趙天傳 （寧波大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 寧波315000）

1 概述

從上世紀(jì)90年代開始，現(xiàn)澆混凝土樓蓋的學(xué)術(shù)研究以及實(shí)際工程運(yùn)用在國內(nèi)逐漸發(fā)展。同時(shí)，由于節(jié)約材料，減輕自重等方面的優(yōu)勢，已制作內(nèi)膜為核心的現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋在國內(nèi)實(shí)際工程中的運(yùn)用越來越普遍。空心無梁樓蓋技術(shù)是利用現(xiàn)澆混凝土內(nèi)膜構(gòu)件來代替實(shí)心樓蓋中的混凝土從而形成空腔或夾層結(jié)構(gòu)，形成傳力明確的現(xiàn)澆混凝土雙向網(wǎng)格肋型樓板，并與結(jié)構(gòu)中的扁梁共同形成樓板結(jié)構(gòu)體系，從而起到承載的作用。現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋主要由現(xiàn)澆混凝土空心內(nèi)膜，現(xiàn)澆鋼筋混凝土縱橫肋梁以及框架梁，框架柱以及柱帽組成。

現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋技術(shù)自1996年首次運(yùn)用于長沙市湖南國際金融大廈以來，已有20年有余。在全國各個(gè)省市的建筑工程行業(yè)中普遍運(yùn)用，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文章以某大跨度廠房工程為例，對(duì)混凝土空心無梁樓蓋以及普通有梁實(shí)心樓板進(jìn)行對(duì)比分析，來探討無梁空心樓蓋在大跨度廠房工程中的作用。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概述

文章以寧波市某廠房工程為例，該工程為2層框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸12m×18m，樓面活荷載為12kN/㎡，屋面活荷載為2kN/㎡，結(jié)構(gòu)標(biāo)高17.38m，層高8.8m。由于該廠房跨度較大，而樓層層高較小，因此如果按照傳統(tǒng)實(shí)心梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)其主梁的高度可能會(huì)對(duì)樓層凈高產(chǎn)生較大的影響，從而影響其正常使用。因此本工程決定除四周梁、廁所、樓梯梁之外，其他部位均按照無梁空心樓蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 結(jié)構(gòu)布置

對(duì)本工程運(yùn)用pkpm分別按照空心無梁樓蓋以及有梁實(shí)心樓蓋兩種方案進(jìn)行初期設(shè)計(jì)建模。本工程的無梁空心樓蓋是采用預(yù)制的填充箱作為內(nèi)膜，填充箱采用輕質(zhì)耐火材料制作，其局部的內(nèi)膜布置圖如圖1所示，填充箱尺寸二樓樓蓋600mm×600mm×365mm，屋面填充箱尺寸600mm×600mm×320mm。根據(jù)樓層跨度和柱距，空心板二層樓蓋板厚為520mm，屋面板厚為470mm，其暗梁及寬扁梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖如圖2所示。而寬扁暗梁和柱仍能形成框架結(jié)構(gòu)體系，在進(jìn)行SATWE結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)仍然可以按照框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。而按照傳統(tǒng)實(shí)心樓板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其主梁斷面尺寸為900mm×1250mm，板厚120mm.

圖1 局部空心樓蓋內(nèi)膜布置圖

圖2 寬扁梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖

雖然采用現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋其樓板厚度為520mm，但當(dāng)采用傳統(tǒng)的實(shí)心板結(jié)構(gòu)時(shí)，其主梁高度達(dá)到了1250mm。因此采用無梁樓蓋可節(jié)約層高730mm,大大增加了樓層的凈空高度，從而不影響其廠房在投入運(yùn)營時(shí)的正常使用。

2.3 無梁空心樓蓋施工工藝

本工程無梁空心樓蓋施工工藝如下：支撐底模板→根據(jù)設(shè)計(jì)圖將空心樓蓋的填充箱位置用墨線彈出→綁扎板底鋼筋及肋梁鋼筋，在肋梁內(nèi)安裝電線盒和線管→安裝填充箱抗浮及抗側(cè)移用連接件→在肋間安放填充箱→綁扎面層分布筋及肋梁支座附加筋→澆灌混凝土并振搗密實(shí)，澆灌混凝土前，應(yīng)澆水使填充箱充分潤濕→待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆除底模。

2.4 造價(jià)比較

根據(jù)空心無梁樓蓋和實(shí)心板的建模計(jì)算結(jié)果，對(duì)兩種方案的樓蓋和屋面結(jié)構(gòu)單方混凝土含量、鋼筋含量、模板及空心板的模盒造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，預(yù)算按城市二類工程取費(fèi)，其結(jié)果如表1，表2所示。

由表1可以看出，對(duì)2層的樓蓋結(jié)構(gòu)來說，如果按普通的梁板進(jìn)行設(shè)計(jì)，其造價(jià)為995.4元/㎡，而如果按照無梁空心樓蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)，其造價(jià)為878元/㎡，每平方米造價(jià)節(jié)約117.4元。同理對(duì)頂層屋面結(jié)構(gòu)來說，采用無梁空心樓蓋相對(duì)于普通梁板每平米節(jié)約28.1元。因此相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)心樓板結(jié)構(gòu)來說，對(duì)樓蓋和屋蓋采用無梁空心結(jié)構(gòu)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，能較好的降低工程成本。同時(shí)，根據(jù)兩個(gè)表的計(jì)算結(jié)果表明相對(duì)于普通梁板，其無梁空心樓蓋混凝土和鋼筋的材料用量都有所減少，具有節(jié)約材料的優(yōu)點(diǎn)。

局部二層樓蓋方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比表（每平方米指標(biāo)） 表1

局部屋蓋方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比表（每平方米指標(biāo)） 表2

2.5 地下室基坑支護(hù)造價(jià)比較

在房屋凈空高度相同的情況下，混凝土現(xiàn)澆無梁空心樓蓋相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)心板來說，其基礎(chǔ)的埋深要減小0.3～0.4m。而經(jīng)過計(jì)算得到的結(jié)果，地下室基礎(chǔ)埋深每降低1m，其基坑的支護(hù)費(fèi)用要降低1500元，因此，當(dāng)樓蓋和屋面采用混凝土現(xiàn)澆無梁空心技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其基坑的支護(hù)費(fèi)用每平方米能減少12.5～14元。同時(shí)，基礎(chǔ)埋深減小0.3～0.4m也可節(jié)約土方開挖費(fèi)用，進(jìn)一步減少工程的造價(jià)，節(jié)約工程成本。

2.6 工期比較

相對(duì)于實(shí)心梁板結(jié)構(gòu)，對(duì)二層樓蓋和屋蓋采用空心無梁技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)后，大大減少了模板安裝和鋼筋板扎工作，雖然增加了內(nèi)膜的安裝工作，但是根據(jù)多個(gè)工程的實(shí)地考察比較，采用無梁樓蓋其工程能縮短四分之一到三分之一工期。同時(shí)，由于基礎(chǔ)埋深減少，其土方開挖量，基坑支護(hù)的工作量以及排水工作量也都有一定的減少，其難度也相對(duì)降低，進(jìn)一步減少工程的工期。

2.7 節(jié)能環(huán)保比較

本廠房工程所采用的混凝土空心無梁樓蓋是采用預(yù)制的填充箱作為內(nèi)膜，埋置于混凝土樓板內(nèi)所形成的復(fù)合空腹樓板。填充箱采用輕質(zhì)耐火材料制作，使樓板具有更好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，更好的受力性能，更長的耐火極限，大大提高樓板的隔音，隔熱，減震，節(jié)能及環(huán)保性能。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用的填充箱要求采用工業(yè)廢物為主要填充材料，玻璃纖維為增強(qiáng)材料制作而成，更具有吸水及釋水功能，在混凝土養(yǎng)護(hù)階段對(duì)混凝土起到了內(nèi)部保養(yǎng)作用，并且在正常使用環(huán)境下不會(huì)產(chǎn)生有損人身體健康以及環(huán)境的有害成分：遇火無煙無毒無氣味，同時(shí)作為內(nèi)膜的填充箱質(zhì)量較輕，具有高強(qiáng)度高韌性以及防火的性能，是一種可以循環(huán)再利用的綠色環(huán)保建材，達(dá)到國家資源綜合利用的目的。

2.8 結(jié)構(gòu)布置比較

空心無梁樓蓋與傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)相比，大幅度降低了豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度，增大了室內(nèi)凈空，使空間更開闊，不影響結(jié)構(gòu)的正常使用。其次，與預(yù)應(yīng)力無梁樓蓋、實(shí)心無梁樓蓋相比，結(jié)構(gòu)更加安全可靠，不會(huì)使結(jié)構(gòu)因?yàn)榛馂?zāi)而輕易受到破壞。最后在無梁空心樓蓋體系中只有扁平暗梁而沒有框架梁，使建筑結(jié)構(gòu)從整體上顯得更加簡潔和輕巧，使整個(gè)結(jié)構(gòu)空間的視覺效果有很大的改善，并且還可以根據(jù)需要任意地分割空間，增加了空間使用的靈活性，相比于傳統(tǒng)的實(shí)心梁板結(jié)構(gòu)具有很大的優(yōu)勢。

3 推廣前景和存在的問題

3.1 推廣前景

現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋在國內(nèi)已有幾十年的發(fā)展歷史。2002年12月6日，“現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓板中的應(yīng)用技術(shù)”通過了建設(shè)部科技發(fā)展應(yīng)用中心的評(píng)估，該技術(shù)的推廣和應(yīng)用將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.2 存在問題

對(duì)于現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋，其最大的難點(diǎn)在于施工過程中箱體的抗漂浮問題。由于本工程采用預(yù)制的填充箱體作為內(nèi)膜，并且其制作材料為輕質(zhì)的耐火材料，質(zhì)量較輕，在施工過程中箱體自身可能會(huì)產(chǎn)生較大的漂浮力使其脫離預(yù)定的設(shè)計(jì)位置而產(chǎn)生質(zhì)量和安全隱患。因此，在施工過程中如何能有效的固定箱體的位置成為了此技術(shù)的重難點(diǎn)。目前在各個(gè)省市實(shí)際工程中大多采用經(jīng)驗(yàn)性的方法，操作方法各異，因此有必要針對(duì)這一問題制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使其規(guī)范化來保證現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋技術(shù)在施工中的質(zhì)量，使其滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋技術(shù)作為一種新型樓蓋技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于各種現(xiàn)代化大跨度廠房結(jié)構(gòu)。首先相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)心有梁樓板，無梁空心樓蓋質(zhì)量較輕，材料用量較少，造價(jià)較低，工期更短。同時(shí)，在大跨度廠房中無梁空心樓蓋的運(yùn)用相比于傳統(tǒng)大梁結(jié)構(gòu)能夠大幅度增加樓層凈高，增大使用面積，滿足大跨度廠房的正常使用功能。最后，無梁空心樓蓋技術(shù)具有良好的環(huán)保、節(jié)能、隔音、減震性能，符合國家倡導(dǎo)的建設(shè)“節(jié)能省地型”建筑的要求。在未來無梁空心樓蓋技術(shù)將普遍用于現(xiàn)代化大跨度廠房中，將取得不可估量的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。