建筑结构空腹楼板设计与施工的应用分析

徐正晗

(中交一公局集团有限公司北京建筑分公司 天津 301700)

1 空腹楼板概述

空腹楼板与传统建筑楼板有所不同,其内部应用了预制的模盒结构,模盒使用通常为轻质的具有防火效应的材料,属于一种复合型建筑楼板结构。空腹楼板隔热性好,能够很大程度阻隔噪声在建筑空间中的传播,施工成本更加低廉。空腹楼板的制作方法大概可分为两种类型,第一种应用轻质且成本低的材料做成筒状或者块状的内芯,后续之间进行砼浇筑形成整体墙板结构。第二种是将水或者空气注入到柔性的管材当中,令其强度达标,然后将管材设置在墙板的钢骨结构中,砼浇筑之后将管材中的水或者气体放出。

2 建筑结构空腹楼板设计应用分析

2.1 空腹楼板在无梁板结构设计中的应用

如果在无梁板建筑结构中应用空腹楼板设计,要注意如下要点。如果柱网结构的面积不是很大,截面部分的荷载力相对较低,那么设计过程中应选择密肋截面结构类型。如果柱面结构面积大于既定标准,截面部分具有较强荷载效应,那么箱型的截面结构类型就是设计首选。实际进行无梁板建筑结构设计期间,不要忽略实际建造需求,必要时可融合搭配两种结构形式,常见方式如在柱网结构顶板位置上应用箱型截面结构设计,结构中间位置应用密肋截面设计,设计期间对于结构内力、柱结构间隔距离以及配筋量等参数设置要保证合理性。

2.2 空腹楼板在主梁—大板结构设计中的应用

工程中常见的主梁—大板结构类型一般有两种,一种是单跨板结构类型,一种为连续跨板结构类型。一般来说在主梁—大板结构设计中应用空腹楼板,密肋截面结构的设计方式会应用在第一种主梁—大板结构施工中,这种设计方式可优化结构整体利用率,减轻结构自重同时还会减少工程预算,优势显著。箱型截面结构设计会应用在第二种结构类型当中,应用期间要使得截面结构与模板保持密切连接的状态,在其支座两侧的位置分别设置相应的箱型截面结构,此时要注意截面面积的系数控制,确保支座结构的抗弯性能。密肋截面结构具备的弯矩应力承载性能较为突出,能够使得设计方案效益最大化。

2.3 空腹楼板在主梁大板结构内力分布设计中的应用

通常来说,进行建筑主梁结构设计期间,对于其结构应力的具体分布要充分了解。设计人员可根据其建筑主体梁板结构的构造属性,在专业参数分析软件中完成内力分析工作。进行主梁大板类空腹楼板内力分析设计的过程中,要注意楼板厚度的参数控制,通常其厚度要达到常规实心建筑楼板结构的两倍以上,这种设计方式会间接提升梁体结构的整体刚度。设计期间为确保空腹楼板实际荷载性能,应当在设计中将翼体结构部分进行放宽处理,楼板截面结构的相应惯性指标也要随之升高。此外,进行结构设计过程中框架梁结构的刚度参数设计要提高两倍以上。设计过程中,应保证钢板厚度参数计算的精准性,使得楼板结构的内力能够分化均衡,为提升计算的准确度,设计人员要依照相应的结构支撑条件进行计算。这种计算方式能够精简设计流程,并且最大概率提升设计方案的可实施性。与此同时,如果墙板支座结构处于跨中位置,由于受到正弯矩或负弯矩的应力作用出现一定程度的开裂,此时要在支座结构的中性面以及跨中位置的中间设置相应的拱度,拱度高度应当设置为截面高度的三分之一左右。墙板结构在水平方向会具备相应的推动应力,该应力与拱度共同作用,能够有效降低截面结构中的弯距标准。

截面结构弯矩变化参数的波动范围要根据板体结构的边界条件进行设定,对于周围与梁体结构整体关联的墙板结构,中间跨结构的跨中部分,以及支座结构的弯矩参数可减少20%。进行双向板结构边跨跨中位置弯矩,以及第二支座结构部分的负弯矩设计时,如果垂直与楼板结构边缘位置的跨度没有超过1.5,参数可降低20%。如果跨度参数在1.5～2之间,楼板边缘位置的跨度参数可降低10%左右。上述的参数设计方式主要应用在常规薄板墙板结构中,如果进行空腹楼板结构设计,由于其截面高度通常为常规薄板结构的两倍以上,其跨度为常规薄板的1.5倍以上,从参数差异可以看出,墙板水平方向的作用力与结构拱度的关系是反比例关系,也就是拱度越高,那么水平方向的作用力就越小。

2.4 空腹楼板在无梁楼板结构内力设计中的应用

进行无梁空腹楼板结构内力设计的时候,设计人员需进行内力条件分析,常见分析方式包括经验系数内力分析方式以及等代框架内力分析方式。第一种分析方式能够准确分析出结构垂直部分的荷载应力,但是无法获取结构水平位方向的荷载内力分布参数。第二种方式能够同时获取墙板结构垂直方向和水平方向的荷载内力分布参数。使用第二种分析方式的时候,垂直方向的荷载内力参数应根据荷载内力的单向传递规律进行核算,水平方向的荷载内力参数要使用等代框架梁宽参数计算方式进行获取,这样以来能够实现水平与垂直方向内力参数的叠加核算。

2.5 空腹楼板在梁板结构配筋设计中的应用

进行梁板空腹楼板结构配筋设计的时候,要先进行板面位置的负筋配置,设计人员可使用实心梁板结构的配置方式,在密肋截面结构上按照每肋的配置准则进行设置。配置期间对于板面结构中负筋插入的实际深度要注意控制,其深度应该与实心墙板相同。如果密肋板结构属于T 型,那么其自身结构的宽度是有限的,其肋底位置要设置一根钢筋结构用于荷载支撑。如果密肋结构为工字型,其结构下翼缘结构的宽度参数要控制在150～190左右,底部支撑钢筋数量要设置在三根到五根之间[1]。

2.6 空腹楼板在无梁板结构配筋设计中的应用

进行无梁板空腹楼板配筋的设计的时候,要根据墙板具体结构形式和板带的数量进行优化排布。此种配筋结构方式与有梁板结构的配筋方式相似,进行板面位置的配筋设计时,要使用拼接法进行配置,柱顶部板块结构应设置双向受力的钢筋,在柱间板块位置以及跨中板块结构中,要分别进行受力钢筋配置以及构造钢筋配置。

2.7 空腹楼板在其他翼缘结构配筋设计中的应用

空腹楼板在其他翼缘结构中的配筋设计主要包括柱间板块面层板的配筋设计,箱型板底板部分的配筋设计以及跨中板块面层板结构的配筋设计等。进行板内配筋设计的时候多数设置为双向的肋间结构,对于肋加结构进行配筋设计的时候,在跨中和柱间结构的板带方向的肋顶架位置上,要配置一根密肋结构,在密肋结构中加设禁锢的钢筋时,钢筋的具体数量要根据的肋内的箍筋计算方式来进行核算[2]。

3 建筑结构空腹楼板施工应用分析

(1)设置模板支撑结构体系。施工人员要根据楼板结构的实际厚度参数,对暗梁结构的宽度以及平面结构的位置荷载力进行计算,对于结构的支撑体系,进行侧面方向和纵向的稳定性测算,通常情况下立杆的间隔距离设置为800～1 000 mm,模板下面位置的间隔距离设置为250～300 mm。模板结构要进行起拱设计,通常可选择单向起拱或者双向起拱。模板体系安装完成之后,施工人员要对暗梁结构,管线孔道预埋位置以及盒芯等位置进行定位放线处理。

(2)安装钢丝网架夹芯墙板结构。施工人员进行放线调整之后,要确认墙板蜂巢芯结构分别与暗梁结构、柱结构以及墙体结构之间的间隔距离。施工人员摆放盒芯的时候,应该从暗梁结构的一边依次摆放,跨中位置尽量摆放不合模数的盒芯,要做好抗浮处理。盒芯结构的各个肋边要处于相同水平线。施工人员摆放盒芯前要做好清理工作。盒芯的安装点位上要设置方木底座,为了调平处理也可在模板底部位置上加设木楔。

(3)钢筋施工,施工人员应先完成肋梁结构、暗梁结构以及钢丝网架夹芯墙板结构部分的钢筋安装工作。楼板面结构位置的钢筋断开位置不应该设置在支座点位,而是应该设置在板结构四分之一跨处的搭接位置上。肋梁结构的钢筋以及面板结构的钢筋排布应该呈双向交叉方式,这样以来可以降低钢筋的高度,使得面板结构的现浇厚度尺寸满足既定标准[3]。

(4)砼浇筑施工。施工人员要先在楼面结构上搭设空中运输的通道,以避免施工操作期间不慎踩踏板筋或者盒芯。砼浇筑的时候要提前规划浇筑路线,明确浇筑顺序,一个出料口上不能对方过多的混凝土堆料,以防局部点位的荷载力过于集中。混凝土的布料操作和砼振捣要同时进行。砼浇筑的时候现场要安排技术人员负责钢筋和盒芯的随时调整。

4 空腹楼板在建筑结构设计与施工中应用优势分析

4.1 良好的抗震性

空腹扣板结构厚度大于普通楼板,在实现结构刚度提升的同时还能大幅度降低混凝土等材料的使用,相同体积之下自重更轻,抗震性能突出。

4.2 施工操作便利

与常规的建筑梁板结构相比起来,空腹楼板施工期间能够降低模板的用量,进而降低支模和模板拆卸的一系列费用,施工流程更加简洁,楼板结构的整体施工工期也会随之缩短,相应的施工机械租赁费用和其他施工费用也会有所减免。空腹楼板结构与常规建筑框架结构相比应用更加便利,不需要应用柱帽,打孔操作更加便捷,施工期间可操作性强[4]。

4.3 可提升建筑整体经济效益

空腹楼板相对普通楼板结构相比起来建造费用大致相同,如果与无梁板墙板或者平板结构施工进行比较,会花费更低的土建费用。此种楼板结构更加适合水平管线的安装,能够有效提升建筑空间利用率。

4.4 降低后续装修支出

空腹楼板结构相对来说比较平整,施工中不需要吊顶,还可以有效降低建筑层高,这样以来,纵向的电梯装修、水电装修以及墙体装修等费用支出也可以相应减少。

4.5 优化建筑隔音效果

空腹楼板结构内部属于封闭的空腔结构,这种结构能够更好的抵御噪音传播,应用在建筑工程中能够避免上下楼层之间的噪音传递,优化建筑整体的隔音性能。

4.6 可灵活进行空间排布

此种楼板结构自身较为平整,不存在凸出的梁体结构,这样以来墙体结构的分隔设置就可以变得更加灵活,例如在娱乐场所或者办公场所等建筑空间中,可以根据使用需求移动墙体结构。建筑开发人员也可根据业主的居住设置出不同位置的隔断,以打造不同格局的住宅[5]。

4.7 优越的保温隔热性能

空腹楼板结构的内部空腔不但可以阻隔声音的传递,对于热量的传递也可以有效削弱,这样以来可显著提升建筑空间的保温效应,并降低室内空调等暖通设备的整体能耗[6]。

5 结语

综上,空腹楼板结构在建筑结构设计与施工中的应用,具有常规楼板结构难以取代的优越性,施工操作难度较低的同时,在承载力更佳的基础之上还能提升建筑企业的经济效益与建筑产品的安全稳定性,为此这种空腹结构值得在建筑工程建设中大面积的推广和应用。