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大跨度现浇预应力空心楼盖 研究应用 钱英欣 （北京市建筑工程研究院 100039） 一、 大跨度现浇预应力空心楼盖的研发概述 此技术的发展过程可描述为：现浇空心楼板的概念、现浇板成孔方式的探 索、现浇空心楼板的性能研究和工艺研究、预应力技术的研究、预应力空心楼板 的研究应用。 结合现浇施工工艺和预置空心板的特点，在板内形成永久性孔芯、大幅度减 轻楼板结构自重，以提高整体结构的抗震性能。国外自 20 世纪 50 年代便有工程应 用，不但应用于楼板结构工程还应用于桥梁上。在我国则起步较晚，1989 年，北 京市建筑工程研究院在北京市科委的支持下，立项进行研究并试点工程应用。完 成了结构受力试验、管芯成型工艺、现浇施工工艺的研究，并成功应用了 3 个项目 之后仅 10 年的时间，很多厂家在此成果的基础上，对成孔材料进行了广泛深入地 探索，相继提出了纸质管芯、金属螺旋管芯、塑料管芯、薄壁水泥管芯、高密度 聚苯材质管芯等芯材，成孔形状也包括圆孔、椭圆空、多边形孔、方形孔，为现 浇空心楼盖的推广应用提供了广泛的选择面。 为满足建筑空间使用要求的继续提高，预应力现浇空心楼盖应运而生。2000 年，北京海淀体育馆要求跨度为 16 米和 19 米，在论证了密肋楼盖、预应力楼板的 可行性和局限性，未予采用；又论证了 SP 型预应力空心板，因其整体抗震性差、 现场运输吊装及节点安装的不可操作性也被否定。在这种背景下，现浇空心楼盖 结合预应力筋的新型结构体系得到论证并着手进行结构设计计算和工艺研究，其 优势在于：①空心楼板的板厚随跨度变化，16 米—350mm、19 米—450mm，空心率 分别为 38%和 42%，随跨度增大，有效减轻结构自重；②跨度增大，而相对荷载较 小，在施加预应力后，有效增大结构刚度，减小楼板挠度。 “海淀综合训练馆“工程开创了预应力空心楼盖的先例，随着管芯工艺的发展 和市场需求的扩大，应用数量和面积逐年增多，未推广应用奠定了基础。 二、 大跨度现浇预应力空心楼盖的技术特点 1、特点 预应力空心楼板是适应大跨度结构的一种新型实用的结构体系，集空心楼板 和预应力技术之优点，在使用跨度范围内能有效地减轻楼板自重，节约钢材与混 凝土用量，增强结构整体性，总体上可能获得较好的经济效益和社会效益，并获 得较好的使用功能。 ● 预应力空心楼板的优点： 1）用途广泛：不但适用于大跨度办公楼、教学楼、展览大厅、停车楼、厂 房，还适用于市政桥梁板； 跨度加大，获得较佳的使用空间； 可减少明梁或采用无梁结构，最大的增大楼层净高； 可减轻结构自重，减少竖向支撑和基础承载力； 中空楼板可获得良好的隔音效果； 中空楼板可获得良好的隔热效果 可减少明梁或采用无梁结构，模板施工难度降低，速度加快； ● 大跨度现浇预应力空心楼盖的缺点： 1）预应力空心楼盖体系是多种技术、多种材料的结合。由于施工难度的增 加，施工质量要求严格，因此要求施工人员须经专业培训； 2）预应力空心楼板有一定的适用范围。 2、适用范围 (a) 适用于大跨度办公楼、教学楼、展览大厅、停车楼、厂房，还适用于市政桥 梁板； 工程结构经济适用跨度； 单向 12.0 米～19.0 米；双向 14.0 米～27.0 米； 3、几种楼盖的技术经济比较 现浇预应力空芯楼盖体系的应用，对比传统的普通钢筋混凝土梁板结构体 系、密肋楼盖体系、预应力梁板结构体系和装配式空心楼盖结构体系，无论从结 构受力特点、成型工艺、施工流程和控制措施都有其独到的特点。下表中是现浇 预应力空心楼盖体系在设计、施工难易、使用功能上与其他楼板的比较，可以看 到现浇预应力空心楼盖体系的特点和应用前景。表 2 技术经济性能比较(以楼板跨 度 12.0 米、层高 4.0 米计) 结构类型 普通梁板 密肋结构 预应力梁板 预应力空心楼盖 结构形式 梁板形式 密肋形式 预应力梁 预应力空心板 截面高度 1200 400 800 350 净高(以层高 4.0 米计) 2.8 3.6 3.2 3.65 设计及分析难易度 单向受力 单向受力 单向受力梁 单向受力板 设计及分析难易度 容易 较复杂 较复杂 较复杂 施工难易度 常规：模板多 复杂：模板多 常规：模板多 常规：模板少 施工难易度 中等 难 中等 中等 造价分析 1（参照值） 1.05 1.1 1.15 4、技术特性 空心楼板的设计计算可按等效“工”字形界面进行计算分析，但实际空心楼 板的空心率对其正截面抗弯、挠度、抗裂缝的性能和截面抗剪切性能的影响是设 计应用的前提条件，全面认识空心楼板的受力性能，对工程设计及应用提供技术 依据。 本文用有限元分析实例简单描述：取预应力实心板和空心板的跨度相等、板 厚相等，计算截面惯性矩因孔心率而不同，外荷载相同，但自重不同、预应力配 筋不同，则综