董雷鸣
（宁波市工程设计研究院，浙江，宁波，315012）
【摘 要】本文介绍现代建筑中混凝土叠合结构的应用目的、应用价值等，并通过具体的工程施工实例分析高效预应力混凝土叠合结构，评价其经济效果。
【关键词】混凝土叠合结构；高效预应力混凝土叠合结构；应用
随着建筑工程的发展，现代混凝土叠合结构得到了推广和应用，比如桥梁工程、水利工程以及港口工程等均有应用，研究这类建筑结构是目前国际建筑上的一个方向。本文深入探讨一下现代混凝土叠合结构在建筑中的应用。
1．现代混凝土叠合结构概述
混凝土叠合结构是一种组合结构，即在预制构件之上浇筑一层混凝土，从而形成的装配整体式结构，欧美国家将这种结构成为组合结构。20世纪初，国外就已经把混凝土叠合结构应用于桥梁建设上，之后开始发展为房屋建筑。而我国于20世纪50年代开始将混凝土叠合结构应用于民用和工业建筑之上。
传统常用的钢筋混凝土结构是整浇式的，整浇式钢筋混凝土结构虽然具有刚度大、整体性好等优点，但是与此同时也存在较多缺点，比如生产不易于工业化、施工周期较长、费木料多且费工较大，逐渐地整浇式钢筋混凝土结构被装配式钢筋混凝土结构取代。装配式钢筋混凝土结构虽然不受季节时间的限制，能缩短施工周期，可以提高构建的质量，节约钢材或者木料，然而，装配式钢筋混凝土结构抗渗性能较差，整体性较差，抗震性能不好，所以装配式钢筋混凝土多用于非震区。根据对比整浇式和装配式钢筋混凝土的优缺点不难发现二者各有所长，却各有弊端。在二者结构基础上，人们提出了混凝土叠合结构，即装配整体式结构形式。与整浇式钢筋混凝土和装配式钢筋混凝土结构相比，混凝土叠合结构具有抗震性能好、整体刚度好、施工简便、节省三材以及缩短工期等特点，因此其在建筑施工中常常用到。
2．现代混凝土叠合结构应用目的及应用价值
在现代建筑施工过程中，为了确保工程质量，有效控制施工成本，施工单位进行了深入地探讨研究，以我市城市综合开发公司建设项目为例，本项目采用预应力混凝土叠合技术，并努力探索现代高效的建筑结构形式。
在本项目的建设过程中广泛地采用了现代混凝土叠合结构，使得施工过程中节约了大量的模版和支撑投入，与此同时，降低了钢筋使用量，商品混凝土的使用量也减少了约55%，构建的生产工厂化模式大量地降低了施工现场作业量，最终施工人员量降低，劳动生产率得到了提高，其经济效益极其显著。
3．工程案例
某商业大厦总面积约3120m2，设计方案为28层的现浇钢筋混凝土框架剪刀墙结构，楼高约82 m2，柱网8.5m*8.5m。其中，原来设计方案中，楼盖结构为8.5m*8.5m单元，且使用6条交叉次梁，但是这样的设计虽然整体刚度适合、结构受力均匀，但因为模板制成用量过大、造价过高、工期较长，以及施工过程复杂等原因，最后将楼盖结构更改为现浇2m*2m的井子梁交叉楼盖，采用这种新型的楼盖结构，可以有效地避免上述缺点。
经过施工单位、方案设计者以及业主等方面对楼盖原设计结构的探讨，最终将原来的结构设计修改如下：
（1）保持原框架主梁、框架柱、剪刀墙截面尺寸以及配筋的不变动；
（2）保持原设计中楼盖板在等效厚度方面的刚度要求，满足原结构设计的抗震要求及整体刚度；
（3）在上述两点的要求上采用高效预应力叠合楼盖结构，达到强柱弱梁的抗震要求。
3.1钢筋混凝土叠合结构体系施工工艺
建筑施工过程中要注意叠合结构施工工艺，其中，楼（屋）面板预制工艺如图1，外墙工艺流程如图2，图3。
图3 外墙工艺流程
在建筑施工过程中，一方面要注意混凝土叠合结构的施工工艺，另一方面要注意现场的装配施工过程。叠合结构的施工现场不需要支模，但是却需要少量钢筋以及浇筑部分混凝土，这样可以加快施工进度、降低施工人员劳动强度，同时对周围环境影响较小。
3.2叠合结构体系中的关键技术问题
该建筑混凝土叠合结构体系中的关键技术问题主要包括振捣、堆放、运输、吊装以及墙体垂直度。振捣：在使用振捣棒振捣两侧预制墙板的混凝土时要考虑到振捣密实度是否能够保证，这种情况下可以选用自密实混凝土。堆放和运输：该建筑楼板及墙板是大板，因此对堆放及运输的要求比较高，所以要严格遵守JGJ1-91《装配式大板居住建筑设计和施工规程》。吊装：薄板的吊装要首先验算强度及裂缝，因此，预制楼（屋）面板尺寸受到限制。墙体垂直度：该建筑物较高，因此难以保证安装预制墙板垂直度，在这种情况下，对建筑施工就提出了很高的要求。
4．工程中高效预应力叠合结构工程特点
4.1高效预应力叠合结构的技术特点
采用高效预应力叠合楼盖结构尤其明显的技术有点。首先采用高效预应力叠合结构可以满足薄板和预制次梁使用高强度的钢丝作为预应力筋，这样可以节省很多钢材。同时，预制构件提前生产，极大地降低了施工过程中的湿作业，这样有效了降低了工程施工周期。最后与现浇的混凝土相比，预制构件质量有保证，且有较大的改观。
采用高效预应力叠合结构可以使得预制构件在简支的状态下便能够承受全部的恒载，虽然，简支状态正弯矩很大，但是采用高效预应力叠合结构，可以保证钢量的不增加。采用叠合结构之后，形成的连续结构，之后承受活荷载，这种情况下，支座容易发生负弯矩，而负弯矩值要比整浇连续结构少很多，这种情况下，负弯矩的筋用量则大大减少。所以说，采用叠合结构之后不仅发挥了连续梁和简支梁的优点，而且极大地避免了负弯矩筋在支座处的交叉重叠以及现浇连续结构负弯矩大于正弯矩的问题，同时也提高了混凝土的质量。
本项目工程总采用高效预应力叠合楼盖结构不仅具有以上优点，而且具有极大的经济效益：模板支撑节省约80%，混凝土节省约20%，钢材节省约60%，工程造价降低约10%。
4.2叠合结构的主要构造特点
（1）叠合板和主次梁之间的关系
一般来说，叠合板和主梁之间的连接距离要保证叠合板深入主梁里面不小于20mm，各个预应力筋深入主梁里面150mm。叠合办和次梁之间的连接，除了要满足以上要求之外，还要满足叠合梁宽减2%30mm之后的叠合面，且必须有富余的抗剪强度。
（2）预应力混凝土叠合楼板
楼面的荷载由现浇混凝土叠合层以及预制预应力混凝土薄板组合的楼板共同承载。现浇面可以做50mm至80mm的厚度，按照二次受力计算，板受力应该是预应力筋承载全部恒载后与活载之间产生的正弯矩，同时用非预应力筋承载活载产生的负弯矩，加上支座负弯矩配筋使用冷轧的变形钢筋，整个叠合楼板下来可以省去大量的刚才。预制板内的叠合板是叠合层构造钢筋。在预应力混凝土叠合楼板施工中，预应力混凝土薄板降低了工程造价，同时缩短了工期。
采用预应力混凝土叠合楼板一方面增加了叠合楼板现浇部分和预制部分之间的接触面，极大地增大了结构水平抗剪能力；另一方面预应力集中配置在雷部，利于水电管线以及预留洞口的布置。为了有效地保证现浇层和薄板板面之间的密切结合以及提升叠面水平抗剪能力，应该注意，在预应力带肋薄板表面制作凹凸大于4mm的人工粗糙面。
5．混凝土叠合结构在建筑中带来的经济效益
（1）建筑高度一定，采用预应力叠合楼盖设计，增大了房间的空间使用面积。每层楼净高增加30mm。
（2）两高和现有层高一定的情况下，与普通的混凝土结构相比，采用预应力混凝土叠合结构能节省混凝土约20%，节省钢材约50%，而且极大地降低了结构的自重。
（3）预应力叠合楼盖结构改善了建筑使用功能。梁高500mm情况下，预应力梁达到5.5m，跨高比11:1，这使得空间开阔、分隔灵活，便于用户根据自己需求布置建筑，这极大地改善了建筑使用功能。另外，预应力梁跨度虽大，但预应力的等效荷载平衡了大部分外荷载，这使得构建挠度小，受力性能却得到很好地改善。
6．结语
商业大厦采用了高效预应力混凝土叠合结构技术，使得该建筑高层空间得以扩大，同时降低了建筑层高的具体要求，价值施工简便、经济合理。根据本工程案例显示,现代混凝土叠合结构在建筑施工中能带来益处和经济效益，值得未来更深一步地研究应用。
参考文献：
[1]解毅，王艳.现代混凝土叠合结构在建筑中的应用[J].山西建筑.2009,35(34):80-81
[2]黄国勋，雷平.混凝土叠合原理在现浇梁施工中的应用[J].水运工程.2006(4):68-70
论文作者:董雷鸣
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/14
标签：叠合论文; 结构论文; 预应力论文; 混凝土论文; 楼盖论文; 弯矩论文; 高效论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;