大截面CBF高注合金薄壁方箱空心樓蓋施工技術

岳要旗，賈道同，熊望輝，馬 驥

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

CBF 高注合金薄壁方箱空心樓蓋屬于無梁樓蓋，是將CBF 高注合金薄壁方箱作為芯模，按照設計埋置于現澆混凝土樓板中，減少混凝土澆筑用量，并減輕樓板結構整體自重，屬于國家推廣的新型節能建筑。現階段無梁樓蓋施工體系飽受質疑，部分人員認為其安全冗余度較小，阻水性能較低，技術尚未成熟，不能廣泛推廣。

1 工程概況

鄭州高新區地下室頂板采用現澆混凝土空心樓蓋，樓板中內置的非抽芯成孔的芯模產品為CBF 高注合金薄壁方箱，由微骨料高強預制混凝土板與高分子合金盆模對扣組合而成，其中高分子合金盆模是以高分子樹脂為主要原料，經合金加強改性，用特殊工藝加工成型。本工程地下車庫頂板空心樓板厚為450mm，內置芯模尺寸為300mm×900mm×235mm、600mm×900mm×235mm 兩種，芯模之間內肋寬為150mm 和300mm 兩種，過程中如何解決CBF高注合金薄壁方箱抗浮、鋼筋保護層厚度、混凝土澆筑密實度等問題成為項目施工研究的重點內容。

2 工況分析

1）施工質量控制難 車庫頂板設計厚度為450mm，其中芯模高度235mm，考慮到混凝土保護層厚度，導致鋼筋疊加、水電預埋盒、混凝土受壓區總厚度不足200mm。此種情況下，設計單位對空心樓蓋如何優化設計，施工單位如何保證施工過程無質量安全隱患，是整個工程的重點、難點。

2）相關工序復雜 空心樓蓋的施工過程主要包括模板支設、鋼筋綁扎、薄壁方箱安裝、水電安裝等工序。其中鋼筋施工過程中需穿插水電預埋、芯模安裝等工序，對工序交接、成品保護、資源協調等方面要求較高，若其中一項存在問題，會影響整個車庫頂板施工進度。

3 主要應對措施

3.1 空心樓蓋系統構造分析

地下車庫作為整個工程建設基礎，對強度要求較高，傳統認為，內部填充芯模的現澆混凝土空心樓蓋會出現一定程度上承載力強度達不到要求的現象，從而影響結構安全。因此，項目在設計階段計劃采用無梁空心樓蓋設計時，利用有限元軟件對車庫受力體系進行分析，對薄弱部位進行加強，主要包括以下內容。

1）板式樓蓋在均布荷載的作用下，柱端彎矩值與跨度值成三次方關系，即內力在柱端部位最大，且跨度值增大，柱端承受的負彎矩值隨之變大。在設計階段完成芯模類型調研，確定生產廠家后，了解芯模類型、方箱尺寸、框架扁梁截面尺寸及配筋等后，考慮柱端能夠承受的最大負彎矩值，通過在柱端設置加腋樓板，以承受負彎矩，加強框架扁梁端部的剛度及結構的承載性能，可以使設計的跨度值更符合使用需求，因此，項目地下車庫柱端最終確定采用斜柱帽+托板形式設計（圖1）。

圖1 托板柱帽結構示意圖

2）頂板回填土施工時，局部不平衡堆土或分區域分段回填等因素使柱端不平衡彎矩增大，從而引起內部應力增加，結構形變量擴大。因此，項目在設計時必須降低柱端的不平衡彎矩。在對比單向板、十字梁、井字梁體系力矩傳遞后，通過在覆土車庫頂板設置構造暗梁垂直相交，雙向網格傳遞力矩，調節到達柱端的不均衡彎矩。

3）使用CBF 高注合金薄壁方箱作為芯模填充時，項目應盡量減少芯模對于現澆混凝土樓蓋的影響，故對芯模所在的空心相對位置（圖2）進行了分析：現澆混凝土空心樓蓋截面的受力性能可分為3 部分，分別是上部混凝土受壓區、正應力較小甚至為零的中性軸區域和下部鋼筋受拉區。當CBF高注合金薄壁方箱位于中性軸區域時，承受的彎矩最小，車庫頂板的受力性能最好。CBF 高注合金薄壁方箱的厚度及容積又決定了空心樓蓋能夠減少使用的混凝土澆筑用量，也可占據對混凝土受力影響較小的下翼緣部分區域。

圖2 現澆混凝土空心樓蓋分布區域圖

分析后在設計階段針對空心樓蓋截面做出規定，芯模下表面至樓蓋底面的距離為75mm，芯模上表面至樓蓋上板面之間的距離為140mm，最大程度的利用各區域空間而不影響其力學性能。

3.2 鋼筋綁扎體系技術研究

1）雙向網格肋梁排布的設計以及車庫頂板寬扁框架梁的存在，以及車庫頂板鋼筋混凝土結構設計要求，導致現澆混凝土空心樓蓋施工時鋼筋工程難度直線上升。針對施工中肋梁截面小且多、寬扁框架梁截面大、鋼筋間距小等諸多問題，項目施工借助BIM 技術建立鋼筋三維模型，合理設計鋼筋間距、連接方式和綁扎順序，如直徑16mm 的肋梁鋼筋改為直螺紋連接、柱帽區域附加鋼筋與受力縱筋同排布置，盡可能地減少鋼筋疊加層數，以此來控制芯模下部高度為75mm 左右，芯模上部高度在140mm 左右。

2）為保證柱端能夠承受足夠的不平衡彎矩，項目在設計時除柱的形式、截面尺寸和高度外，還保證配筋率的前提下對節點進行了加強處理（圖3）。寬扁框架梁端箍筋加密區長度比較后設為1 500mm，且柱帽邊緣向外加密長度不小于500mm。寬扁框架梁縱筋宜為單層布置，分布間距小于150mm，在保證面筋凈距大于38mm 且應有不少于60%的縱筋穿過柱子或錨入柱內。

圖3 連接柱帽肋梁端部箍筋加密

3）X-Y-X同層同向綁扎法。鋼筋在綁扎過程中，首先遵循的原則是梁、板縱筋較大的筋放外層，較小的放內層。板上部通長鋼筋及負筋應按同向同層（圖4)的方式布置，除此之外，項目為進一步壓縮下鋼筋綁扎區域厚度，明確規定了鋼筋綁扎先從X軸方向開始，在綁扎X向肋梁鋼筋時，將X向板底筋全部布置就位后再進行Y向肋梁鋼筋、Y向板底筋綁扎，Y向板面筋、Y向抗浮筋的綁扎作業，最后再完成X向抗浮筋、X向板面筋的綁扎，這樣可以保證下部75mm 厚的鋼筋受壓區可以留有保護層厚度，也可以防止板上部鋼筋的多層重疊后加迎土面保護層依舊不超過預設的受壓區厚度140mm，綜合板厚不超過設計要求450mm。

圖4 X-Y-X同層同向綁扎截面示意圖

3.3 大截面CBF高注合金薄壁方箱抗浮控制

CBF 高注合金薄壁方箱尺寸及質量較小，且相互獨立，在施工中由于混凝土的流態性質（混凝土坍落度越大，浮力越大），混凝土的振搗以及流動時產生的浮力大于CBF 合金薄壁方箱自重，因此，施工時必須采取安全穩定的抗浮措施，以防止樓板澆筑完成后局部標高超出設計要求，或者出現大面積CBF 薄壁合金方箱上浮現象。本工程根據薄壁方箱自重、混凝土坍落度、芯模施工條件等完成抗浮技術措施，使用14#鐵絲作為錨固拉筋，其拉結位置、布置間距等所需參數根據現場CBF 高注合金薄壁方箱安裝位置確定。在芯模安裝時先采用14#抗浮鐵絲穿過模板，將樓板上部鋼筋以及額外布設的10mm 的抗浮鋼筋（壓筋式）綁扎牢固，再與下方支撐結構的模板次楞木方拉緊固定，防止上部鋼筋向上移動。

3.4 薄壁方箱底混凝土澆筑密實度控制

混凝土澆筑時根據澆筑區域宜沿縱橫軸單向進行平行分層澆筑，首次澆筑以不超過樓板截面上翼緣邊線為宜，并且首層澆筑完成振搗密實后，需等待下部凝固混凝土稍微凝固且未初凝前，再進行第二次澆筑振搗，使高注合金薄壁方箱下部的混凝土流動變慢，以減小混凝土上表面與方箱下表面混凝土之間的壓力差，從而使產生的浮力不足以使加固后的芯模上浮。為保證高注合金薄壁方箱底混凝土振搗密實，無積存氣囊、氣泡，第二次振搗時宜采用小型插入振動器（30mm）振搗，振動器插入第一層中不宜大于50mm，振搗時振搗棒不得緊貼方箱振動，在肋間振搗點的間距不得大于500mm，每點振搗時間宜為15～20s，以混凝土將肋間充填飽滿，不上泛氣泡為宜。

4 結語

鄭州高新區岳崗安置房建設項目地下室頂板通過對大截面CBF 高注合金薄壁方箱施工研究優化，模板支設方便快捷，可節約一定的工期，并且空心樓蓋內置大截面CBF 高注合金薄壁方箱，在工廠加工制作完成，保證了制作的質量和精度，減少了現場施工作業的時間，提高工作效率，而且采用空心樓蓋施工技術，與梁、板體系相比，板底平整美觀，板下空間可靈活分割，在凈高不變的情況下降低了層高，減少了墻體材料、管線材料、裝修材料，同時也減少了水平力產生的內力。實踐證明該技術具有施工快、安全、可靠、經濟、合理及造價低等優勢，在指導類似工程方面具有長遠意義，將得到廣泛的推廣和應用。