某寫字樓采用GBF 蜂巢芯空心樓蓋的設計分析

崔 佳 武漢智業建筑設計有限公司，湖北 武漢 430000

1 工程概況

本工程建筑面積約4.5 萬平方米，地下二層，主樓由東西雙塔組成，共22 層，主樓之間設有二層裙房，裙房與主樓之間設置防震縫分開計算。主要使用功能為辦公，并設置相應配套的餐飲、健身等設施。

本工程主樓采用鋼筋混凝土框架核心筒結構，房屋總高度為80.200m，抗震設防類別為標準設防類別(丙類)，設防烈度為6 度，地震分組為第一組，場地類別為II 類，設計基本地震加速度為0.05g，基本風壓W0=0.35KN/m2，標準層層高為3.400m。

2 樓蓋方案選型及結構體系

本工程在設計之初，業主就定下了標準層高度及對樓層凈高的要求，在扣除框架梁高度后凈高不小于2.7m。為此建筑設計根據設備專業在梁下的管線布置，專門進行了一次綜合分析，結論是如采用普通梁板結構，無法滿足業主的需求。

因此，經多次方案比選，最終決定采用GBF 蜂巢芯空心樓蓋。樓面空心大板厚度為320mm，蜂巢芯為900x900mm方盒，自帶底板。經過改進后的帶底板的蜂巢芯不僅解決了施工和美觀上的問題，因蜂巢芯芯模和結構整體工作，考慮到芯模的薄膜效應，和不帶底板的純密肋樓蓋相比，彈性承載力提高8%，極限承載力提高30%，撓度減少60%，且結構整體性更好，受力更均勻(見實驗研究《現澆混凝土空腹樓蓋—GBF 蜂巢芯》邱則有著，中南大學出版社)。標準層柱截面由800x800～600x600mm，梁板混凝土強度等級C35、C30;墻柱混凝土等級底層C45，隨高度逐步過渡到C30。

單純的板柱結構抗震性能較差，且在節點的位置非常容易出現沖切破壞。《建筑抗震設計規范(GB50011-2010)》和《高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ3-2010)》對6 度區板柱結構A 級高度均有限制。但高規3.3.1 條和抗規3.1.1 條明確指出:框架-核心筒結構中，帶有部分僅承受豎向荷載的無梁樓蓋時，不作為板柱-抗震墻結構對待。因此本工程結構體系按框架核心筒體系進行設計，滿足規范要求。

3 計算方法與構造

本工程樓蓋區格較規則，根據《現澆混凝土空心樓蓋技術規程(CECS175:2004)》的相關規定，并參照譚偉［4］對樓蓋計算模型的簡化分析，采用以下方法對結構進行分析:

(1)樓板設置與板等厚的暗框梁，可以協調外框架與核心筒，共同作用，暗框梁之外的樓板僅承擔豎向荷載，樓板導荷需修改為單向板形式，向核心筒和外框梁導荷。外框梁按規范設置為明梁，本工程為400x600mm。

(2)暗框梁僅承擔自身重量并傳遞水平荷載，不承擔梁范圍外的豎向荷載。

(3)暗框梁寬度，即參與抗側的樓板有效抗彎剛度范圍，可以參考寬扁梁的截面限制條件進行取值，并采用適當的中梁剛度放大系數。

(4)整體計算時，采用SATWE 進行結構整體分析和設計，樓蓋按抗彎剛度等效折算為實心樓板厚度進行計算分析。

(5)承受豎向荷載的空心樓板和暗框梁計算，單獨采用佳構軟件的空心樓蓋模塊進行分析，根據其計算出的彎矩采用手算進行計算配筋。

蜂巢芯(KB1)面層厚取50mm(滿足密肋樓蓋最小板厚要求)，樓板采用雙向配筋，局部支座附加負彎矩筋。同時在框架柱和核心筒設置按框梁連接的部位均設置了托板(ZMb1)，加強其抗震構造。

4 經濟性比較

本工程比普通梁板樓蓋節省層高200mm，22 層共節省22x200=4400mm，經濟效益可觀。參照這兩種結構的模型，對其各項經濟指標做了對比，計算結果見表1，可見GBF 蜂巢芯空心樓蓋在材料上較為經濟。但樓蓋造價需增加GBF 蜂巢芯膜殼的費用，具體的單價則需業主詳細比較。

表1

5 施工時應注意的問題

(1)由于GBF 是一個空心構件，抗浮處理是個關鍵。可在GBF 與樓板面層鋼筋之間加設一根直徑為14 ﹟的鐵絲作為抗浮鋼筋，與GBF上的吊鉤相連形成整體，最后澆筑混凝土，使之與鋼筋和混凝土一起組成一個整體的空腔結構。

(2)混凝土在澆筑時，布料與振搗應同步進行，振搗棒采用3cm 的小棒，施工時要注意GBF 間肋梁的混凝土密實飽滿度。混凝土在澆筑時，應隨時注意GBF 的擺放位置，防止GBF 塊因兩側壓力不平衡而發生竄動。

(3)澆注過程中如遇空心箱模損壞，可用聚苯板、鋼絲網等輕質物品塞入損壞處封堵嚴密，注意不要使后塞物品露出箱模表面，造成混凝土夾渣。

6 結論

(1)框架-核心筒結構中，帶有部分僅承受豎向荷載的無梁樓蓋時，不作為板柱-抗震墻結構對待。經計算分析，其變形曲線接近普通框架核心筒結構，外圍框架和核心筒協同工作，層間變形均勻。

(2)因結構相對較輕，本工程梁柱截面及底層框架柱混凝土等級均小于普通框架核心筒結構，同時降低了樓層高度，為業主帶來了空間和經濟上的收益。

［1］《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)中國建筑工業出版社.

［2］《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2010)中國建筑工業出版社.

［3］《現澆混凝土空心樓蓋技術規程(CECS175:2004)》中國建筑工業出版社.

［4］譚偉，框架—現澆空心樓板和系統結構設計方法研究建筑結構，2013，4:37-41