地下室采用后張預應力無梁樓板的建議報告

引言

預應力混凝土技術是我國在“九五”計劃期間就在建筑業重 點采用和推廣項目，隨著建筑科技的不斷發展，預應力技術也取得了長足的進步，從結構設計理論和方法、材料和施工工藝、規范規程等方面均已成熟，應用日益普及，近年發展迅速。

1. 后張預應力混凝土結構的特點及應用

后張預應力混凝土是通過張拉預埋在混凝土中的預應力筋，使混凝土截面受到某種量值與分布的內壓力，以部分或全部抵消使用荷載產生的拉應力。預應力建立后，預應力筋受拉，混凝土受壓，組成一個自平衡系統。從實效上看，預應力提高了混凝土的抗拉能力，使得須帶裂縫工作的普通混凝土結構可以不開裂或裂縫寬度大大減小，從而提高了構件的抗裂度和剛度及耐久性，這是預應力混凝土結構重要的特點。

預應力鋼筋按照能否與混凝土產生粘結分為有粘結筋和無粘結筋。有粘結筋能充分發揮預應力筋的強度，無粘結筋施工方便，獲得廣泛使用，我國已建成的無粘結預應力混凝土工程面積逾1億㎡，預應力鋼筋耗量已占全世界的1/3。

大跨梁式結構采用后張預應力混凝土技術的優勢是眾所周知的。近年來，預應力無梁平板大量用于地下室，采用這種結構形式的初衷主要是減少地下室層高和埋深，并簡化施工，從而取得間接的綜合經濟效益，但在實踐中發現，有填土或人防的地下室樓蓋，部分地下室底板采用優化的預應力的無梁平板結構，其結構直接造價比普通梁板結構有較大降低，一般在每平米50～150元左右，當然造價的降低與前幾年預應力材料及體系價格走低、市場的成熟與蓬勃壯大也有直接的聯系。正因為這些直接和間接的可觀經濟效益，該結構型式受到地產商的青睞，短短幾年時間，在建筑工程中，后張預應力混凝土技術從傳統應用領域迅速向地下室傾斜，地域上從廣東、北京等應用較廣的地區向上海地區、湖南、江西、西安、天津等地蔓延，西南部分省市、內蒙也開始使用。

2. 預應力混凝土技術成熟，設計施工有章可循，結構安全可靠

預應力結構一直都是我國《混凝土結構設計規范》、《混凝土結構施工驗收規范》的重要組成部分，為適應現代預應力技術的發展，相繼頒布了《預應力混凝土結構設計建議》、《無粘結預應力混凝土結構技術規程》、《預應力混凝土結構抗震設計規程》、《建筑工程預應力施工規程》及預應力材料及體系方面的一系列標準，這些規范規程標準的出臺，使預應力混凝土技術更加成熟，設計施工有章可循，結構安全可靠。預應力混凝土結構在全世界已經使用近70年，無粘結預應力結構在美國也使用了近40年。

3. 地下室采用后張預應力混凝土平板樓蓋的必要性    

(1) 減少地下室埋深及基坑開挖深度的重要。南方地區地下水位較高，地表水豐富，近幾年連續發生了幾起由于抗浮不足引起結構局部損壞或整體破壞的事例，引起業內警覺。解決抗浮問題，固然可以用錨桿、抗拔樁這些被動措施，但成本高，降低地下室層高，減少水壓力是有效、經濟的辦法；降低層高，還可以減少外墻砼用量、土方量、防水材料、及支擋結構費用。

(2) 結構超長、防水、抗裂安全性的需要。由于地下室留結構縫會影響覆土景觀、容易漏水且難以根 治，還影響主體結構的埋深，因此近年所建住宅小區的地下室多為超長、連體結構，在混凝土收縮及溫差的影響下，抗裂安全性較低，雖然在材料及施工上可以采取一些措施，但現實上由于種種原因，在普通的民用建筑中，控制裂縫的一些措施往往難以落實。預應力是主動力，而且數值可調可控，與其他被動方法相比，對控制混凝土結構的中后期收縮及溫度裂縫更有效，可靠性更高，此外預應力筋可兼顧抵抗外力，因此也是經濟的方法，這已被眾多的工程實踐所證明。    ，

(3) 當主樓與地庫基礎類型不同時，由于結構平面外剛度較小，次內力較梁結構小，更適宜。  

4. 地下室采用后張預應力混凝土平板樓蓋的經濟性、采用預應力混凝土無梁平板結構可以降低樓面結構的造價，主要原因有：

(1) 普通鋼筋用量減少。因為：①預應力筋強度高，性價比高。預應力筋強度設計值1320Mpa，普通鋼筋HRB335、HRB400的強度設計值分別為300Mpa、360Mpa，其強度比值分別為4.4、3.67，而綜合單價之比大致為3～3.4；②同一條預應力筋在跨中作底筋而在支座又彎上做面筋，長度遠小于等量的普通鋼筋正負筋之和，使預應力筋的使用效率大大提高；③無梁板充分利用了混凝土的抗剪能力，較有梁結構箍筋用量省很多；④預應力結構強度和抗裂控制配筋是協調的，不需要為控制裂縫增加普通配筋，而普通混凝土結構地下室底面、露天或有填土的頂板頂面裂縫控制要求較高(一般裂縫寬度≤0.2mm)，為滿足裂縫寬度要求，(非人防區)普通結構配筋一般要增加配筋20％～25％左右。

(2)減少了預應力筋用量。在柱頭處加托板，使結構的斷面與彎矩圖較充分地協調，減少了預應力筋用量。

(3)模板及混凝土用量較普通梁板結構少。這兩項減少抵消混凝土標號的提高影響后還有節省。

(4)地下室高度減少的間接效益。降低結構高度從而降低了地下室層高，可以減少內外墻及柱混凝土用量、土方量、防水材料、支擋結構及抗拔樁費用，按照經驗，層高每減少100mm，無抗拔樁時節省5～8元／㎡，有抗拔樁時節省30～40元／㎡左右。

大量的工程實踐及對比分析表明，結構選型及設計合理的預應力無梁樓板結構已經不斷地改寫著無梁板結構比有梁板結構造價的傳統觀念。

5．預應力無梁樓板施工更方便，速度更快

普通鋼筋混凝土由混凝土和普通鋼筋構成，預應力混凝土是在普通鋼筋混凝土的基礎上，加入少量高強預應力鋼筋，置換出較多量的普通鋼筋。由于基本材料沒有變化，因此施工方法和過程基本是一樣的，只是增加了預應力筋鋪設和張拉工序。預應力工程量一般僅占總工程量的4％～8％。

采用預應力混凝土平板結構，施工進度可以加 快，這主要是因為：①預應力混凝土平板結構取消了許多梁，模板用量明顯減少，而且模板安裝簡單方便，節省時間；②采用預應力混凝土平板結構后，樓面結構的普通鋼筋用量將減少，而且減少的大多是綁扎費時費力的梁鋼筋，平板鋼筋綁扎快捷方便，預應力筋與普通鋼筋的綁扎可以交叉進行，節省時間；③當混凝土強度達到設計強度的75％時即可進行預應力筋的張拉，張拉過程中可以照常進行上一層樓面的施工。張拉完成后，即可拆除模板，而預應力張拉不占施工工期，節省了時間；④預應力結構后澆帶預留時間可相對短一點。大量工程實例表明，并不會因為采用了預應力而增加工期，相反，預應力平板的施工速度要快于一般的梁板體系，這與常規想象有很大的不同。

由于以上預應力無梁結構施工省人力、省模板及鋪材、模板周轉加 快、施工周期縮短(從而人工費用減少)的特點，有過體驗的土建施工單位，更樂于這種結構的施工。

6．預應力混凝土結構可以象普通結構一樣分期分塊施工或采用不同的結構形式

對于尺度較大的結構，預應力混凝土結構可以象普通結構一樣分期分塊施工，只需要在先施工的結構中埋入較短的無粘結預應力筋，待后澆帶澆注達到一定強度后張拉短筋連成整體即可。

預應力混凝土結構也可以象普通結構一樣有高差錯位，地庫部分用無梁板結構，高層部分利用室內外高差做梁板結構，以滿足結構規范的有關要求。

7．地下室底板采用預應力混凝土無梁板結構的優越性

對于地下水壓力較大的地下室底板，采用預應力混凝土無梁板結構，除具有頂板的上述優越性外，還可省去底梁磚模及地梁鋼筋工序及工程量，減少防水材料用量，明顯加 快施工進度。廣東地區多高層建筑地下室應用較多。多高層建筑筏基也可采用這種結構形式。

8．工程實例

某工程為人防地下室，人防等級分別為5級和6級。某項板原結構設計均為普通鋼筋混凝土梁板井字梁結構：大梁高分別為950mm(5級人防)和850mm(6級人防)；縱向柱間距為8.2m，橫向柱間距為8.0m。通過對地下室(5級、6級人防)項板進行預應力無梁板結構方案設計，以標準單元塊(8.2m×8.0m)為樣本，將預應力無梁板結構與原普通結構進行了技術經濟比較，比較數據如下：

此外，預應力無梁板結構的突出特點更在于它可以降低建筑物的綜合建造費用。本地下室項板和底板采用預應力無梁板結構后，層高可降低500mm。間接節省造價：土方工程費用約減少了20元／㎡；墻柱模板、鋼筋及混凝土減少節省費用約5元／㎡。另外還可減少基坑支護費用及電梯、水、電、設備等一系列費用。以預應力梁板結構取代普通鋼筋混凝土井字梁結構，在梁板造價方面，5級、6級人防地下室頂板每㎡將分別節省117.44元、65.66元。

9．結論

地下室采用預應力無梁板結構減少地下室層高和埋深。降低結構造價，帶來直接或間接的經濟效益。地下室多為超長、連體結構，預應力控制混凝土結構的中后期收縮及溫度裂縫更有效，可靠性更高，從而提高了結構的耐久性。另外無梁樓板比有梁樓板簡化了施工工序，施工更方便，速度更快。