劉亮 周利 胡冰

(中鐵二十局房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，重慶 400060)

0 引言

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋具有混凝土用量少、結(jié)構(gòu)自重輕、地震作用小、提高隔熱隔聲性能、降低層高、跨度大、降低工程總體造價等優(yōu)點，近年來這種結(jié)構(gòu)已廣泛應用于商場、辦公樓、圖書館、教學樓、車庫等建筑中，尤其適用于具有大跨度柱網(wǎng)、大荷載結(jié)構(gòu)，對層高有限制要求的建筑中。

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋是按一定規(guī)則放置埋入式內(nèi)膜后，經(jīng)現(xiàn)場澆筑混凝土在樓板中形成空的樓蓋。CECS 175∶2004現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程中明確了內(nèi)膜的概念，即埋置在空心樓蓋中用以形成空腔且不取出的物體，主要起到規(guī)范成孔形狀的作用，不參與結(jié)構(gòu)受力，這種埋入式內(nèi)膜有空心、實心筒體和空心箱體多種形式。

1 問題的提出

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋因具有較多的優(yōu)越性，尤其是能顯著改善使用功能而受到廣泛應用，但在應用過程中其真實的經(jīng)濟性往往受到質(zhì)疑，嚴重制約和影響該項技術(shù)在實際工程的應用和發(fā)展。從結(jié)構(gòu)設計方面來講，安全性和經(jīng)濟性是兩個對立的方面，但甲方更關(guān)心工程造價，所以在相似的設計條件下，進行現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋與傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性研究，從而總結(jié)出該項技術(shù)的經(jīng)濟可行性就很有必要了。

2 設計優(yōu)化原理

它的設計原理是，在混凝土受彎構(gòu)件中，對正截面而言，可以把受拉區(qū)混凝土除去一部分，形成T形截面構(gòu)件，這樣可以節(jié)約材料和減輕自重。從正截面強度來看，兩種樓蓋的承載能力是等同的。基于這一原理，在現(xiàn)澆樓板中放置空心薄壁筒體構(gòu)件，形成孔洞，沿布管方向的板的正截面就變成了“工”字形截面;垂直于布管方向的板的正截面變成了平面外有聯(lián)系的“工工”字形截面，這種“工”字形截面和“工工”字形截面的承載能力與等量的實心板是相同的。由于“工”字形截面減輕了自重，故板的配筋比等厚的實心板要少，同時也減輕了柱和基礎的荷載，所以在柱和基礎的設計中，可以比實心板方案的柱和基礎設計得節(jié)省。通過兩種方案的對比，現(xiàn)澆空心板方案比實心板方案的綜合造價要節(jié)省。

3 案例技術(shù)經(jīng)濟比較分析

某開發(fā)工程地下室頂板樓蓋結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)8.4 m×8.4 m，梁柱主筋均采用三級鋼，混凝土等級C35，采用傳統(tǒng)主次梁板結(jié)構(gòu)與空心樓蓋結(jié)構(gòu)兩種不同的樓蓋方案，荷載分別取覆土1.5 m走消防車，覆土1.5 m不走消防車，既不覆土也不走消防車三種工況進行對比分析，各種情況的工程量比較如下。

3.1 采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋

3.1.1 荷載工況一:覆土1.5 m走消防車

柱網(wǎng)8.4 m ×8.4 m，柱子600 mm ×600 mm，框架暗梁700 mm ×450 mm，空心樓板板厚450 mm，柱帽2.0 m ×2.0 m，計算簡圖及鋼筋構(gòu)造布置見圖1。

圖1 空心樓蓋平面布置方案（一）

3.1.2 荷載工況二:覆土1.5 m不走消防車

柱網(wǎng)8.4 m ×8.4 m，柱子600 mm ×600 mm，框架暗梁700 mm ×400 mm，空心樓板板厚400 mm，柱帽 2.0 m ×2.0 m，計算簡圖及鋼筋構(gòu)造布置見圖2。

3.1.3 荷載工況三:既不覆土也不走消防車

柱網(wǎng)8.4 m ×8.4 m，柱子600 mm ×600 mm，框架暗梁500 mm ×300 mm，空心樓板板厚300 mm，柱帽 2.0 m ×2.0 m，計算簡圖及鋼筋構(gòu)造布置見圖3。

3.2 采用普通梁板體系

柱網(wǎng)8.4 m×8.4 m，柱子600 mm×600 mm，也按三種工況分析，結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖4～圖6。

3.3 微觀經(jīng)濟性分析

以上三種荷載工況及兩種結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的鋼筋用量及混凝土用量見表1～表3。

通過對8.4 m×8.4 m柱網(wǎng)不同荷載的結(jié)構(gòu)計算顯示，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋與普通樓板結(jié)構(gòu)比:

1)在大荷載(覆土或覆土過消防)條件下，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋含鋼量節(jié)省近23%，經(jīng)濟性比較明顯;

圖2 空心樓蓋平面布置方案（二）

2)在一般荷載(普通車庫)條件下，兩者含鋼量相差不多，經(jīng)濟性表現(xiàn)一般;

3)二者無論在何種工況下混凝土用量基本持平;

4)研究表明，采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋比傳統(tǒng)普通梁板結(jié)構(gòu)可節(jié)省模板25%～42%。

表1 1.5 m覆土走消防車

表2 1.5 m覆土不走消防車

表3 普通車庫

圖3 空心樓蓋平面布置方案（三）

圖4 覆土1.5 m走消防車結(jié)構(gòu)平面布置圖

3.4 綜合經(jīng)濟性能分析

采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋并不僅僅是自身經(jīng)濟造價的節(jié)約，還具有其他方面十分優(yōu)越的特點:

1)現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋在大開間的柱網(wǎng)中采用空心樓蓋都取消了次梁，在有自動噴淋消防系統(tǒng)的房屋中，可以節(jié)省水、電設施費(減少噴頭、管網(wǎng)的費用);

圖5 覆土1.5 m不走消防車結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖6 既不覆土也不走消防車結(jié)構(gòu)平面布置圖

2)無次梁甚至無框架梁平板給裝修及吊頂帶來極大的方便，大大減少了吊頂?shù)馁M用，設置可以無需吊頂;

3)大荷載大柱網(wǎng)的情況下，凈高可以提高500 mm左右，有利于水平管線、空調(diào)管道的安裝;

4)由于空心樓蓋采用了封閉空腔結(jié)構(gòu)，減少了熱量的傳遞，使隔熱、保溫性能顯著提高。

4 結(jié)語

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋在大荷載大柱網(wǎng)的情況下，比傳統(tǒng)普通梁板結(jié)構(gòu)含鋼量節(jié)省近23%，模板節(jié)約25%～42%，同時還能節(jié)約其他配套的相關(guān)費用，優(yōu)化了建筑使用功能，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］CECS 175∶2004，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范［S］.

［3］JGJ 3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.