建筑工程薄壁方箱現澆空心樓蓋技術應用研究

文｜福建省莆田市飛陽建設工程有限公司 林相春

0 引言

在建筑工程中，樓蓋承受建筑物使用荷載，并將荷載傳遞至建筑承重結構，要求樓蓋具有較高的承載力性能，合理應用樓蓋施工技術有助于提升建筑結構合理性、安全性。現澆空心樓蓋施工技術是在無梁樓蓋結構體系基礎上發展形成的一重新型施工技術，通過按一定規則排列布置薄壁方箱形成輕質夾心或空腔結構，與暗肋形成穩定的空間受力結構，能夠在保持樓蓋結構剛度、強度的同時，降低樓蓋結構鋼筋用量，合理控制工程造價。常見的空心樓蓋技術芯模可分為三種類型，即薄壁管、薄壁箱體、輕質塊體材料，其中，薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋具有芯模加工方便，施工簡單、雙向網格受力、節約材料等特點，在建筑工程中具有顯著應用優勢。

1 工程概況

本工程為高林學校建筑工程，位于福建省廈門市湖里區五緣灣南片區。工程建筑面積為60922m2，包括10 棟建筑工程，其中，1#建筑5 層，2#建筑6 層，均為教學樓，3#建筑為食堂、體育場館，為4 層建筑。4～10#建筑均為地上1 層建筑。地下建筑2 層，局部為地下1 層。地下建筑面積為35884m2。本工程結構為框剪結構體系，設計使用年限50年。

本工程3#建筑為食堂、體育場館用樓，建筑空間跨度大，樓板跨度達19m，凈空高度為4.6m，大跨度梁設置較為困難，結合本工程建筑功能使用要求，經專家研究討論，3#樓地下室頂板及樓板頂板均采用薄壁方箱現澆空心樓蓋技術。

2 薄壁方箱現澆空心樓蓋技術原理及施工技術難點

2.1 薄壁方箱現澆空心樓蓋技術原理

薄壁方箱現澆空心樓蓋技術通過在混凝土結構中布設高強薄壁方箱形成網格肋空心樓蓋結構體系，并與暗梁、扁梁或明梁等配合形成空間結構體系（圖1所示）。

與薄壁空心樓蓋結構相比，薄壁方箱現澆空心樓蓋克服薄壁空心樓蓋瞎縱向、橫向剛度差異較大的確定，其樓板斷面雙向相同，雙向抗彎、抗剪剛度一致，具有雙向受力的特點。同時，薄壁方箱現澆空心樓蓋適用于7m～19m 跨度樓蓋施工，厚度在250mm～600mm，與實心現澆樓板相比，其自重減輕約40%～60%，受拉鋼筋距截面中心遠，可承受較鋪貼樓板更大的荷載。

2.2 施工技術難點及對策

圖1 薄壁方箱現澆空心樓蓋剖面示意圖（單位：mm）

（1）薄壁方箱內模受到撞擊易破損。為減輕樓蓋自重，薄壁方箱為中空結構，殼壁較薄，在施工活動中受到撞擊易破損，如混凝土振搗或尖銳物刺穿均可導致內模破裂，進而造成混凝土灌入箱模，不僅造成經濟浪費，而且不均勻灌入混凝土導致空心樓板荷載增加，受力不均衡。針對該問題，施工單位嚴格控制混凝土振搗深度，及時更換破損的芯模，避免因混凝土澆筑不均問題發生。

（2）薄壁方箱下部混凝土密實度不足。為滿足樓蓋結構荷載要求，需要將方箱底面設計成為具有一定弧度的結構。同時，當箱體體積較大時，薄壁方箱澆筑和振搗難度加大，且可能造成混凝土骨料分布不均問題。針對該問題，本工程中，在箱體中部設置豎向孔洞，振搗時集中豎向孔洞區域，確保混凝土澆筑和振搗。骨料采用粒徑5～20mm 細石混凝土，防止較大粒徑粗骨料分布不均問題。

（3）箱體上浮。薄壁方箱樓蓋混凝土澆筑時，受混凝土澆筑作用影響，箱體易出現上浮現象，不僅造成混凝土浪費問題，而且可能導致樓蓋結構局部受力不均問題。針對箱體上浮問題，本工程結合箱體尺寸，加強薄壁方箱上浮力驗算，并采用抗浮點固定方式抵抗薄壁方箱內模上浮應力，以滿足混凝土施工技術要求。

3 薄壁方箱現澆空心樓蓋施工技術要點

3.1 施工準備

本工程采用的薄壁方箱樓蓋技術屬于新型施工技術，施工人員對該施工技術要點掌握不足，為解決該問題，施工單位編制詳細施工專項方案，由骨干施工技術人員進行技術交底，并加強現場施工指導和監控，防范施工技術質量問題。

3.2 薄壁方箱內模加工制作

本工程采用的薄壁方箱均為現場加工制作（如圖2所示），薄壁方箱規格為1000mm×500mm×300mm，薄壁方箱及內模加工制作采用P.O 42.5 低堿度硅酸鹽快干水泥，初凝時間為12min，并加入適量的硼酸鹽緩凝劑適當緩凝，以滿足箱體強度等級要求。根據薄壁方箱規格要求搭設模板，并在模板底部鋼筋網片，分層澆筑混凝土并鋪設纖維網格布，澆筑至設計標高后，表面抹壓收光。由于薄壁方箱內模與方箱間隔約10mm，為滿足方箱強度要求，在方箱側壁設置2 層纖維網格布，以增強方箱側壁支撐強度。

3.3 模板安裝

本工程薄壁方箱現澆空心樓蓋模板采用滿堂支撐體系，采用Ф48mm×3.5mm 鋼管，頂部采用可調U 型支托調節模板高度，模板龍骨支撐為100mm×50mm 木方，縱橫掃地桿設置200mm 高度。剪刀撐設置時，自架體外側底部自上而下連續布設剪刀撐，借助扣件將剪刀撐斜桿固定在橫向水平桿上。樓蓋模板采用18mm 厚木膠合模板，模板拼縫使用膠帶封貼，按2/1000～3/1000 起拱。待空心樓蓋混凝土強度達到100%后，經項目經理和監理工程師批準后方可拆模。底板混凝土澆筑完成后，按薄壁方箱安裝間隔綁扎鋼筋豎向加強筋間隔與箱體間隔一致。

3.4 鋼筋綁扎

模板驗收完成后，按工程設計圖紙測放方箱定位控制線，并借助手電鉆沿方箱四邊中心鉆透模板，將Ф14mm 鐵絲穿孔繞過模板支撐鋼管上。底板鋼筋按要求綁扎，并在底板鋼筋上設置25mm 厚墊塊，作為暗梁鋼筋保護層。為確保空心樓蓋承載力性能，鋼筋搭接點距離不小于1/4 間距。

3.5 預埋管線埋設

由于混凝土空心樓蓋上下翼緣厚度較小，難以滿足預埋管線要求，消防管、雨水管等預埋管線埋設在梁、柱等位置處實心調整區域內。

3.6 薄壁方箱安裝

薄壁方箱安裝前，檢查薄壁方箱外觀、尺寸情況，嚴禁外觀破損的方箱投入使用。方箱安裝位置嚴格按工程設計要求進行安裝，方箱安裝位置偏差要求控制在10mm以內，箱體平整度偏差控制在3/1000 以內，且小于10mm。柱、暗梁等部位實心區域高度偏差小于10m。由于混凝土澆筑過程中，薄壁方箱可能因自重輕產生較大上浮力，為避免影響工程質量，施工單位在底板模板上鉆孔并穿4 根Ф14mm 鋼絲，鋼絲另一端錨固在模板穿過薄壁方箱頂部絞死形成錨固結構。根據浮力計算公式：

F=ρgV=2500×9.8×1.0×0.5×0.3=3675

式中：F 為物體在液體中所受浮力，ρ為混凝土密度，g 為重力值，取9.8N/kg，V 為箱體在液體中排開的液體體積。

以薄壁方箱規格1000mm×500mm×300mm計，混凝土密度取2500kg/m3，則上浮力為3675N，以此計算鋼絲截面拉應力為144.13N/mm2，小于其實際拉應力210 N/mm2。因此，單個箱體穿4 根鋼絲能夠滿足箱體抗浮要求。薄壁方箱安裝到位后，在箱體頂部與面層之間加設抗浮墊塊作為保護層。面層鋼筋綁扎完成后，檢查方箱箱體破損情況，并及時采用膠帶粘貼、麻袋等方式封堵，防止混凝土自箱體破損處滲入箱體。薄壁方箱安裝到位后，按要求綁扎面層鋼筋（如圖3所示）。

3.7 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，加強混凝土模板、薄壁方箱和墊塊濕潤。由于本工程空心樓蓋厚度大于250mm，一次澆筑振搗難度較大。為確保混凝土振搗密實，本工程采用分層澆筑方式，相鄰兩層混凝土澆筑時間控制在6h 以內，采用30mm 振搗頭進行振搗，直至方箱一側溢出混凝土漿液為止。為滿足樓蓋表面質量要求，需在混凝土澆筑完成后進行三次抹壓收光，并在混凝土澆筑完成12h 內覆蓋薄膜、灑水養護。

4 施工效益分析

本工程采用薄壁方箱空心樓高施工技術，由于無次梁結構，建筑自重減輕，層高減少約400mm，按同等體積混凝土計算，節約土建單方造價約60 元，且空心樓蓋結構相應配筋和混凝土用量減少，綜合單價降低約400 元/m2。

同時，采用薄壁方箱空心樓蓋施工技術，樓蓋結構受力均衡，隔墻布設靈活，為后續裝飾裝修施工奠定了良好基礎。

5 結語

在建筑工程施工中，空心樓蓋施工技術發展較早，且取得了一定的發展。但從整體來看，由于空心樓蓋施工技術應用較為復雜，對混凝土澆筑、振搗要求較高，其應用受到一定的影響。薄壁方箱空心樓蓋施工技術作為一種新型空心樓蓋技術，能夠有效減少建筑結構自重，降低建筑工程造價，尤其適用于大跨度空間建筑結構施工，具有良好的應用推廣優勢。

圖2 薄壁方箱現場制作結構圖

圖3 薄壁方箱頂部面層鋼筋綁扎