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        大跨度平板結構方案的選擇及技術經濟比較
        發布日期:2018/2/6 10:31:48

        上世紀八十年代前,由于建筑技術方面的限制,我國建筑工程中采用的混凝土平板大多為7m以下的小跨板,這大大禁錮了建筑師個性的張揚,降低了建筑物的使用功能。八十年代末九十年代初,隨著我國預應力技術的發展,特別是在預應力技術被列為國家八五及九五重點推廣項目后,大跨度的預應力平板結構如雨后春筍般在全國多高層建筑中涌現,特別是在東部沿海經濟發達地區,具有代表性的工程有廣東國際大廈(63層預應力混凝土平板結構)及南京新世界中心(2幢43層預應力混凝土平板)等一大批有影響的工程。該時期我國預應力技術得到了大力發展,《無粘結預應力混凝土結構技術規程》等相關規程的相繼頒發以及國內諸多單位對預應力技術研究的深入,使得預應力技術達到相對成熟的階段,預應力相關規范也進行了多版修訂。在數十年的使用及研究過程中,人們對預應力技術的優缺點也有了較為全面的認識。

        上世紀九十年代末,隨著我國建材技術的創新及發展,相關單位成功地解決了現澆混凝土空心樓蓋的成孔難題,并對設計、安裝等成套技術進行了研究,目前現澆混凝土空心樓蓋技術也日漸成熟,并因其獨具的優越性能,得以迅速地在全國各地推廣應用,特別是2005年初《現澆混凝土空心樓蓋結構技術規程》(CECS 175:2004)的頒布施行,為現澆混凝土空心樓蓋技術在全國的推廣應用掃清了最后的障礙。

        下面我們將對上述的兩種技術進行對比分析。

        2.    無粘結預應力平板的技術特點

        預應力技術是利用高強度、高性能材料,通過張拉等一系列工藝,從而使得高性能材料發揮作用,達到減小構件斷面,提高構件承載能力,改善構件使用功能及耐久性能的目的。由于預應力鋼材的強度是普通鋼材強度的4~5倍,而其價格只為普通鋼材的2~3倍,因此在跨度較大的結構中(一般板跨度≥8m,梁跨度≥15m,以下所述均為大跨度結構),預應力結構與普通結構相比將有較好的經濟性,同時預應力結構還具有普通結構及其它結構不具有的優點:

        (1)構件斷面最小。在同等跨度及荷載條件下,由于預應力結構所用材料強度及各項性能最佳,因此其斷面最小。我們以一9m×9m板跨為例,預應力板厚為220mm,現澆空心板厚為250mm,若采用普通實心平板,其厚度將更大,若板的跨度再增大,普通平板方案將很難施行。

        (2)抗裂性能最佳。由于預應力鋼材通過張拉等系列工藝,預先在構件混凝土中施加了壓應力,并在構件內部形成與外荷載反向的平衡荷載,因此預應力平板具有較好的抗裂性能,在其全壽命周期內,構件不會產生裂縫。

        (3)具有較好的耐久性能。由于預應力平板結構有效地避免了裂縫的產生,因此其耐久性能最佳。

        無粘結預應力平板除了具有上述優點外還具有良好的地震后自動恢復功能等一系列優點。當然無粘結預應力平板結構也存在以下的一些缺點:

        (1)設計施工較為復雜,專業性較強。目前我國精通預應力設計計算的設計人員極少,相關的設計軟件還不太成熟,目前預應力設計仍然以手算為主,同時高水平的預應力施工隊伍也較少,因此制約了預應力技術的推廣及應用,特別在西部欠發達省市尤為突出。

        (2)預應力平板造價仍然偏高。預應力平板與普通平板相比雖然具有較好的經濟性能,但是與現澆混凝土空心樓蓋相比,價格仍然偏高(具體分析見后)。

        (3)預應力平板制約著結構后期的功能改造。采用無粘結預應力平板結構后,若進行后期的裝修改造,則在預應力施工階段就必須考慮周全。因為曾經發生過多起建筑在后期裝修階段打斷無粘結預應力筋,導致被打斷的無粘結預應力筋失效的事故,發生此種情況后,其處理起來也相當困難。同時,采用無粘結預應力平板的結構,若后期要進行開洞等改造工作,則必須由專業的預應力公司對涉及的預應力筋進行放張及復張處理。

        3.    現澆混凝土空心樓蓋的技術特點

        現澆混凝土空心樓蓋技術是通過在平板內部埋置輕質的內模,達到在增加板的計算高度的情況下,不增加結構的自重,從而最終達到減少鋼筋數量,減少混凝土用量,降低工程造價的目的。首創者最初的構想來源于預制空心樓板,后來由于預制空心樓板的一系列缺點,我國的絕大多數地方已經限制使用預制空心樓板,目前預制空心樓板只在農村的一些地方使用。而現澆混凝土空心樓蓋有效地克服了預制空心樓蓋的缺點,同時具有較好的經濟性,F澆混凝土空心樓蓋與其它結構相比具有以下優點:

        (1)綜合造價最低。采用該結構體系后,可以減少鋼筋、混凝土的總用量,減少基礎荷載,降低層高,無需吊頂裝飾,加快施工進度,經過多種方案比較,現澆混凝土空心樓蓋方案最為經濟。

        (2)設計施工方便。設計按照《現澆混凝土空心樓蓋結構技術規程》(CECS 175:2004)及國家相關規范進行,與普通結構設計相通、相近,可應用現有的結構設計軟件完成。與預應力平板設計相比,設計人員理解、接受的過程更快,更簡單。同時由于現澆混凝土空心樓蓋大多采用無梁或取消次梁,簡化了模板安裝及鋼筋綁扎工藝,雖增加了空心管安裝工藝,但由于空心管安裝較為簡便,因此與梁板結構相比,施工工期仍有較大幅度的縮減,與預應力平板結構相比其施工更方便快捷。

        (3)適用范圍更廣。該項技術適用于大跨度、大荷載、大空間的建筑。如:大跨度的住宅樓、辦公樓、醫院、體育館、商場、教學樓等,尤其適用于人防頂板。而預應力平板結構由于張拉工藝以及相關特定使用功能的原因,而在使用上受到一定的限制,如在人防結構中無粘結預應力筋就不得參與承載。

        (4)使用功能改善,空間間隔靈活,F澆混凝土空心樓蓋由于結構傳力性能的改善,樓蓋各處均可承載輕質隔墻,只要計算時按照均布荷載的情況把荷載計算在內即可,這樣使得房間任意分割成為可能,從而滿足業主對空間大小的個性化需求。而預應力結構必須提前考慮隔墻的位置,并采取相應措施。

        (5)隔音效果佳。該樓蓋采用封閉空腔成孔技術,抑制了上下樓層噪音的傳遞,克服了上下樓層噪音的干擾,樓蓋隔音率大于45分貝。而這個優點是其它樓蓋所不具有的。

        (6)隔熱、保溫,節能省地。封閉空腔減少了樓板熱量的傳遞,使隔熱、保溫性能得到顯著的提高,對于采用空調的建筑來說,大大降低了空調使用費,從而節約了能源。又由于不設明梁,降低了層高,符合建設部提倡的“節能省地”的產業政策。

        現澆混凝土空心樓蓋除了具有上述優點外,也存在著抗裂性能比無粘結預應力平板差等以下缺點:

        (1)空心管的制作工藝還有待改善。目前國內空心管的制作絕大多數還是低效率的手工制作,機械化制作還處于摸索和起步階段,高效、穩定的制管機械還有待于進一步研究。

        (2)相關設計、制作、施工規范還有待完善。2005年雖然出臺了《現澆混凝土空心樓蓋結構技術規程》(CECS 175:2004)以及即將出臺的空心樓蓋標準圖集,但由于為第一次出版,技術規程中對產品的質量、設計、施工要求等均有值得商榷和完善的地方,如空心管的重量方面,有的管徑重量與實際相比太輕,而有的又太重,甚至于無法實現,設計方法及節點構造也因人而異,差別較大等等。

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