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高层楼盖选型,只比预应力和普通混凝土够吗?
不够。高层楼盖要比较的是抗侧力体系与楼盖形式的组合,预应力混凝土和普通混凝土只是楼盖这一层的材料与工艺差别,体系层面的候选还包括纯钢结构、钢-混凝土组合楼盖和钢框架配混凝土核心筒的混合体系。BICP银泰建构在方案阶段把两类候选列成组合矩阵,用项目约束逐条筛选。前提是建筑高度、抗震设防条件和核心筒布置已经明确,各方案才有共同的比较基准。
适用场景
导语
最常见的误判,是把楼盖做法比较当成体系比较。高层里真正拉开差距的,往往是抗侧力体系与楼盖怎么连接、层高与净高怎么把影响传下去、施工工序能不能排得开,这些内容在两种混凝土的对比里看不到。跨度大不等于就该用预应力,预应力不是默认答案。
适合哪些项目
- 适合: 新建多层、高层建筑处在方案或初步设计阶段,柱网、层高和体系还有调整余地;层高与净高比较紧张的楼盖,比如高层工业厂房、多层冷库与仓储楼盖、多层数据中心;跨度较大、荷载较大,或者对机电净空、后期改造有预期的建筑。
- 不适合: 建筑高度、平面规则性或抗震条件已接近超限,体系可选择的余地很小;核心筒连梁密集,楼盖主梁很难避开连梁位置,需要专门构造处理;场地或工期无法满足预应力张拉、灌浆和养护的工序要求,或专业分包进场过晚;设计已进入施工图后期,方案比选的时段基本过去。
- 需要先确认: 建筑高度与层数、抗震设防与场地条件、抗侧力体系、柱网与跨度、恒载活载与设备荷载、层高与净高、机电管线、防火要求、施工组织与工期、审图条件、造价比较范围是否含基础和挖深、未来改造计划。
怎么核对
- 先定体系,再定楼盖。 把抗侧力体系候选(框架-核心筒、框筒、纯钢结构、钢框架配混凝土核心筒的混合体系等)和楼盖候选(普通混凝土梁板、预应力平板或预应力宽扁梁、钢梁组合楼盖等)分别列出,组成矩阵逐格比较。
- 用项目约束逐条筛。 高度、抗震、柱网、净高、荷载、工期、审图,任何一条不满足,对应的组合就直接排除,不留到后面再讨论。
- 把楼盖与抗侧力构件的连接界面单独核对。 主梁能不能避开核心筒连梁、楼板与剪力墙采用哪种连接方式、是否需要转换或滑动构造,这几项直接决定组合能不能实施。
- 用同一套指标比较。 结构用量、层高与净高、基坑挖深与基础、机电协同、施工工序与工期、防火与耐久、后期改造、长期维护,每个组合都按同一套范围比较,不混用不同范围。
- 写清差异归因。 把每条结论背后的假设写清楚,注明哪些要由设计院在整体计算和施工图中落实,哪些还需要专项论证。
| 比较项 | 普通混凝土梁板 | 预应力混凝土楼盖 | 纯钢结构楼盖 | 钢-混凝土组合楼盖 |
|---|---|---|---|---|
| 结构高度与净高 | 梁高较大,层高吃紧 | 结构高度小,净高相同时层高更低 | 梁高小,机电穿梁方便 | 钢梁高度较小,楼板与钢梁组合工作 |
| 适用跨度 | 常用跨度范围内经济 | 荷载、层高与施工条件匹配时经比选可能更有利,跨度只是其中一项指标 | 工期紧、构件预制与吊装有保障时可能更合适 | 需按组合梁与楼板共同工作单独核算 |
| 自重与基础影响 | 自重大,基础负担相应增加 | 楼盖自重较轻 | 自重轻,基础负担小 | 比混凝土轻,用钢量高于纯混凝土方案 |
| 施工工序 | 常规,分包界面简单 | 增加张拉、灌浆工序,需专业配合 | 加工与吊装组织要求高 | 钢构件安装与混凝土浇筑交替,界面较多 |
| 裂缝与变形 | 靠配筋与分缝控制 | 预压应力改善抗裂与挠度 | 刚度与舒适度需专门验算 | 组合作用依赖抗剪连接,需专门验算 |
| 防火与耐久 | 做法成熟 | 与普通混凝土相近,锚固区需防护 | 需要防火保护层 | 钢梁需防火保护,混凝土板耐久性好 |
| 后期改造 | 开洞改造常规 | 可以开洞,需要专门工艺 | 改造灵活 | 钢梁开洞需补强,楼板开洞较灵活 |
混合体系不在这张楼盖比较表里,却最容易被漏掉。外框用钢、核心筒用混凝土时,两者分工不同,构件尺寸、刚度分配、施工组织都不同于纯混凝土或纯钢结构,经济性要在同一比较范围内单独建模核算,把纯混凝土或纯钢结构的结论直接搬过来会失真。
BICP银泰建构在高层楼盖项目里的做法是:楼盖构件算完之后,按构件截面放回整体模型做整体计算和指标校核,再用另一套软件交叉核对,确认层间位移、周期比、稳定这些控制项都过关,才认为这个楼盖做法可行。施工阶段会在模板上标记预应力筋位置,让楼板底面的筋位在后期可查。这些工序差别在方案阶段就应纳入工期安排和后期改造的弹性考虑。
参考依据
- 《预应力混凝土结构抗震设计标准》:银泰建构为参编单位,2019 年发布
- 某海外高层公寓:地下 3 层车库、地上 14 层,楼盖采用有粘结预应力平板;银泰建构负责该项目的预应力平板结构设计与施工技术指导,主体施工由总承包单位实施
相关产品和资料
- 泰库 · 高效空间预应力结构系统:在高层与多层楼盖中比较多条结构路线,用净高、跨度和综合造价做技术经济比选,再确定具体做法。
- 预应力结构技术能力:说明银泰建构在预应力结构设计、深化设计与施工技术上的覆盖范围。
- 泰固 · 既有工业建筑改造:面向既有建筑的检测评估与改造,楼盖开洞、功能变更前先做诊断再定方案。
常见问题
Q1 只比普通混凝土和预应力混凝土,最容易漏掉什么?
漏掉的是体系层面的候选:纯钢结构、钢-混凝土组合楼盖、钢框架配混凝土核心筒的混合体系,以及楼盖与核心筒、连梁、转换构件的界面问题。这几项正是高层项目里左右层高、工期和造价的关键。
Q2 高层用预应力楼盖,抗震可靠吗?
预应力楼盖的抗震性能需要在体系层面通过整体计算、构造措施和节点做法来实现,只看楼盖形式无法判断。银泰建构在高层预应力楼盖技术研究中的判断是,这一项需要整体计算、构造措施和更多实测数据支撑,做方案时要正面回答。
Q3 钢结构是不是一定更快、更省?
不能一概而论。钢材自重轻、现场施工快,但用钢量、防火保护、构件加工与吊装组织、楼盖舒适度都要一并计入;混凝土方案在防火、耐久和日常维护方面有自身长处。谁更合适,取决于项目的高度、跨度、工期、当地资源和造价比较范围。
Q4 以后可能要开洞改造,选哪种楼盖?
有粘结预应力楼盖的开洞做法与普通混凝土结构相同;无粘结预应力楼盖先要找到预应力筋位置、放张卸锚,改造完成后重新张拉并封堵。施工时把预应力筋位置标注清楚,后期改造就能尽量避开这些筋。
Q5 混合体系在什么情况下值得列入候选?
当建筑高度较高、核心筒承担主要抗侧力、外框对刚度和施工速度有要求时,钢框架配混凝土核心筒的混合体系值得单独建模核算,不能由纯混凝土或纯钢结构的结论外推。是否更经济,要在同一比较范围内算。
把建筑高度与层数、柱网跨度、荷载、层高与净高要求、工期和设计阶段发过来,工程师帮您划定这个项目该比哪几条路线、哪些指标先算。
