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摘 要：现浇预应力空心楼盖施工技术，在充分发挥现浇空心楼盖施工技术自重轻、刚度好和隔音效果优良的基础上，结合预应力技术进一步提高了低结构大跨度空间建筑的延展性，同时有效解决了大跨结构中可能出现的裂缝和变形问题。BDF薄壁箱体是一种性能良好、质量稳定的填充体，可有效解决其他填充体单向受力或易碎裂的问题。本文以南京仙林金鹰购物中心项目为例，利用有限元软件设计预应力现浇空心楼盖，通过控制变量法从肋宽、肋间距和底板厚度三个构造因素分析最佳取值范围，为本工程在地下楼板采用BDF薄壁箱体预应力现浇空心楼盖的施工技术设计提供了参考。根据施工工艺的优化设计，在布置箱体前后采取双固定原则，并通过设计角钢固定预应力筋控制与箱体的间距有效解决了箱体上浮及预应力筋挤压的问题。
关键词：预应力、现浇空心楼盖、BDF薄壁箱体、有限元分析、抗浮
随着社会水平的提高，我国现代建筑发展呈现出个性化的特征，大空间、大跨度建筑逐渐成为建筑业的主流选择。在现浇钢筋混凝土空心楼盖推广应用于地下空间的超长混凝土结构中，如何在扩大楼板跨度的基础上控制裂缝的产生和发展成为了设计人员和业主的焦点。有关研究指出[1]，混凝土构件施加预应力可以有效解决混凝土抗拉能力弱的问题，提高混凝土构件的抗裂性和刚度。混凝土的疲劳破坏通常是由于钢筋疲劳损坏导致，通过施加预应力可有效降低钢筋应力循环幅度，从而减小构件在荷载作用下的裂缝和变形发展，增强混凝土结构的耐久性。唐昭青[2]在研究中指出预应力技术与现浇无梁楼盖相结合的施工跨度比非预应力楼盖多50%～100%且抗震性能显著提高。因此，预应力现浇钢筋混凝土空心楼盖技术可在扩大跨度的基础上有效解决大跨空间结构随着时间发展可能出现的裂缝和变形问题。
在《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》中规定了空心楼盖的构造参数的最小值，但缺乏保证工程经济性和工程质量的具体规定，可利用有限元软件对预应力现浇空心楼盖进行数值模拟，通过控制变量法分析肋宽、肋间距和板厚对楼盖整体性和经济性的影响。
BDF薄壁箱体作为一种性能优良、质量稳定的填充体可有效解决其他填充体单向受力或易碎裂的问题。由于箱体本身质量较轻且存在预应力筋的影响，在BDF薄壁箱体布置过程中如何在满足楼盖整体刚度和经济性的条件下，解决箱体限位、上浮和预应力布置张拉过程中可能造成的挤压问题，成为保证BDF薄壁箱体空心楼盖施工质量的重中之重。
1.工程概况
南京仙林金鹰购物中心项目位于南京市仙林区学海路以西、杉湖西路以北，总用地面积32053.1㎡，总建筑面积约121718.66㎡。地下室两层，地下建筑面积54424.89㎡，负一层用作商业和车库，负二层用作设备用房、车库及部分战时人防。地上四层商业，地上建筑面积67293.77㎡，采用框架结构。本工程在地下室负二层顶板处采用了现浇预应力BDF空心楼板。
2.预应力现浇空心楼盖构造参数分析
设计简化模型，如图2.1。该模型长×宽×厚为9100×6000×800mm，填充体等截面尺寸布置11×5个。将预应力通过等效模拟法施加到板上，左、下边支约束，楼板取10kN/m2，活载取4kN/m2。采用C40混凝土，主筋为HRB400，箍筋用HPB235。楼板的混凝土保护层厚度取15mm，柱和梁取30mm。
2.1肋宽对预应力现浇空心楼盖的影响
肋宽分为顺预应力和垂直预应力两个方向，不同方向的肋宽大小对预应力现浇空心楼盖的影响不同，因此将在不改变其他构造参数的条件下，分别从顺预应力和垂直预应力两个方向考虑肋宽的影响。
2.1.1顺预应力肋宽影响
顺预应力方向肋宽分别设置为150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm。通过有限元计算分析，将在不同肋宽下板的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.1并绘图2.2。
从表2.1和图2.2可知：
随着顺预应力肋宽的增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐降低。板的最大挠度和空心率随着顺预应力肋宽的增大近似成正比降低;板的最大拉应力随着顺预应力肋宽的增大近似成反比降降低。
顺预应力肋宽在150mm增大到400mm过程中，板的最大挠度从41.02mm降低到30.00mm，挠度减小了26.9%，顺预应力肋宽增大250mm后，板的变形明显减小了，但仅增大50mm的肋宽，板的最大变形仅减小5%。板的最大拉应力从19.21N/mm?降低到13.34N/mm?，降幅为30.6%，在改变顺预应力肋宽的条件下，增大肋宽有利于最大主应力的降低。顺预应力肋宽为150mm时，预应力现浇空心楼盖的空心率为49.2%，当肋宽增大到400mm时，空心率为31.3%，降幅为36.4%;随着顺预应力肋宽的增大，空心率显著减小。在上述有限元计算分析的基础上考虑工程经济性，顺预应力肋宽可取150～300mm。
2.1.2垂直预应力肋宽影响
垂直预应力方向肋宽分别设置为80mm、100mm、120mm、150mm、180mm、200mm。通过有限元计算分析，将在垂直预应力不同肋宽下板的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.2并绘图2.3。
從表2.2和图2.3可知：
随着垂直预应力肋宽的增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐降低。板的空心率随着垂直预应力肋宽的增大近似成正比降降低;板的最大挠度和最大拉应力在垂直预应力的肋宽为200mm时显著减小，形成突变。
垂直预应力肋宽在80mm增大到180mm过程中，板的最大挠度从35.21mm降低到29.96mm，挠度减小了14.9%;当肋宽为200mm时，板的最大挠度为26.55mm，相较于初始挠度降低了24.6%。板的最大拉应力从15.92 N/mm?降低到12.74N/mm?，降幅为20.0%，当肋宽为200mm时，板的最大拉应力为12.02N/mm?，相较于初始拉应力降低了24.5%。垂直预应力肋宽为80mm时，预应力现浇空心楼盖的空心率为38.7%，当肋宽增大到200时，空心率为34.9%，降幅为9.8%。 在上述计算分析中，肋宽从80mm到180mm的过程中，每增加20mm的肋宽，板的最大挠度平均减小3%，当肋宽从180mm增大到200mm时，板的最大挠度减小了9.7%;板的最大拉应力在肋宽80mm到180mm之间每增加20mm减小4%，当肋宽从180mm增大到200mm时，板的最大拉应力减小了4.6%;每增加20mm的肋宽，空心率仅变化1.6%。相较而言，垂直预应力方向肋宽的大小对板的最大挠度影响显著。在上述有限元计算分析的基础上考虑工程经济性，垂直预应力肋宽可取80～120mm。
通过有限元计算分析，顺预应力的肋宽对预应力现浇空心楼盖的拉应力和空心率有明显的影响，垂直预应力的肋宽对预应力现浇空心楼盖的变形有显著的影响。在施工设计中，顺预应力方向的肋宽应结合板的承载力和经济性设计，垂直预应力的肋宽主要考虑板的构造。
2.2肋间距对预应力现浇楼盖的影响
随着空心板的发展，板内填充体的选择也更多元化，在其他条件不变的情况下，不同大小的填充体对空心板的整体性和空心率有明显的影响。对此，在垂直预应力方向采取不同肋间距进行有限元模拟，从而确定既满足空心板整体性也满足空心率的填充体大小。肋间距分别取450mm、700mm、1000mm、1300mm、1750mm。通过有限元计算分析，将在不同肋间距的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.3并绘图2.4。
从表2.3和图2.4可知：
随着垂直预应力方向的肋间距增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐增大。肋间距在450mm增大到1000mm过程中，板的最大挠度从32.11mm增大到33.66mm，挠度增大了4.8%，当肋间距增大到1750mm时，板的最大挠度增大了24.2%;板的最大拉应力变化规律与最大挠度相同，前期仅增大了10.1%，当肋间距增大到1750mm时，板的最大拉应力增大了56.2%。预应力现浇空心楼盖的空心率在这个过程中仅增大了18.9%。
从有限元计算分析中可以发现，当肋间距过大时，即填充体的尺寸较大的时候，会对板产生较大的变形和拉应力的增加，但经济性没有太多变化。因此，肋间距取值范围可在500～1000mm。
2.3板厚对预应力现浇楼盖的影响
预应力现浇空心楼盖的底板相较于普通混凝土空心楼盖更薄一些，但当建筑跨度过大时，需要增大一定的底板厚度提高承载力，同时底板厚度过大会增加自重，不利于整体的稳定性。对此，在不改变其他条件下，设计板厚为0、30mm、50mm、80mm、100mm、120mm进行有限元计算分析，将在不同底板厚的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.4并绘图2.5。
从表2.4和图2.5可知：
随着板底厚度增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐减小。板的最大挠度和最大拉应力随着底板厚度的增大，变化缓慢。底板厚度在0mm增大到120mm的过程中，板的最大挠度减小了9.6%，板的最大拉应力减小了12.0%。预应力现浇空心楼盖的空心率在这个过程中从43.90%降低到36.40%，降幅为17.1%。
从有限元计算分析中可以发现，当底板厚度为0时，预应力现浇空心楼盖与密肋交叉梁板一致，此时的板变形和拉应力都处于最大，显示了空心楼盖的优越性。底板厚度越薄楼盖空心率越大，即经济性越好，对此，在考虑楼盖整体刚度的基础上底板厚度可取值为0～80mm。
3.施工工艺
根据上述计算推荐取值，结合项目特点，箱体上下现浇混凝土厚度分别设计为80mm和70mm，腹肋宽度为120mm和100mm。预应力现浇空心楼盖分别为300mm厚和350mm厚，采用BDF薄壁箱体填充。BDF薄壁箱体的规格共4种，分别为600×600×150mm、300×600×150mm、600×600×200mm、300×600×200mm，如图3.1所示。
3.1工艺流程
楼盖支模架及模板施工→实心区域、框架梁、肋梁等定位放线→铺设下层板板底钢筋，绑扎肋梁钢筋，管线敷设→铺设预应力筋定位马凳→抗浮锚固，摆放箱体底部马凳→摆放BDF填充体，水平定位，加固绑扎→铺设上层板钢筋→隐蔽验收→浇筑混凝土→混凝土强度达到设计要求后进行预应力筋张拉并封堵→混凝土养护。
3.2 BDF薄壁箱体安装技术
现浇空心楼盖空心腔体选用BDF薄壁箱体，箱体设计规定，预制箱体与设计要求的边长及高度差不能超过±5mm，表面平整度允许最大偏差不超过5mm，两对角线长度差不超过10mm;在箱体中部预留设直径为120mm的孔洞。
为保证BDF薄壁箱体质量，在预设的BDF薄壁箱体堆放的现场和塔吊旋转半径内，场地应保持坚实平整洁净。将BDF薄壁箱体按规格型号分类平卧叠层堆放，叠堆两端头应各留有不少于800mm宽的通道。在堆放吊运过程中宜采用专门的网兜吊运BDF薄壁箱体，严禁用缆绳直接绑扎箱体方箱进行吊运。BDF薄壁箱体被吊至安装楼层后逐个检查并应及时排放，不宜再叠层堆放。对有可能漏入混凝土物料者，须进行封补、填塞，然后方可入模。预埋水电管线过程中应提前根据方箱位置进行布线平衡，不得出现三条及以上的预埋管。
楼板模板在施工完成后，根據BDF薄壁箱体布置图在模板上对肋、框架梁、肋梁、预留预埋等位置进行定位划线。要求BDF薄壁箱体距框架梁应大于50mm，与柱边间距不小于350mm，若有柱帽则距柱帽边不可小于350mm。为达到BDF薄壁箱体的抗浮要求，在满足上层钢筋与箱体之间需要有15mm的保护层基础上进行抗浮计算设置，采用双固定原则布置箱体。
根据抗浮计算结果，在每个箱体边侧中点设置一个抗浮点，若有抗浮方管，则在靠近方管1/3处设置一个抗浮点，如图3.2所示。
先对下层钢筋按600～700mm间距进行固定，用手电钻对模板进行钻洞，然后用14#铁丝绑扎到脚手架或支模方木上，垂直竖向拧紧拉直，不允许斜拉，拧紧至铁丝无法水平移动为拧紧标准，空余2～3mm的弹性空间以便施工时工人踩踏后可能会导致铁丝松动。为保证钻孔的质量，根据非预应力筋布置判断肋梁位置进行钻洞。 根据布置图设计将BDF薄壁箱体进行定位安放，為确保下翼缘厚度，根据BDF薄壁箱体上浮控制尺寸选用相应高度的马凳。在每个BDF薄壁箱体下部设置四个马凳，当BDF薄壁箱体布置完成后，用16#铁丝与下部钢筋进行绑扎固定，确保马凳与箱体紧密结合。考虑到预应力筋布置高度与箱体高度在同一范围内，若仅通过马凳同时确定BDF薄壁箱体和预应力筋位置易造成两者相互挤压，对箱体造成损坏，因此在预应力梁上设计角钢定位支撑件，通过角钢固定预应力筋位置，确保预应力筋与箱体的间距，保证BDF薄壁箱体避免预应力筋挤压造成破损。在BDF薄壁箱体顶两侧搁置2根抗浮方管，同样在每个内模的肋处采用双股16#铁丝对此抗浮方管进行垂直固定，不允许斜拉，拧紧至铁丝无法水平移动为拧紧标准，空余2～3mm的弹性空间以便施工时工人踩踏后可能会导致铁丝松动，如图3.3所示。
BDF薄壁箱体底部的预留水电线管盒应按放线位置预埋，为减少其对楼盖断面的削弱，预埋管线盒应尽可能布置在肋间位置，预埋管线盒的连结节点亦应布置在现浇混凝土空心楼盖肋梁处，竖向穿楼板管道宜先预埋套管。必要时采用不同规格的BDF薄壁箱体让出管线位置。此外，不在后浇带处设置箱体，用混凝土进行浇筑。如图3.4所示。
3.3 混凝土浇筑
选用坍落度在180mm以上的混凝土进行箱体浇筑，为保证混凝土充满BDF薄壁箱体底部空间，浇筑过程中用振捣器振捣且同步布料，避免混凝土内部存在气囊或气泡。
浇筑时从箱体周边的肋间加料，通过混凝土自由流动成型，待箱体中心孔洞中的混凝土满起即可。浇筑过程中安排钢筋工和箱体安装工人跟随，以便及时修补、调整钢筋和BDF薄壁箱体，安排专人对支模架进行看护。
浇筑BDF薄壁箱体混凝土空心楼盖时，混凝土选用的粗骨料最大粒径需根据内模形式、箱模底部混凝土厚度、腹肋宽度和混凝土浇筑设备的具体要求确定，不大于空心楼板肋宽的1/2和空腔底部板厚的1/2，本工程石子粒径控制在5～25mm。用直径35mm的振捣棒在浇筑过程中随时振捣，但不可将振捣棒触碰到BDF薄壁箱体振捣。振捣棒在肋间的移动间距不得大于600mm，肋间振捣至中间空洞混凝土满起后，对中间120mm宽的孔道混凝土进行振捣，以减小振捣间距，确保底层混凝土的流动和密实性。浇筑砼时必须快插慢拔，振捣棒须插到楼板底模板上口20mm左右为止（根据结构布置分区浇筑，先将周边梁及箱体底部浇筑完毕，再浇筑箱体上部混凝土）。同时，需要注意BDF薄壁箱体是否出现上浮，特别是靠近梁边的BDF薄壁箱体，如有上浮，需立即停止混凝土浇筑，调整后再继续浇筑。待混凝土浇筑完成后其终凝强度达到1.2N/mm?后，方可上人继续作业。
3.4 质量控制措施
本工程空心楼盖支模架采用钢管支模架，支模架的立杆间距控制在1.2m以内，水平横杆步距不超过1.5m;采用十字扣件连接支撑楼盖底模的水平横杆与竖向撑杆时，加设保险附扣;模板底部木龙骨间距为0.2m。根据设计要求，当楼盖底模长向跨度超过4m时，模板起拱高度为跨度的2‰。预应力现浇混凝土空心楼盖的拆模时间和梁板结构的拆模要求一致，即楼盖跨度不超过8m时，楼该混凝土强度应达到设计强度等级的75%方可拆除底模;当楼盖跨度超过8m，混凝土强度等级要达到设计强度等级的100%才可拆除底模。
4.小结
现浇空心楼盖施工技术结合预应力施工技术，不仅是对大跨空间建筑的进一步延展，更有效解决了大跨结构的裂缝产生和变形问题，但这让施工变得更为复杂，尤其是对箱体而言。在本工程施工工艺中，结合有限元软件对肋宽、肋间距和底板厚度三个构造因素的计算分析结果，对BDF薄壁方箱地下预应力空心楼盖施工技术进行了优化设计。
通过箱体布置前对下层钢筋等距固定及箱体布置后将箱体和马凳与下层钢筋固定方式，有效解决了其上浮问题。在解决预应力筋布置张拉过程中可能造成对BDF薄壁箱体挤压破损问题上，设置角钢定位支撑件，严格控制预应力筋与箱体间距。
施工过程中通过控制模板的安装和拆卸工序进一步保证了BDF薄壁方箱地下预应力空心楼盖的施工质量，大大节约了混凝土的用量，有效降低了楼盖的自重，创造了巨大的经济效益，是对预应力现浇空心楼盖施工技术在大跨地下空间应用的一次重要示范。
参考文献
[1]余宇.现浇预应力空心楼盖极限承载力合理计算方法的研究[D].中南大学，2009.
[2]唐昭青.薄壁箱体现浇混凝土空心楼盖的理论分析与研究[D].湖南大学，2007.
[3]王新龙.预应力轻质填充体组合空心楼盖施工技术的研究与应用——中国土木工程学会2017年学术年会论文集[C].2017.
关键词：预应力、现浇空心楼盖、BDF薄壁箱体、有限元分析、抗浮
随着社会水平的提高，我国现代建筑发展呈现出个性化的特征，大空间、大跨度建筑逐渐成为建筑业的主流选择。在现浇钢筋混凝土空心楼盖推广应用于地下空间的超长混凝土结构中，如何在扩大楼板跨度的基础上控制裂缝的产生和发展成为了设计人员和业主的焦点。有关研究指出[1]，混凝土构件施加预应力可以有效解决混凝土抗拉能力弱的问题，提高混凝土构件的抗裂性和刚度。混凝土的疲劳破坏通常是由于钢筋疲劳损坏导致，通过施加预应力可有效降低钢筋应力循环幅度，从而减小构件在荷载作用下的裂缝和变形发展，增强混凝土结构的耐久性。唐昭青[2]在研究中指出预应力技术与现浇无梁楼盖相结合的施工跨度比非预应力楼盖多50%～100%且抗震性能显著提高。因此，预应力现浇钢筋混凝土空心楼盖技术可在扩大跨度的基础上有效解决大跨空间结构随着时间发展可能出现的裂缝和变形问题。
在《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》中规定了空心楼盖的构造参数的最小值，但缺乏保证工程经济性和工程质量的具体规定，可利用有限元软件对预应力现浇空心楼盖进行数值模拟，通过控制变量法分析肋宽、肋间距和板厚对楼盖整体性和经济性的影响。
BDF薄壁箱体作为一种性能优良、质量稳定的填充体可有效解决其他填充体单向受力或易碎裂的问题。由于箱体本身质量较轻且存在预应力筋的影响，在BDF薄壁箱体布置过程中如何在满足楼盖整体刚度和经济性的条件下，解决箱体限位、上浮和预应力布置张拉过程中可能造成的挤压问题，成为保证BDF薄壁箱体空心楼盖施工质量的重中之重。
1.工程概况
南京仙林金鹰购物中心项目位于南京市仙林区学海路以西、杉湖西路以北，总用地面积32053.1㎡，总建筑面积约121718.66㎡。地下室两层，地下建筑面积54424.89㎡，负一层用作商业和车库，负二层用作设备用房、车库及部分战时人防。地上四层商业，地上建筑面积67293.77㎡，采用框架结构。本工程在地下室负二层顶板处采用了现浇预应力BDF空心楼板。
2.预应力现浇空心楼盖构造参数分析
设计简化模型，如图2.1。该模型长×宽×厚为9100×6000×800mm，填充体等截面尺寸布置11×5个。将预应力通过等效模拟法施加到板上，左、下边支约束，楼板取10kN/m2，活载取4kN/m2。采用C40混凝土，主筋为HRB400，箍筋用HPB235。楼板的混凝土保护层厚度取15mm，柱和梁取30mm。
2.1肋宽对预应力现浇空心楼盖的影响
肋宽分为顺预应力和垂直预应力两个方向，不同方向的肋宽大小对预应力现浇空心楼盖的影响不同，因此将在不改变其他构造参数的条件下，分别从顺预应力和垂直预应力两个方向考虑肋宽的影响。
2.1.1顺预应力肋宽影响
顺预应力方向肋宽分别设置为150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm。通过有限元计算分析，将在不同肋宽下板的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.1并绘图2.2。
从表2.1和图2.2可知：
随着顺预应力肋宽的增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐降低。板的最大挠度和空心率随着顺预应力肋宽的增大近似成正比降低;板的最大拉应力随着顺预应力肋宽的增大近似成反比降降低。
顺预应力肋宽在150mm增大到400mm过程中，板的最大挠度从41.02mm降低到30.00mm，挠度减小了26.9%，顺预应力肋宽增大250mm后，板的变形明显减小了，但仅增大50mm的肋宽，板的最大变形仅减小5%。板的最大拉应力从19.21N/mm?降低到13.34N/mm?，降幅为30.6%，在改变顺预应力肋宽的条件下，增大肋宽有利于最大主应力的降低。顺预应力肋宽为150mm时，预应力现浇空心楼盖的空心率为49.2%，当肋宽增大到400mm时，空心率为31.3%，降幅为36.4%;随着顺预应力肋宽的增大，空心率显著减小。在上述有限元计算分析的基础上考虑工程经济性，顺预应力肋宽可取150～300mm。
2.1.2垂直预应力肋宽影响
垂直预应力方向肋宽分别设置为80mm、100mm、120mm、150mm、180mm、200mm。通过有限元计算分析，将在垂直预应力不同肋宽下板的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.2并绘图2.3。
從表2.2和图2.3可知：
随着垂直预应力肋宽的增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐降低。板的空心率随着垂直预应力肋宽的增大近似成正比降降低;板的最大挠度和最大拉应力在垂直预应力的肋宽为200mm时显著减小，形成突变。
垂直预应力肋宽在80mm增大到180mm过程中，板的最大挠度从35.21mm降低到29.96mm，挠度减小了14.9%;当肋宽为200mm时，板的最大挠度为26.55mm，相较于初始挠度降低了24.6%。板的最大拉应力从15.92 N/mm?降低到12.74N/mm?，降幅为20.0%，当肋宽为200mm时，板的最大拉应力为12.02N/mm?，相较于初始拉应力降低了24.5%。垂直预应力肋宽为80mm时，预应力现浇空心楼盖的空心率为38.7%，当肋宽增大到200时，空心率为34.9%，降幅为9.8%。 在上述计算分析中，肋宽从80mm到180mm的过程中，每增加20mm的肋宽，板的最大挠度平均减小3%，当肋宽从180mm增大到200mm时，板的最大挠度减小了9.7%;板的最大拉应力在肋宽80mm到180mm之间每增加20mm减小4%，当肋宽从180mm增大到200mm时，板的最大拉应力减小了4.6%;每增加20mm的肋宽，空心率仅变化1.6%。相较而言，垂直预应力方向肋宽的大小对板的最大挠度影响显著。在上述有限元计算分析的基础上考虑工程经济性，垂直预应力肋宽可取80～120mm。
通过有限元计算分析，顺预应力的肋宽对预应力现浇空心楼盖的拉应力和空心率有明显的影响，垂直预应力的肋宽对预应力现浇空心楼盖的变形有显著的影响。在施工设计中，顺预应力方向的肋宽应结合板的承载力和经济性设计，垂直预应力的肋宽主要考虑板的构造。
2.2肋间距对预应力现浇楼盖的影响
随着空心板的发展，板内填充体的选择也更多元化，在其他条件不变的情况下，不同大小的填充体对空心板的整体性和空心率有明显的影响。对此，在垂直预应力方向采取不同肋间距进行有限元模拟，从而确定既满足空心板整体性也满足空心率的填充体大小。肋间距分别取450mm、700mm、1000mm、1300mm、1750mm。通过有限元计算分析，将在不同肋间距的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.3并绘图2.4。
从表2.3和图2.4可知：
随着垂直预应力方向的肋间距增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐增大。肋间距在450mm增大到1000mm过程中，板的最大挠度从32.11mm增大到33.66mm，挠度增大了4.8%，当肋间距增大到1750mm时，板的最大挠度增大了24.2%;板的最大拉应力变化规律与最大挠度相同，前期仅增大了10.1%，当肋间距增大到1750mm时，板的最大拉应力增大了56.2%。预应力现浇空心楼盖的空心率在这个过程中仅增大了18.9%。
从有限元计算分析中可以发现，当肋间距过大时，即填充体的尺寸较大的时候，会对板产生较大的变形和拉应力的增加，但经济性没有太多变化。因此，肋间距取值范围可在500～1000mm。
2.3板厚对预应力现浇楼盖的影响
预应力现浇空心楼盖的底板相较于普通混凝土空心楼盖更薄一些，但当建筑跨度过大时，需要增大一定的底板厚度提高承载力，同时底板厚度过大会增加自重，不利于整体的稳定性。对此，在不改变其他条件下，设计板厚为0、30mm、50mm、80mm、100mm、120mm进行有限元计算分析，将在不同底板厚的最大挠度、拉应力和空心率列入表2.4并绘图2.5。
从表2.4和图2.5可知：
随着板底厚度增大，板的最大挠度、拉应力和空心率都逐渐减小。板的最大挠度和最大拉应力随着底板厚度的增大，变化缓慢。底板厚度在0mm增大到120mm的过程中，板的最大挠度减小了9.6%，板的最大拉应力减小了12.0%。预应力现浇空心楼盖的空心率在这个过程中从43.90%降低到36.40%，降幅为17.1%。
从有限元计算分析中可以发现，当底板厚度为0时，预应力现浇空心楼盖与密肋交叉梁板一致，此时的板变形和拉应力都处于最大，显示了空心楼盖的优越性。底板厚度越薄楼盖空心率越大，即经济性越好，对此，在考虑楼盖整体刚度的基础上底板厚度可取值为0～80mm。
3.施工工艺
根据上述计算推荐取值，结合项目特点，箱体上下现浇混凝土厚度分别设计为80mm和70mm，腹肋宽度为120mm和100mm。预应力现浇空心楼盖分别为300mm厚和350mm厚，采用BDF薄壁箱体填充。BDF薄壁箱体的规格共4种，分别为600×600×150mm、300×600×150mm、600×600×200mm、300×600×200mm，如图3.1所示。
3.1工艺流程
楼盖支模架及模板施工→实心区域、框架梁、肋梁等定位放线→铺设下层板板底钢筋，绑扎肋梁钢筋，管线敷设→铺设预应力筋定位马凳→抗浮锚固，摆放箱体底部马凳→摆放BDF填充体，水平定位，加固绑扎→铺设上层板钢筋→隐蔽验收→浇筑混凝土→混凝土强度达到设计要求后进行预应力筋张拉并封堵→混凝土养护。
3.2 BDF薄壁箱体安装技术
现浇空心楼盖空心腔体选用BDF薄壁箱体，箱体设计规定，预制箱体与设计要求的边长及高度差不能超过±5mm，表面平整度允许最大偏差不超过5mm，两对角线长度差不超过10mm;在箱体中部预留设直径为120mm的孔洞。
为保证BDF薄壁箱体质量，在预设的BDF薄壁箱体堆放的现场和塔吊旋转半径内，场地应保持坚实平整洁净。将BDF薄壁箱体按规格型号分类平卧叠层堆放，叠堆两端头应各留有不少于800mm宽的通道。在堆放吊运过程中宜采用专门的网兜吊运BDF薄壁箱体，严禁用缆绳直接绑扎箱体方箱进行吊运。BDF薄壁箱体被吊至安装楼层后逐个检查并应及时排放，不宜再叠层堆放。对有可能漏入混凝土物料者，须进行封补、填塞，然后方可入模。预埋水电管线过程中应提前根据方箱位置进行布线平衡，不得出现三条及以上的预埋管。
楼板模板在施工完成后，根據BDF薄壁箱体布置图在模板上对肋、框架梁、肋梁、预留预埋等位置进行定位划线。要求BDF薄壁箱体距框架梁应大于50mm，与柱边间距不小于350mm，若有柱帽则距柱帽边不可小于350mm。为达到BDF薄壁箱体的抗浮要求，在满足上层钢筋与箱体之间需要有15mm的保护层基础上进行抗浮计算设置，采用双固定原则布置箱体。
根据抗浮计算结果，在每个箱体边侧中点设置一个抗浮点，若有抗浮方管，则在靠近方管1/3处设置一个抗浮点，如图3.2所示。
先对下层钢筋按600～700mm间距进行固定，用手电钻对模板进行钻洞，然后用14#铁丝绑扎到脚手架或支模方木上，垂直竖向拧紧拉直，不允许斜拉，拧紧至铁丝无法水平移动为拧紧标准，空余2～3mm的弹性空间以便施工时工人踩踏后可能会导致铁丝松动。为保证钻孔的质量，根据非预应力筋布置判断肋梁位置进行钻洞。 根据布置图设计将BDF薄壁箱体进行定位安放，為确保下翼缘厚度，根据BDF薄壁箱体上浮控制尺寸选用相应高度的马凳。在每个BDF薄壁箱体下部设置四个马凳，当BDF薄壁箱体布置完成后，用16#铁丝与下部钢筋进行绑扎固定，确保马凳与箱体紧密结合。考虑到预应力筋布置高度与箱体高度在同一范围内，若仅通过马凳同时确定BDF薄壁箱体和预应力筋位置易造成两者相互挤压，对箱体造成损坏，因此在预应力梁上设计角钢定位支撑件，通过角钢固定预应力筋位置，确保预应力筋与箱体的间距，保证BDF薄壁箱体避免预应力筋挤压造成破损。在BDF薄壁箱体顶两侧搁置2根抗浮方管，同样在每个内模的肋处采用双股16#铁丝对此抗浮方管进行垂直固定，不允许斜拉，拧紧至铁丝无法水平移动为拧紧标准，空余2～3mm的弹性空间以便施工时工人踩踏后可能会导致铁丝松动，如图3.3所示。
BDF薄壁箱体底部的预留水电线管盒应按放线位置预埋，为减少其对楼盖断面的削弱，预埋管线盒应尽可能布置在肋间位置，预埋管线盒的连结节点亦应布置在现浇混凝土空心楼盖肋梁处，竖向穿楼板管道宜先预埋套管。必要时采用不同规格的BDF薄壁箱体让出管线位置。此外，不在后浇带处设置箱体，用混凝土进行浇筑。如图3.4所示。
3.3 混凝土浇筑
选用坍落度在180mm以上的混凝土进行箱体浇筑，为保证混凝土充满BDF薄壁箱体底部空间，浇筑过程中用振捣器振捣且同步布料，避免混凝土内部存在气囊或气泡。
浇筑时从箱体周边的肋间加料，通过混凝土自由流动成型，待箱体中心孔洞中的混凝土满起即可。浇筑过程中安排钢筋工和箱体安装工人跟随，以便及时修补、调整钢筋和BDF薄壁箱体，安排专人对支模架进行看护。
浇筑BDF薄壁箱体混凝土空心楼盖时，混凝土选用的粗骨料最大粒径需根据内模形式、箱模底部混凝土厚度、腹肋宽度和混凝土浇筑设备的具体要求确定，不大于空心楼板肋宽的1/2和空腔底部板厚的1/2，本工程石子粒径控制在5～25mm。用直径35mm的振捣棒在浇筑过程中随时振捣，但不可将振捣棒触碰到BDF薄壁箱体振捣。振捣棒在肋间的移动间距不得大于600mm，肋间振捣至中间空洞混凝土满起后，对中间120mm宽的孔道混凝土进行振捣，以减小振捣间距，确保底层混凝土的流动和密实性。浇筑砼时必须快插慢拔，振捣棒须插到楼板底模板上口20mm左右为止（根据结构布置分区浇筑，先将周边梁及箱体底部浇筑完毕，再浇筑箱体上部混凝土）。同时，需要注意BDF薄壁箱体是否出现上浮，特别是靠近梁边的BDF薄壁箱体，如有上浮，需立即停止混凝土浇筑，调整后再继续浇筑。待混凝土浇筑完成后其终凝强度达到1.2N/mm?后，方可上人继续作业。
3.4 质量控制措施
本工程空心楼盖支模架采用钢管支模架，支模架的立杆间距控制在1.2m以内，水平横杆步距不超过1.5m;采用十字扣件连接支撑楼盖底模的水平横杆与竖向撑杆时，加设保险附扣;模板底部木龙骨间距为0.2m。根据设计要求，当楼盖底模长向跨度超过4m时，模板起拱高度为跨度的2‰。预应力现浇混凝土空心楼盖的拆模时间和梁板结构的拆模要求一致，即楼盖跨度不超过8m时，楼该混凝土强度应达到设计强度等级的75%方可拆除底模;当楼盖跨度超过8m，混凝土强度等级要达到设计强度等级的100%才可拆除底模。
4.小结
现浇空心楼盖施工技术结合预应力施工技术，不仅是对大跨空间建筑的进一步延展，更有效解决了大跨结构的裂缝产生和变形问题，但这让施工变得更为复杂，尤其是对箱体而言。在本工程施工工艺中，结合有限元软件对肋宽、肋间距和底板厚度三个构造因素的计算分析结果，对BDF薄壁方箱地下预应力空心楼盖施工技术进行了优化设计。
通过箱体布置前对下层钢筋等距固定及箱体布置后将箱体和马凳与下层钢筋固定方式，有效解决了其上浮问题。在解决预应力筋布置张拉过程中可能造成对BDF薄壁箱体挤压破损问题上，设置角钢定位支撑件，严格控制预应力筋与箱体间距。
施工过程中通过控制模板的安装和拆卸工序进一步保证了BDF薄壁方箱地下预应力空心楼盖的施工质量，大大节约了混凝土的用量，有效降低了楼盖的自重，创造了巨大的经济效益，是对预应力现浇空心楼盖施工技术在大跨地下空间应用的一次重要示范。
参考文献
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