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技术文章

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。

作者:BICP银泰建构
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适用场景

技术文章高层楼盖选型、结构方案比选、预应力混凝土楼盖、钢结构楼盖、钢-混凝土组合楼盖、混合结构
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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。

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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。
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怎么核对

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。

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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
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相关产品和资料

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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。

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