生离析;同时，可以避免混凝土浇筑和振捣时机械与构件直接接触，使构件表面免于受到破坏，进而阻止混凝土进入构件中。

轻质胎模填充构件在竖向拐角处采用倒角设计，混凝土浇筑时会形成现浇混凝土墩柱的加强筋，可以有效地消除楼盖的应力集中问题，承受更大的集中荷载，防止楼盖出现的裂缝影响整个楼盖系统的使用。

2.3  现浇混凝土空心构件

随着市场上空心楼盖结构体系的使用越来越广泛，章节2.1和2.2提到的两种填充体所构成的空心板的缺陷开始浮现。比如原有设计中相邻两块填充体之间的缝隙仅用水泥砂浆进行了填充，相互之间没有连接牢固，整体性差，抗震性能弱，经常会导致缝隙开裂、漏水等问题，用户体验差，不利于空心楼盖体系的进一步推广和发展。

为了解决上述问题，企业积极研究取代薄壁盒的新型填充体，并舍弃了原有的圆管状填充体。图3所示为两种不同的现浇混凝土空心构件，分别来自于公开号为CN1609370，专利名为“一种空腔构件”，发明人为邱泽有的专利[8]和公开号为CN1401869，专利名为“一种砼空心用薄壁模壳构件”，发明人为邱泽有的专利[9]。

新的填充体为薄壁轻质构件，由上板、周围侧壁和下底组成多面体空心腔体。在空心腔体中增加了加强件，加强件一般为湿料浆构成的加强筋或加劲肋板，叠合在预制好的构件的各个部位，使得构件强度提高、刚度加大，不易发生损坏。为了减少下底的厚度，从而降低构件的重量，可以在构件的下底设置薄条带。薄条带为金属带、有机带或者纤维带，平行或交叉布置，形成网状布局，以提高构件的韧性和防撞击能力。薄条带與现浇钢筋混凝土可以更好地结合，增加整个空心楼盖体系的整体性，避免了前述阶段的填充体裂缝问题。在构件的下底，至少一侧有伸出的挑板，在现浇混凝土时可以当作模板使用，起到节省造价、节约时间的作用，使工期大大地缩短。

2.4  组合空心箱体

章节2.3所述的填充体存在着纵横两个方向传力不均匀的问题，且囿于空心楼盖填充体的结构特点，其位置难以控制，间接导致混凝土浇筑时肋筋发生不该有的位移。

图4所示的组合空心箱体专利可以很好地解决上述受力位移问题，其出自于公开号为CN102003026A，专利名为“一种用于现浇节能空腹楼盖的组合空心箱体”，发明人为王本淼和王海崴的专利[10]。还有在此专利基础上进行升级的产品，因外观相同或相似，不再列于图中。

此类组合空心箱体由底面、斜面、孔壁、侧面和顶面组成。底面与斜面之间存在夹角，可以防止混凝土浇筑时空心箱体与肋梁结合部位的钢筋发生偏移或开裂。在箱体顶部存在供混凝土浇筑的孔壁，混凝土进入孔壁后与箱体底部的细钢筋网直接粘结，可以使楼盖上翼缘与箱体底部粘结，改善了空心楼盖的受力结构。在箱体的顶部和侧面预留了向内凹进的闭合口，在混凝土浇筑前可使空调管道或其他管路穿过，布置为结构性循环通道，起到节能环保的作用。

2.5  金属网状箱体

章节2.1～2.4所述的几种空心楼盖填充体都为全封闭的箱体，且都通过浇筑混凝土形成空心楼盖体系。上述填充体使用的都是无机材料，造成了混凝土浇筑时浮动较大。此外，箱体都是在工厂就预制完成的，每一块填充体相对独立，使得楼盖整体性较差。再有，每块填充体的质量也相对较大，为生产、运输和施工带来了极大不便。

以上问题催生了由金属板网构造的金属网状箱体的出现。图5所示即为其中的一种金属网状箱体，其中左上角为金属板网。金属板网来自于公开号为CN207245159U，专利名为“金属扩张网”，发明人为王清、褚作勇、王晓波、闫景海、朱海清的专利[11]。金属箱体主要来自于公开号为CN104631681A，专利名为“一种空心楼盖成孔用钢网与薄板组合填充体”，发明人为王本淼、王海崴的专利（图5左下角）[12]和公开号为CN205840086U，专利名为“一种现浇空心楼盖填充用的新型网状箱形空腔构件”，发明人为褚作勇、王清、王晓波、闫景海的专利（图5右上角和右下角）[13]。

金属板网采用加强肋和网孔结合的结构，不仅增加了刚度，方便制作为各种填充箱体构件，还可以通过加强肋直接与骨架结构连接。这种结构加工速度快、生产成本低、结构强度高，具有很高的实用价值。此外，可根据工程设计要求，将金属板网现场加工为金属网状箱，以便运输。箱体底座为高强混凝土层，可以大大提高吊装和安装时构件的稳定性。同时，有些金属网状箱的两边贴上了薄壁板，虽然有利于提高混凝土的张力，使得空心楼盖结构一体化增强，但是防火能力会相对降低，现已逐渐被纯金属网状箱所取代。

3  讨论

在现阶段的现浇混凝土空心楼盖结构体系中使用最多的填充体就是金属网状箱构件，解决了以往填充体存在的问题，克服了原有技术固有的垂直抗浮性差、易发生水平位移、构件易损坏、防火性能差、生产率低、运输量少、施工复杂等缺陷。在较大的荷载下，金属网状箱构件的空心楼板依然具有刚度大、变形小和承载能力大等特点。在金属网状箱构件的基础上进行升级，有着其他填充体不能比拟的优势。归纳金属网状箱构件的优点如下。

3.1  节能环保

将空心楼盖成孔的金属网状箱构件相互连通，布置为楼板的结构性循环通道，作为热风能和消防管道使用。利用太阳能转化成热风能，连接到循环通道上，在冬季给予楼板采暖达到室内采暖效果，提高了金属网状箱体的利用率，可以减少冬季空调和其他采暖设施的使用。

3.2  保温、隔热、隔音效果好

金属网状箱构件埋入楼板中形成了空腔。当楼板受到了外物的撞击发出声音时，密封的填充体会吸收声波能量，减少声波的传递，楼层间不再互相受到声音的干扰。形成的空腔可以显著地提高建筑物的保温隔热性能，使其满足设计要求和建筑节能标准，扩大了金属网状箱体的适用性。

3.3  防火性能提高

金属网状箱体的成孔空心楼板技术可以与钢—混凝土结构相结合，去掉压型钢板和钢次梁，节约钢材。混凝土包裹住钢梁，起到了一定的防火作用，不再需要对钢梁重新涂刷防火材料，减少了施工步骤，节约了防火费用，进一步消除了消防隐患。

4  结论与展望

本文将空心楼盖填充体结构的发展大致分为了五个阶段，并对各阶段的典型专利进行了分析，揭示了空心楼盖填充体结构的发展规律，即每个阶段中的专利都很好地解决了上一阶段专利中填充体存在的不足，对空心楼盖技术的转型升级起到了实质性的作用。

目前，空心楼盖填充体的最高阶段——金属网状箱体已在全国范围内得到了广泛采纳和使用，金属网状箱构件逐渐出现在了各种建筑物上，使得建筑结构性能更具优势，有效地提高了施工质量、建筑质量，节约了建筑资源，保护了施工周边环境。但是，金属网状箱构件存在的漏浆问题还没有得到很完美的解决，应该进行进一步的改进，使空心楼盖填充体结构体系更臻完善。

参考文献

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[2] 刘永涛， 周翔. 现浇混凝土空心楼盖在住宅工程中的应用设计[J]. 中国科技信息， 2010（15）： 75-78.

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[4] 喻敏. 现浇混凝土空心楼盖应用分析[J]. 住宅科技， 2010， 30（3）： 39-42.

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[8] 邱则有. 一种空腔构件： 200310101171.5[P]. 2005-04-27 [2018-11-20].

[9] 邱则有. 一种砼空心用薄壁模壳构件： 02144144.8[P]. 2003-03-12 [2018-11-20].

[10] 王本淼. 一种用于现浇节能空腹楼盖的组合空心箱体： 201010521430.X[P]. 2011-04-06 [2018-11-20].

[11] 北京中清恒业科技开发有限公司. 金属扩张网： 201721273990.1[P]. 2018-04-17 [2018-11-20].

[12] 王本淼， 王海崴， 湖南标迪夫节能科技有限公司. 一种空心楼盖成孔用钢网与薄板组合填充体： 201510078490.1[P]. 2015-05-20[2018-11-20].

[13] 王清. 一種现浇空心楼盖填充用的新型网状箱形空腔构件： 201620824084.5[P]. 2016-12-28[2018-11-20].

作者：赵超 褚作勇 王晓波

混凝土空心楼盖技术经济论文 篇2：

探析房屋建筑工程中现浇混凝土空心楼盖的应用

摘 要：现浇混凝土空心楼盖是一种以实心楼盖为基础，按照一定的规则在空心楼盖中放置一定数量的薄壁筒芯，通过筒芯的应用，代替空心楼盖中的部分混凝土，可以有效的减少混凝土使用数量和减轻结构自重的施工技术。现浇混凝土空心楼盖的混凝土折算厚度在空心楼盖中占了50%～80%，在实际的房屋建筑工程中，节约了建筑材料，降低了建筑成本，提高了房屋建筑工程的质量，促进了房屋建筑工程的发展。

关键词：现浇混凝土；空心楼盖；房屋建筑工程；应用探析

我国建筑行业随着社会经济的迅速发展，成为国民经济中的重要组成部分，在社会经济的发展过程中，发挥了重要的作用。建筑施工中的主要建筑结构是混凝土结构，是建筑行业发展过程中不可或缺的影响因素。但是，混凝土结构的广泛应用，消耗了大量的建筑能源和资源，致使建筑行业因为钢材和水泥等建筑资源的大量消耗，不能实现建筑行业的可持续发展。

1 简述现浇混凝土空心楼盖技术

现浇混凝土空心楼盖的结构体系，以提高钢筋混凝土实心楼板的结构受力和降低房屋建筑工程的施工难度为基本出发点，以挖空在实心板结构受力中不能发挥作用的混凝土，应用薄壁箱体成孔技术，形成底板、顶板和中间层交叉的梁系为基本的房屋建筑工程思想，可以有效的实现房屋建筑工程中结构造价的降低和结构自重减轻的目的。现浇混凝土空心楼盖技术的结构体系借鉴了预应力空心板中适当的挖空混凝土腹部的形式，实现了建筑结构自重减轻的目的。二者之间的区别在于，现浇混凝土空心楼盖技术属于全部现浇的，相对于预应力空心板楼盖，整体性得到了改善，而且空心率也比较大。目前，房屋建筑工程中应用最广泛的就是混凝土楼盖的建筑结构形式，在房屋建筑工程的应用中，特别是在房屋建筑的混凝土消耗和结构自重中，占了很重的比例，在房屋建筑的施工过程中发挥了重要的作用。例如，在房屋建筑工程的施工过程中，应用现浇混凝土空心楼盖技术，节省了天花吊顶，有效的减少了建筑施工中混凝土的使用数量，减轻了建筑结构自重，在一定的程度上缓解了地震等。现浇混凝土空心楼盖的空心截面，对房屋建筑楼盖的保温、阻声、隔热等性能进行了改善，消解了部分混凝土凝固过程中的体积收缩和水化热，减少了实心混凝土楼盖中出现的温度—收缩裂缝的可能性，在房屋建筑工程中，发挥了重要的作用，实现了房屋建筑工程的现代化发展。

以减轻建筑楼盖的自重为基本出发点的建筑施工技术，还有密肋楼盖技术。相对于现浇混凝土空心楼盖技术，密肋楼盖技术形成了带上翼缘的T形交叉梁楼盖，现浇混凝土空心楼盖形成的是带上下翼缘的工形交叉梁楼盖，二者之间主要的区别是双向空心板有下翼缘，而且现浇混凝土空心楼盖空心板中的孔间肋间距比密肋楼盖的密肋间距小很多，所以受力的均匀性更好，受力的性质跟实心板的性质较近，刚度大于相同厚度的交叉梁系，所以现浇混凝土空心楼楼盖技术比密肋楼盖体系在房屋建筑的应用过程中有更加明显的优点，发挥了更加重要的作用。现浇混凝土空心楼盖技术，从整体上来说，发挥了和同等厚度的普通实心板的弹性受力相似的特征。从一般情况下的空心率分析，现浇混凝土空心楼盖技术中的空心板在弹塑性阶段和普通实心板的特征相似，更加接近实心板。通过一定的建筑构造方法，可以实现现浇混凝土空心楼盖的楼板设计方法对常规实心楼板设计计算方法的沿用。例如，现浇混凝土空心楼盖技术人员在进行空心楼板设计的时候，可以先把空心楼板的厚度转化为无梁实心板的厚度，通过PKPM建模输入，应用SLABCAD复杂楼板分析和设计软件，实现对现浇混凝土空心楼盖中空心楼板的设计。

2 现浇混凝土空心楼盖在房屋建筑工程中的应用

某大学在进行体育馆的建筑施工的时候，在38cm×18cm的楼盖柱中，应用700mm厚GBF现浇空心楼盖，在其它的建筑场地中，应用了350mm厚GBF现浇空心楼盖，有效的节约了建筑工程的结构造价，降低了层高，减少了体育馆运动过程中产生的噪声。因为空心管的单向性，必须把楼盖的形式设置为双向板形式，通过计算可以知道，顺管的方向和垂直管的方向和刚度基本上相同。

GBF高强薄壁管在现浇混凝土空心楼盖的应用过程中，发挥了重要的作用，是主要的筒芯材料，包括水泥、纤维和固化剂等，属于复合产物。一般GBF高强薄壁管的标准长度是1000mm，两端的关口处于密封状态。高强薄壁管每米的重量在12kg以内，除了标准的长度，还包括300mm、500mm和1200mm等多种形式。在实际的现浇混凝土空心楼盖施工过程中，主要的施工重点，包括支撑架承载力的计算、模板底板的安装、暗梁边线的放置、暗梁钢筋的绑扎和水电管道的敷设预埋等。一般情况下，支撑架的搭设距离为1.5m，柱距为0.9m；安装模板底板的时候，应该按照建筑施工的图纸设计要求，并且测量好放线的尺寸；放置暗梁边线的时候，应该按照图纸的设计要求，结合实际的暗梁间距，充分考虑到不同因素的影响；因为空心板下部的钢筋和暗梁的保护厚度不同，所以在绑扎暗梁钢筋的时候，应该弯起空心板下部的钢筋，保证暗梁保护层的厚度等。在实际的现浇混凝土空心楼盖施工过程中，施工人员和技术人员，应该根据实际的施工情况，结合相关的施工标准和规定，按照GBF管的安装要求、混凝土的浇筑要求和施工的质量要求，充分的考虑到不同因素的影响，保证施工的顺利进行和现浇混凝土空心楼盖作用的发挥，才能促进房屋建筑工程的发展。

3 结语

现浇混凝土空心楼盖技术，可以有效的提高结构材料的利用率，属于节约型的建筑结构，在房屋建筑的应用中，实现了节约能源和提高房屋建筑质量的作用，充分发挥了现浇混凝土空心楼盖技术的特点，促进了房屋建筑工程的发展。

参考文献

[1] 方勇，余军秋，王德勇.现浇混凝土空心楼盖结构在工程中的应用[J].城市建设理论研究，2013，36（17）：31-32.

[2] 潘向军，王守君，张静芳.现浇混凝土空心楼盖在工程中的应用[J]河南科学，2012，17（08）：255-255.

作者：宋焚强　余春春

混凝土空心楼盖技术经济论文 篇3：

现浇预应力BDF薄壁方箱空心楼盖技术研究

摘  要：现浇预应力空心楼盖施工技术，在充分发挥现浇空心楼盖施工技术自重轻、刚度好和隔音效果优良的基础上，结合预应力技术进一步提高了低结构大跨度空间建筑的延展性，同时有效解决了大跨结构中可能出现的裂缝和变形问题。BDF薄壁箱体是一种性能良好、质量稳定的填充体，可有效解决其他填充体单向受力或易碎裂的问题。本文以南京仙林金鹰购物中心项目为例，利用有限元软件设计预应力现浇空心楼盖，通过控制变量法从肋宽、肋间距和底板厚度三个构造因素分析最佳取值范围，为本工程在地下楼板采用BDF薄壁箱体预应力现浇空心楼盖的施工技术设计提供了参考。根据施工工艺的优化设计，在布置箱体前后采取双固定原则，并通过设计角钢固定预应力筋控制与箱体的间距有效解决了箱体上浮及预应力筋挤压的问题。

关键词：预应力、现浇空心楼盖、BDF薄壁箱体、有限元分析、抗浮

随着社会水平的提高，我国现代建筑发展呈现出个性化的特征，大空间、大跨度建筑逐渐成为建筑业的主流选择。在现浇钢筋混凝土空心楼盖推广应用于地下空间的超长混凝土结构中，如何在扩大楼板跨度的基础上控制裂缝的产生和发展成为了设计人员和业主的焦点。有关研究指出[1]，混凝土构件施加预应力可以有效解决混凝土抗拉能力弱的问题，提高混凝土构件的抗裂性和刚度。混凝土的疲劳破坏通常是由于钢筋疲劳损坏导致，通过施加预应力可有效降低钢筋应力循环幅度，从而减小构件在荷载作用下的裂缝和变形发展，增强混凝土结构的耐久性。唐昭青[2]在研究中指出预应力技术与现浇无梁楼盖相结合的施工跨度比非预应力楼盖多50%～100%且抗震性能显著提高。因此，预应力现浇钢筋混凝土空心楼盖技术可在扩大跨度的基础上有效解决大跨空间结构随着时间发展可能出现的裂缝和变形问题。

在《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》中规定了空心楼盖的构造参数的最小值，但缺乏保证工程经济性和工程质量的具体规定，可利用有限元软件对预应力现浇空心楼盖进行数值模拟，通过控制变量法分析肋宽、肋间距和板厚对楼盖整体性和经济性的影响。

BDF薄壁箱体作为一种性能优良、质量稳定的填充体可有效解决其他填充体单向受力或易碎裂的问题。由于箱体本身质量较轻且存在预应力筋的影响，在BDF薄壁箱体布置过程中如何在满足楼盖整体刚度和经济性的条件下，解决箱体限位、上浮和预应力布置张拉过程中可能造成的挤压问题，成为保证BDF薄壁箱体空心楼盖施工质量的重中之重。

1.工程概况

南京仙林金鹰购物中心项目位于南京市仙林区学海路以西、杉湖西路以北，总用地面积32053.1㎡，总建筑面积约121718.66㎡。地下室两层，地下建筑面积54424.89㎡，负一层用作商业和车库，负二层用作设备用房、车库及部分战时人防。地上四层商业，地上建筑面积67293.77㎡，采用框架结构。本工程在地下室负二层顶板处采用了现浇预应力BDF空心楼板。

2.预应力现浇空心楼盖构造参数分析

设计简化模型，如图2.1。该模型长×宽×厚为9100×6000×800mm，填充体等截面尺寸布置11×5个。将预应力通过等效模拟法施加到板上，左、下边支约束，楼板取10kN/m2，活载取4kN/m2。采用C40混凝土，主筋为HRB400，箍筋用HPB235。楼板的混凝土保护层厚度取15mm，柱和梁取30mm。

2.1肋宽对预应力现浇空心楼盖的影响

肋宽分为顺预应力和垂直预应力两个方向，不同方向的肋宽大小对预应力现浇空心楼盖的影响不同，因此将在不改变其他构造参数的条件下，分别从顺预应力和垂直预应力两个方向考虑肋宽的影响。

2.1.1顺预应力肋宽影响

顺预应力方向肋宽分别设置为150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm。通过有限元计算分析，将在不同肋宽下板的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.1并绘图2.2。

从表2.1和图2.2可知：

随着顺预应力肋宽的增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐降低。板的最大挠度和空心率随着顺预应力肋宽的增大近似成正比降低;板的最大拉应力随着顺预应力肋宽的增大近似成反比降降低。

顺预应力肋宽在150mm增大到400mm过程中，板的最大挠度从41.02mm降低到30.00mm，挠度减小了26.9%，顺预应力肋宽增大250mm后，板的变形明显减小了，但仅增大50mm的肋宽，板的最大变形仅减小5%。板的最大拉应力从19.21N/mm?降低到13.34N/mm?，降幅为30.6%，在改变顺预应力肋宽的条件下，增大肋宽有利于最大主应力的降低。顺预应力肋宽为150mm时，预应力现浇空心楼盖的空心率为49.2%，当肋宽增大到400mm时，空心率为31.3%，降幅为36.4%;随着顺预应力肋宽的增大，空心率显著减小。在上述有限元计算分析的基础上考虑工程经济性，顺预应力肋宽可取150～300mm。

2.1.2垂直预应力肋宽影响

垂直预应力方向肋宽分别设置为80mm、100mm、120mm、150mm、180mm、200mm。通过有限元计算分析，将在垂直预应力不同肋宽下板的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.2并绘图2.3。

從表2.2和图2.3可知：

随着垂直预应力肋宽的增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐降低。板的空心率随着垂直预应力肋宽的增大近似成正比降降低;板的最大挠度和最大拉应力在垂直预应力的肋宽为200mm时显著减小，形成突变。

垂直预应力肋宽在80mm增大到180mm过程中，板的最大挠度从35.21mm降低到29.96mm，挠度减小了14.9%;当肋宽为200mm时，板的最大挠度为26.55mm，相较于初始挠度降低了24.6%。板的最大拉应力从15.92 N/mm?降低到12.74N/mm?，降幅为20.0%，当肋宽为200mm时，板的最大拉应力为12.02N/mm?，相较于初始拉应力降低了24.5%。垂直预应力肋宽为80mm时，预应力现浇空心楼盖的空心率为38.7%，当肋宽增大到200时，空心率为34.9%，降幅为9.8%。

在上述计算分析中，肋宽从80mm到180mm的过程中，每增加20mm的肋宽，板的最大挠度平均减小3%，当肋宽从180mm增大到200mm时，板的最大挠度减小了9.7%;板的最大拉应力在肋宽80mm到180mm之间每增加20mm减小4%，当肋宽从180mm增大到200mm时，板的最大拉应力减小了4.6%;每增加20mm的肋宽，空心率仅变化1.6%。相较而言，垂直预应力方向肋宽的大小对板的最大挠度影响显著。在上述有限元计算分析的基础上考虑工程经济性，垂直预应力肋宽可取80～120mm。

通过有限元计算分析，顺预应力的肋宽对预应力现浇空心楼盖的拉应力和空心率有明显的影响，垂直预应力的肋宽对预应力现浇空心楼盖的变形有显著的影响。在施工设计中，顺预应力方向的肋宽应结合板的承载力和经济性设计，垂直预应力的肋宽主要考虑板的构造。

2.2肋间距对预应力现浇楼盖的影响

随着空心板的发展，板内填充体的选择也更多元化，在其他条件不变的情况下，不同大小的填充体对空心板的整体性和空心率有明显的影响。对此，在垂直预应力方向采取不同肋间距进行有限元模拟，从而确定既满足空心板整体性也满足空心率的填充体大小。肋间距分别取450mm、700mm、1000mm、1300mm、1750mm。通过有限元计算分析，将在不同肋间距的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.3并绘图2.4。

从表2.3和图2.4可知：

随着垂直预应力方向的肋间距增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐增大。肋间距在450mm增大到1000mm过程中，板的最大挠度从32.11mm增大到33.66mm，挠度增大了4.8%，当肋间距增大到1750mm时，板的最大挠度增大了24.2%;板的最大拉应力变化规律与最大挠度相同，前期仅增大了10.1%，当肋间距增大到1750mm时，板的最大拉应力增大了56.2%。预应力现浇空心楼盖的空心率在这个过程中仅增大了18.9%。

从有限元计算分析中可以发现，当肋间距过大时，即填充体的尺寸较大的时候，会对板产生较大的变形和拉应力的增加，但经济性没有太多变化。因此，肋间距取值范围可在500～1000mm。

2.3板厚对预应力现浇楼盖的影响

预应力现浇空心楼盖的底板相较于普通混凝土空心楼盖更薄一些，但当建筑跨度过大时，需要增大一定的底板厚度提高承载力，同时底板厚度过大会增加自重，不利于整体的稳定性。对此，在不改变其他条件下，设计板厚为0、30mm、50mm、80mm、100mm、120mm进行有限元计算分析，将在不同底板厚的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.4并绘图2.5。

从表2.4和图2.5可知：

随着板底厚度增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐减小。板的最大挠度和最大拉应力随着底板厚度的增大，变化缓慢。底板厚度在0mm增大到120mm的过程中，板的最大挠度减小了9.6%，板的最大拉应力减小了12.0%。预应力现浇空心楼盖的空心率在这个过程中从43.90%降低到36.40%，降幅为17.1%。

从有限元计算分析中可以发现，当底板厚度为0时，预应力现浇空心楼盖与密肋交叉梁板一致，此时的板变形和拉应力都处于最大，显示了空心楼盖的优越性。底板厚度越薄楼盖空心率越大，即经济性越好，对此，在考虑楼盖整体刚度的基础上底板厚度可取值为0～80mm。

3.施工工艺

根据上述计算推荐取值，结合项目特点，箱体上下现浇混凝土厚度分别设计为80mm和70mm，腹肋宽度为120mm和100mm。预应力现浇空心楼盖分别为300mm厚和350mm厚，采用BDF薄壁箱体填充。BDF薄壁箱体的规格共4种，分别为600×600×150mm、300×600×150mm、600×600×200mm、300×600×200mm，如图3.1所示。

3.1工艺流程

楼盖支模架及模板施工→实心区域、框架梁、肋梁等定位放线→铺设下层板板底钢筋，绑扎肋梁钢筋，管线敷设→铺设预应力筋定位马凳→抗浮锚固，摆放箱体底部马凳→摆放BDF填充体，水平定位，加固绑扎→铺设上层板钢筋→隐蔽验收→浇筑混凝土→混凝土强度达到设计要求后进行预应力筋张拉并封堵→混凝土养护。

3.2 BDF薄壁箱体安装技术

现浇空心楼盖空心腔体选用BDF薄壁箱体，箱体设计规定，预制箱体与设计要求的边长及高度差不能超过±5mm，表面平整度允许最大偏差不超过5mm，两对角线长度差不超过10mm;在箱体中部预留设直径为120mm的孔洞。

为保证BDF薄壁箱体质量，在预设的BDF薄壁箱体堆放的现场和塔吊旋转半径内，场地应保持坚实平整洁净。将BDF薄壁箱体按规格型号分类平卧叠层堆放，叠堆两端头应各留有不少于800mm宽的通道。在堆放吊运过程中宜采用专门的网兜吊运BDF薄壁箱体，严禁用缆绳直接绑扎箱体方箱进行吊运。BDF薄壁箱体被吊至安装楼层后逐个检查并应及时排放，不宜再叠层堆放。对有可能漏入混凝土物料者，须进行封补、填塞，然后方可入模。预埋水电管线过程中应提前根据方箱位置进行布线平衡，不得出现三条及以上的预埋管。

楼板模板在施工完成后，根據BDF薄壁箱体布置图在模板上对肋、框架梁、肋梁、预留预埋等位置进行定位划线。要求BDF薄壁箱体距框架梁应大于50mm，与柱边间距不小于350mm，若有柱帽则距柱帽边不可小于350mm。为达到BDF薄壁箱体的抗浮要求，在满足上层钢筋与箱体之间需要有15mm的保护层基础上进行抗浮计算设置，采用双固定原则布置箱体。

根据抗浮计算结果，在每个箱体边侧中点设置一个抗浮点，若有抗浮方管，则在靠近方管1/3处设置一个抗浮点，如图3.2所示。

先对下层钢筋按600～700mm间距进行固定，用手电钻对模板进行钻洞，然后用14#铁丝绑扎到脚手架或支模方木上，垂直竖向拧紧拉直，不允许斜拉，拧紧至铁丝无法水平移动为拧紧标准，空余2～3mm的弹性空间以便施工时工人踩踏后可能会导致铁丝松动。为保证钻孔的质量，根据非预应力筋布置判断肋梁位置进行钻洞。

根据布置图设计将BDF薄壁箱体进行定位安放，為确保下翼缘厚度，根据BDF薄壁箱体上浮控制尺寸选用相应高度的马凳。在每个BDF薄壁箱体下部设置四个马凳，当BDF薄壁箱体布置完成后，用16#铁丝与下部钢筋进行绑扎固定，确保马凳与箱体紧密结合。考虑到预应力筋布置高度与箱体高度在同一范围内，若仅通过马凳同时确定BDF薄壁箱体和预应力筋位置易造成两者相互挤压，对箱体造成损坏，因此在预应力梁上设计角钢定位支撑件，通过角钢固定预应力筋位置，确保预应力筋与箱体的间距，保证BDF薄壁箱体避免预应力筋挤压造成破损。在BDF薄壁箱体顶两侧搁置2根抗浮方管，同样在每个内模的肋处采用双股16#铁丝对此抗浮方管进行垂直固定，不允许斜拉，拧紧至铁丝无法水平移动为拧紧标准，空余2～3mm的弹性空间以便施工时工人踩踏后可能会导致铁丝松动，如图3.3所示。

BDF薄壁箱体底部的预留水电线管盒应按放线位置预埋，为减少其对楼盖断面的削弱，预埋管线盒应尽可能布置在肋间位置，预埋管线盒的连结节点亦应布置在现浇混凝土空心楼盖肋梁处，竖向穿楼板管道宜先预埋套管。必要时采用不同规格的BDF薄壁箱体让出管线位置。此外，不在后浇带处设置箱体，用混凝土进行浇筑。如图3.4所示。

3.3 混凝土浇筑

选用坍落度在180mm以上的混凝土进行箱体浇筑，为保证混凝土充满BDF薄壁箱体底部空间，浇筑过程中用振捣器振捣且同步布料，避免混凝土内部存在气囊或气泡。

浇筑时从箱体周边的肋间加料，通过混凝土自由流动成型，待箱体中心孔洞中的混凝土满起即可。浇筑过程中安排钢筋工和箱体安装工人跟随，以便及时修补、调整钢筋和BDF薄壁箱体，安排专人对支模架进行看护。

浇筑BDF薄壁箱体混凝土空心楼盖时，混凝土选用的粗骨料最大粒径需根据内模形式、箱模底部混凝土厚度、腹肋宽度和混凝土浇筑设备的具体要求确定，不大于空心楼板肋宽的1/2和空腔底部板厚的1/2，本工程石子粒径控制在5～25mm。用直径35mm的振捣棒在浇筑过程中随时振捣，但不可将振捣棒触碰到BDF薄壁箱体振捣。振捣棒在肋间的移动间距不得大于600mm，肋间振捣至中间空洞混凝土满起后，对中间120mm宽的孔道混凝土进行振捣，以减小振捣间距，确保底层混凝土的流动和密实性。浇筑砼时必须快插慢拔，振捣棒须插到楼板底模板上口20mm左右为止（根据结构布置分区浇筑，先将周边梁及箱体底部浇筑完毕，再浇筑箱体上部混凝土）。同时，需要注意BDF薄壁箱体是否出现上浮，特别是靠近梁边的BDF薄壁箱体，如有上浮，需立即停止混凝土浇筑，调整后再继续浇筑。待混凝土浇筑完成后其终凝强度达到1.2N/mm?后，方可上人继续作业。

3.4 质量控制措施

本工程空心楼盖支模架采用钢管支模架，支模架的立杆间距控制在1.2m以内，水平横杆步距不超过1.5m;采用十字扣件连接支撑楼盖底模的水平横杆与竖向撑杆时，加设保险附扣;模板底部木龙骨间距为0.2m。根据设计要求，当楼盖底模长向跨度超过4m时，模板起拱高度为跨度的2‰。预应力现浇混凝土空心楼盖的拆模时间和梁板结构的拆模要求一致，即楼盖跨度不超过8m时，楼该混凝土强度应达到设计强度等级的75%方可拆除底模;当楼盖跨度超过8m，混凝土强度等级要达到设计强度等级的100%才可拆除底模。

4.小结

现浇空心楼盖施工技术结合预应力施工技术，不仅是对大跨空间建筑的进一步延展，更有效解决了大跨结构的裂缝产生和变形问题，但这让施工变得更为复杂，尤其是对箱体而言。在本工程施工工艺中，结合有限元软件对肋宽、肋间距和底板厚度三个构造因素的计算分析结果，对BDF薄壁方箱地下预应力空心楼盖施工技术进行了优化设计。

通过箱体布置前对下层钢筋等距固定及箱体布置后将箱体和马凳与下层钢筋固定方式，有效解决了其上浮问题。在解决预应力筋布置张拉过程中可能造成对BDF薄壁箱体挤压破损问题上，设置角钢定位支撑件，严格控制预应力筋与箱体间距。

施工过程中通过控制模板的安装和拆卸工序进一步保证了BDF薄壁方箱地下预应力空心楼盖的施工质量，大大节约了混凝土的用量，有效降低了楼盖的自重，创造了巨大的经济效益，是对预应力现浇空心楼盖施工技术在大跨地下空间应用的一次重要示范。

参考文献

[1]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].中南大学，2009.

[2]唐昭青.薄壁箱体现浇混凝土空心楼盖的理论分析与研究[D].湖南大学，2007.

[3]王新龙.预应力轻质填充体组合空心楼盖施工技术的研究与应用——中国土木工程学会2017年学术年会论文集[C].2017.

作者：王伟