某写字楼采用GBF 蜂巢芯空心楼盖的设计分析

崔 佳 武汉智业建筑设计有限公司，湖北 武汉 430000

1 工程概况

本工程建筑面积约4.5 万平方米，地下二层，主楼由东西双塔组成，共22 层，主楼之间设有二层裙房，裙房与主楼之间设置防震缝分开计算。主要使用功能为办公，并设置相应配套的餐饮、健身等设施。

本工程主楼采用钢筋混凝土框架核心筒结构，房屋总高度为80.200m，抗震设防类别为标准设防类别(丙类)，设防烈度为6 度，地震分组为第一组，场地类别为II 类，设计基本地震加速度为0.05g，基本风压W0=0.35KN/m2，标准层层高为3.400m。

2 楼盖方案选型及结构体系

本工程在设计之初，业主就定下了标准层高度及对楼层净高的要求，在扣除框架梁高度后净高不小于2.7m。为此建筑设计根据设备专业在梁下的管线布置，专门进行了一次综合分析，结论是如采用普通梁板结构，无法满足业主的需求。

因此，经多次方案比选，最终决定采用GBF 蜂巢芯空心楼盖。楼面空心大板厚度为320mm，蜂巢芯为900x900mm方盒，自带底板。经过改进后的带底板的蜂巢芯不仅解决了施工和美观上的问题，因蜂巢芯芯模和结构整体工作，考虑到芯模的薄膜效应，和不带底板的纯密肋楼盖相比，弹性承载力提高8%，极限承载力提高30%，挠度减少60%，且结构整体性更好，受力更均匀(见实验研究《现浇混凝土空腹楼盖—GBF 蜂巢芯》邱则有著，中南大学出版社)。标准层柱截面由800x800～600x600mm，梁板混凝土强度等级C35、C30;墙柱混凝土等级底层C45，随高度逐步过渡到C30。

单纯的板柱结构抗震性能较差，且在节点的位置非常容易出现冲切破坏。《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》和《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)》对6 度区板柱结构A 级高度均有限制。但高规3.3.1 条和抗规3.1.1 条明确指出:框架-核心筒结构中，带有部分仅承受竖向荷载的无梁楼盖时，不作为板柱-抗震墙结构对待。因此本工程结构体系按框架核心筒体系进行设计，满足规范要求。

3 计算方法与构造

本工程楼盖区格较规则，根据《现浇混凝土空心楼盖技术规程(CECS175:2004)》的相关规定，并参照谭伟［4］对楼盖计算模型的简化分析，采用以下方法对结构进行分析:

(1)楼板设置与板等厚的暗框梁，可以协调外框架与核心筒，共同作用，暗框梁之外的楼板仅承担竖向荷载，楼板导荷需修改为单向板形式，向核心筒和外框梁导荷。外框梁按规范设置为明梁，本工程为400x600mm。

(2)暗框梁仅承担自身重量并传递水平荷载，不承担梁范围外的竖向荷载。

(3)暗框梁宽度，即参与抗侧的楼板有效抗弯刚度范围，可以参考宽扁梁的截面限制条件进行取值，并采用适当的中梁刚度放大系数。

(4)整体计算时，采用SATWE 进行结构整体分析和设计，楼盖按抗弯刚度等效折算为实心楼板厚度进行计算分析。

(5)承受竖向荷载的空心楼板和暗框梁计算，单独采用佳构软件的空心楼盖模块进行分析，根据其计算出的弯矩采用手算进行计算配筋。

蜂巢芯(KB1)面层厚取50mm(满足密肋楼盖最小板厚要求)，楼板采用双向配筋，局部支座附加负弯矩筋。同时在框架柱和核心筒设置按框梁连接的部位均设置了托板(ZMb1)，加强其抗震构造。

4 经济性比较

本工程比普通梁板楼盖节省层高200mm，22 层共节省22x200=4400mm，经济效益可观。参照这两种结构的模型，对其各项经济指标做了对比，计算结果见表1，可见GBF 蜂巢芯空心楼盖在材料上较为经济。但楼盖造价需增加GBF 蜂巢芯膜壳的费用，具体的单价则需业主详细比较。

表1

5 施工时应注意的问题

(1)由于GBF 是一个空心构件，抗浮处理是个关键。可在GBF 与楼板面层钢筋之间加设一根直径为14 ﹟的铁丝作为抗浮钢筋，与GBF上的吊钩相连形成整体，最后浇筑混凝土，使之与钢筋和混凝土一起组成一个整体的空腔结构。

(2)混凝土在浇筑时，布料与振捣应同步进行，振捣棒采用3cm 的小棒，施工时要注意GBF 间肋梁的混凝土密实饱满度。混凝土在浇筑时，应随时注意GBF 的摆放位置，防止GBF 块因两侧压力不平衡而发生窜动。

(3)浇注过程中如遇空心箱模损坏，可用聚苯板、钢丝网等轻质物品塞入损坏处封堵严密，注意不要使后塞物品露出箱模表面，造成混凝土夹渣。

6 结论

(1)框架-核心筒结构中，带有部分仅承受竖向荷载的无梁楼盖时，不作为板柱-抗震墙结构对待。经计算分析，其变形曲线接近普通框架核心筒结构，外围框架和核心筒协同工作，层间变形均匀。

(2)因结构相对较轻，本工程梁柱截面及底层框架柱混凝土等级均小于普通框架核心筒结构，同时降低了楼层高度，为业主带来了空间和经济上的收益。

［1］《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中国建筑工业出版社.

［2］《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中国建筑工业出版社.

［3］《现浇混凝土空心楼盖技术规程(CECS175:2004)》中国建筑工业出版社.

［4］谭伟，框架—现浇空心楼板和系统结构设计方法研究建筑结构，2013，4:37-41