高注合金方箱预应力空心楼盖施工工法

高注合金方箱预应力空心无梁楼盖施工工法工法编号：第一完成单位：深圳市路安达工程有限公司第二完成单位：福建省九龙建设集团有限公司主要完成人：郑平、郑灶鑫、林元、陈灶明1前言随着国民经济持续快速发展，人们对建筑功能的要求越来越高，同时对节能环保，低碳的新型建筑材料的开发日新月异，现代建筑对层高、大空间、自重、灵活隔断及抗震性能提出了更高的要求。预应力空心无梁楼盖技术正好满足了社会对建筑的层高、自重、大空间、灵活间隔、抗震等方面日益提高的要求。它代替了传统的肋型梁板或带柱帽的实心楼板，将受力性能最好的工字梁与蜂窝结构原理运用到了水平建筑结构体系中，突破了国内传统的结构模式，为中国21世纪建筑现代化提供了技术资源，具有巨大的社会经济价值。深圳市路安达工程有限公司与福建省九龙建设集团有限公司通过二年的努力与实践研究，研究出了“高注合金方箱预应力空心楼盖施工工法”。2工法特点高注合金方箱预应力空心无梁楼盖施工工法，是近年发展起来的一项较新的技术，它根据钢筋混凝土结构受力原理，力求节约楼板截面中间受力较小区域内的混凝土，把现浇实心楼板整体性好和空心楼板自重轻、跨度大等优点巧妙地结合到一起。其有以下特点：2.1具有优良使用功能1无梁楼板有利于房间灵活隔断，视野更开阔，开发商可根据业主的不同要求，量身定做，满足现代社会个性化的需求。2利用预应力体系，可以使空间跨度更大，甚至12米以上的无梁空间，能满足更强的使用功能。2.2保温隔热节能楼板内封闭空腔结构减少了热量的传递，保温隔热性能显著提高，尤其对于采用空调的建筑、大型冷库等，效果尤为明显。2.3具有更好的隔音效果楼板内封闭空腔结构减少了噪音的传递，克服了楼层间的噪音干扰，对于激烈运动和娱乐场所等有实际意义。2.4抗震性能好楼板刚度加大，变形小，与传统楼板相比，自重轻，提高了抗震性能。2.5降低工程的施工成本2.5.1高注合金方箱以高分子树脂（PP、PE）为主要原料，经合金改性，用特殊工艺加工成型高分子合金盆模，材料环保，价格低廉。2.5.2施工模板为平模板施工简便，速度快，减少模板的损耗，降低支模拆模人工费用。2.5.2此法降低暗梁的截面高度，从而降低梁板结构的高度。顶板不用抹灰和吊顶，能直接减少工程施工成本。2.5.3楼板内封闭空腔结构减少了砼的用量，加之楼盖减少了无效空间，降低了建筑的运行成本。2.6缩短施工工期采用高注合金方箱施工，减少了施工现场钢筋、模板支模拆模、混凝土浇筑、顶板抹灰和吊顶的工作量，从而缩短施工工期。即有节省工期，提高经济效益的特点。3适用范围3.0.1该工法适用于楼盖12~20m的跨度和各种荷载的建筑，满足建筑物多功能、多用途的需要。特别适用于大跨度、大荷载、大空间要求的多、高层建筑，如商业楼、超市、展览馆、多层停车场、娱乐场所等公共建筑，也适用于宾馆、大开间住宅等民用建筑，更适用于多层或单层工业厂房、仓库、车库等。3.0.2有隔音要求及保暖要求的空间结构中对于需要灵活间隔或经常改变使用用途的建筑及有特殊隔音、保暖要求的建筑，其效果更为突出。4工艺原理在现浇混凝土楼盖结构中，采用非抽芯成孔工艺，在楼盖内按照施工图设计的要求，每隔一定间距，放置高注合金方箱，在方箱间纵肋布置钢筋网片，或箱节端布置受力钢筋，并与板上、下层钢筋绑扎成整体，以方箱成孔工艺形成现浇混凝土空心楼盖结构。该方箱空心楼盖的空腔取代楼板中间效率不高的混凝土，形成双向抗剪刚度与抗弯刚度相同的双向空心楼板。其可大幅减少混凝土的用量，减轻楼板自重，增加钢筋到截面中性轴的距离，从而大幅增加楼板的抗弯刚度，减少钢筋用量。浇灌混凝土后，楼板形成了无数类似小工字梁受力的现浇多孔空心板或以密肋形式受力的现浇空心楼板，进而使无柱帽的现浇无梁楼盖得以简单实现。采用预应力体系，更好地利用混凝土本身的结构特点，使工程受力性能得到充分地发挥，使楼盖跨度增加约30%。其设计原理依据是：在钢筋混凝土构件中对正截面而言，可以把受拉区混凝土除去一部分，形成T型截面构件，这样可节约材料和减轻自重。从正截面强度来看，两种楼板的承载能力是等同的，基于这一原理，在现浇楼板中放置芯管形成孔洞，沿布管方向的板的正截面变成了“工”字形截面，垂直于布管方向的板的正截面和“工”型截面的承载能力等量的实心板是相同的。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图5.1-1所示5.2操作要点5.2.1底模板及钢筋安装1楼盖底模应按设计要求进行起拱，当设计未作具体规定时，宜按1～3‰对模板进行双向或单向起拱。其中4～8m跨度模板起拱按1‰，8～12m跨度模板起拱按2‰，12m以上跨度模板起拱按3‰。2底模板安装完成并经验收合格后，应对暗梁、薄壁方箱体、预留预埋设施等作放线定位，核对无误后方可转序施工。支模架及模板安装对拟施工楼盖测量放线在模板上对框架梁、肋、薄璧方箱、预留预埋设施等作定位划线安装框架梁、板底、腹肋钢筋，薄璧方箱底部定位设施施工钢筋下料成型预应力筋安装安装薄璧方箱，对薄璧方箱进行水平定位及抗浮锚固措施薄璧方箱安装质量验收薄璧方箱进场验收板面钢筋安装钢筋隐蔽验收浇筑楼盖混凝土混凝土养护拆模预应力筋张拉图5.1-1预应力空心楼盖施工工艺流程图3钢筋绑扎。暗梁、板底层钢筋帮扎完后，立即安装混凝土保护层垫块，并固定牢固。板的钢筋绑扎后，其它安装单位立即预埋水管、电管、电线盒等，安装必须配合土建进度同步进行。为减少对楼盖混凝土截面的削弱，预埋管交叉点应尽可能布置在管间肋的位置，必须与芯箱相交的管子可采用钢管。5.2.2高注合金方箱的现场制作（见图5.2.2示）1检查上下盖及芯柱是否符合设计要求；2将芯柱与下盖定位好后，合上上盖与定位点扣住；3用冲抢将上下盖固定住，连接钉间距以20cm为宜，以防水泥浆漏入。5.2.3方箱的安装与固定1在梁筋上按图纸设计要求，根据方箱的空间尺寸划线→底层钢筋交叉点钻孔穿铁丝并固定→排管→采用倒U型抗浮钢筋固定单个方箱→调整方箱间距→铺面层钢筋→破损方箱修补→验收。2暗梁钢筋和楼盖底层钢筋安装完毕后，用钢卷尺测量实际铺设GBF管的空间尺寸，分离点用石笔在梁筋上划线，排管时拉线调直。3方箱的铺放应一条肋一条肋的地铺设，铺放时应轻拿轻放，严禁踩在管上行走。4由于方箱为密封的中空管，在浇筑混凝土时因振动棒的振动和方箱本身的浮力（混凝土塌落度越大浮力越大）而导致空心方箱带动板钢筋上浮。为确保钢筋不整体上浮，必须采用12号铁丝每间隔1000毫米扣在底层钢筋交叉点并穿过模板锚固在脚手架钢管上，以确保钢筋不整体上浮。施工过程中也可采用在架子钢管上焊接与管间距尺寸相同的短钢筋，在绑扎时将架子管两端固定于梁钢筋上或与模板固定，在混凝土初凝时将架子钢管拔去，该法可以重复使用这种固定钢筋。5抗浮钢筋的做法和作用：抗浮箍筋是单个方箱固定的关键，以保证纵横间距的正确与控制上浮。其形式是倒U型。抗浮钢筋应安装在方箱两端20厘米处。如遇预埋件、管线等则应适当调整。根据方箱大小确定箍筋的直径。6方箱应严格按照图纸或布管图进行排管，确保方箱间距，上下翼缘厚度及图5.2.2高注合金方箱图方箱与暗梁、墙、柱之间的间距符合设计要求，且排管应整齐美观。为保证顺管的间距，在浇灌混凝土之前可以用60×60的木方插在两个空心方箱之间，等到每肋的混凝土浇灌填满初凝后即可把木方拔出，再用混凝土把由木方形成的孔洞填平。7排布方箱时，如设计未作要求，宜将其与最靠近梁、墙钢筋的净空间距调为50-70毫米，与预留孔洞的净空间距调为≥50毫米。8方箱下的预留管线盒、预埋管线交叉点应尽可能布置在箱间肋位置，必要时该位置的方箱可断开或在方箱箱身锯缺口并填堵，让出管线位置；如遇灯头盒较高时，可采用较小的方箱过渡。9方箱安装过程中如有施工人员、设备、材料压破管身造成局部破损，须对破损处用塑料布、水泥包装袋、封口胶带进行封补填塞，孔洞较大时可先于孔内塞塑料布、水泥包装袋之类的材料，以浇筑混凝土水泥浆不会进入管内为准。5.2.4波纹管及预应力筋的安装1支设模板时，梁的一侧模板先不封，以便于金属波纹管和预应力筋的埋设。2在非预应力钢筋笼绑扎好后，根据设计的曲线用普通圆钢筋（一般为φ8）设置定位钢筋，定位钢筋间距500～1000mm。特别要注意反弯点处的标高。3定位锢钢筋固定后，即可安装金属波纹管，波纹管逐根穿入钢筋笼与定位钢筋固定，波纹管接头用大一号波纹管连接并缠上胶带防止漏浆。4安装好波纹管后，即可进行钢绞线穿束。穿束钢绞线端部应用胶带包扎好，钢绞线可整捆或逐根穿入波纹管。5.2.5面板钢筋安装薄壁管安装并固定完毕后，绑扎空心板的上皮钢筋。在绑扎上皮钢筋或浇筑混凝土时，必须铺设架空马道，严禁将施工设备直接置于内模上，施工人员也不得直接踩踏内模。5.2.6混凝土浇筑1薄壁方箱空心楼盖板箱体下腔厚度比较薄（可能仅为50mm），故混凝土坍落度建议控制在120～180mm（一般为泵送混凝土），石子粒径不大于空腔厚度的1/2，达到25mm以下连续粒径，保证箱体下腔混凝土充盈，避免出现蜂窝、孔洞等缺陷。2泵送混凝土的水平管、转向接头、布料口支座或运送混凝土物料小车的通道，应在薄璧方箱上架空安装、铺设。3浇筑混凝土时，应安排适量的钢筋工及箱体安装工人，随浇筑作业及时修补、调整薄璧方箱与钢筋。并安排木工对支模架进行看模。4混凝土的浇筑，宜沿纵轴单向进行；不宜作多点合围式浇筑。混凝土的塌落度宜不小于150mm，且布料与震捣应同步进行，以保证薄璧方箱底被混凝土充填饱满，无积存气囊、气泡。5浇筑薄璧方箱混凝土空心楼盖时，采用插入振捣器（棒径50mm）震捣。不得将振捣器直接触压薄璧方箱表面进行震捣。在混凝土浇筑过程中，振捣器在肋梁间的移动间距不得大于500mm，浇筑混凝土时必须快插慢拔，振捣器须插到楼板底模板上口20mm左右为止。6楼板混凝土浇筑完成，应待混凝土终凝并达到1.2N/mm²强度后，方许上人进行下道工序施工，严禁提前上人，以防对楼板表面混凝土造成破坏。7薄璧方箱高度超过450mm的楼盖,混凝土浇筑时宜分次进行。第一次布料高度不超过楼盖厚度的五分之三，待振捣密实后再进行第二次布料，前后两次布料浇捣时差不得超出混凝土初凝时间。8在浇筑混凝土时，如遇现场薄璧方箱变形过大或破损，应及时采用支护挡板或填塞等措施，用以抵抗混凝土对箱体的压力，以箱体内不进混凝土为准。5.2.7在施工过程中应特别注意事项1混凝土浇筑前，应对所有空心方箱充分浇水湿润，以免空心方箱大量吸水降低混凝土的和易性而产生蜂窝、麻面等现象，但浇水不可太多，模板底不能积水。2混凝土浇筑时应沿顺管方向推进，并在竖向分2次浇捣，以便能看清管与管之间的空隙，以防止漏振；振捣混凝土宜采用直径30mm的振动棒结合小型平板振动器协同振捣，但不得将振动器直接接触GBF管；振捣间距不宜超过0.30m，一次性浇筑范围不宜超过3.00m。3混凝土浇筑宜采用泵送混凝土，并严格控制混凝土级配，石子粒径不宜大于25mm，混凝土坍落度不宜小于160mm。4加强混凝土的二次抹面工作，在浇筑混凝土硬化后，用塑料薄膜覆盖其表面，大面积的混凝土浇筑完毕并终凝后，应及时进行养护，养护时间不少于14d。5.2.8预应力筋的张拉1张拉前，检测预应力混凝土的强度，只有当混凝土强度达到设计张拉要求及张拉时要求的龄期（如设计无要求按照规范要求进行）时，才可进行预应力张拉作业。2张拉前，根据设计资料进行预应力筋伸长值的计算。3其张拉程序如下：0→初应力（＝0.1～0.15σcon划线作标记）→103%σcon(持荷5分钟)→测伸长量→油缸回零锚固。4锚固时，张拉控制应力处于稳定状态下进行。5张拉时注意：a.按设计者确定张拉力进行张拉控制；b.实际伸长值两端之和不超过计算伸长值的6%；c.按检验规定控制滑丝、断丝数量；d.张拉过程中出现以下情况之一者,需更换锚具或换钢绞线束重新张拉：①锚具中夹片断裂者；②锚具夹片错牙在10mm以上者；③锚具内夹片断裂两片以上者(含在错牙的两片断裂)；④一片梁中滑丝量超过规定,选最不利的一束进行处理；⑤锚环裂纹损坏者；⑥切割钢绞线或压浆时又发生滑丝