探析空心樓板在實際工程應(yīng)用中的優(yōu)越性

【摘要】作為節(jié)能環(huán)保的混凝土空心樓板是當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)重要主題之一，主要通過在混凝土板中埋入填充體，在滿足受力性能的前提下確保經(jīng)濟(jì)合理和節(jié)能環(huán)保。作者結(jié)合多年的實踐經(jīng)驗介紹了空心樓板結(jié)構(gòu)的基本特點、進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益和保溫節(jié)能等優(yōu)越性的探討。對類似工程起到一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能環(huán)保；空心樓板；經(jīng)濟(jì)合理；借鑒作用

1、引言

隨著城鎮(zhèn)化的建設(shè)，環(huán)保節(jié)能低碳減排逐步成為土木工程的研究主題。建筑工程中樓蓋作為結(jié)構(gòu)物中關(guān)鍵組成部分，它在水平向起著承重作用、豎向起著分層空間及其對豎向構(gòu)件起著水平支撐作用。當(dāng)作為板殼樓蓋時還同時提供水平和豎向剛度。在受力構(gòu)件、工程造價方面都體現(xiàn)出了在整個工程建設(shè)過程中所起到的關(guān)鍵地位。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計師，樓蓋選型起到了主導(dǎo)作用。它自重較輕、施工工期短、隔聲、保溫性能都較好從而慢慢的被人們接受。

2、空心樓板結(jié)構(gòu)的基本特點

2.1 空心樓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理

空心板是混凝土和填充物共同構(gòu)成的一種現(xiàn)澆混凝土空心板，由于填充物輕質(zhì)高強(qiáng)從而達(dá)到減輕樓板自重，減少建筑結(jié)構(gòu)鋼材和混凝土使用量，有效地節(jié)能和降低工程造價的目的。按照傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，對于受彎構(gòu)件正截面而言，可以把受拉區(qū)混凝土除去一部分從而形成“T”型或“I”字型截面構(gòu)件。填充物可以作為去除的那部分混凝土。在實際工程設(shè)計中，混凝土空心樓板往往采用以下兩種設(shè)計方法：

單向板法，在現(xiàn)澆混凝土板中定義為長邊/短邊的值不小于3。而對于空心樓板中即將混凝土空心板簡化為“I”字形進(jìn)行斷面組合，并采用單向板的計算理論進(jìn)行力學(xué)平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行控制分析。這種方法的設(shè)計原理易于接受，計算方便。同時，按照單向板法進(jìn)行控制板配筋時，只考慮單向受力情況而忽略了另一方向混凝土空心樓板的貢獻(xiàn)作用，對于受力方向的板配筋而言是更為安全保守。但非受力方向假如是構(gòu)造配筋進(jìn)行構(gòu)造措施時，相對于實際情況而言偏往往偏小，容易導(dǎo)致板出現(xiàn)裂縫。

雙向板法，在現(xiàn)澆混凝土板中定義為長邊/短邊的值小于3。對于空心樓板時即將板的計算截面按板孔的兩方向分別進(jìn)行簡化，垂直板孔方向空心板簡化為“II II”形，而在順板孔方向空心板簡化為“I”字形。由于板孔（填充物）的存在，迫使在板平面兩個方向上的剛度存在較大差異，這就需要在計算中，將這種差異換算成等代空間網(wǎng)格梁結(jié)構(gòu)（又稱密肋梁結(jié)構(gòu)）。將荷載在兩個方向上按剛度比例進(jìn)行分配結(jié)果并進(jìn)行雙向配筋。優(yōu)點是避免了按單向配筋造成荷載組合分布不均勻性，同時能將空心樓板的整體性充分發(fā)揮出來。特別是利空心板的雙向強(qiáng)度，達(dá)到降低成本的目的，能更有效地防止裂縫， 保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。

2.2 施工流程

空心樓板的施工流程可以簡化為：a.測量放線定位+模板、b.支撐安裝并驗收合格后+模板上放線定位暗梁位置、c.進(jìn)行薄壁管和預(yù)埋水電管盒位置的定位+暗梁鋼筋下料成型+板底筋布置、d.暗梁鋼筋綁扎+排放薄壁管+薄壁管安裝并進(jìn)行初步驗收（合格后進(jìn)行下一步）、e.綁扎面層鋼筋+固定空心管+隱蔽工程驗收、f.澆筑混凝土+養(yǎng)護(hù)樓板混凝土，達(dá)到強(qiáng)度后拆模。在進(jìn)行第一層時需要設(shè)計代表在現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)疑難解答，在確保順利進(jìn)行時可完全交給施工方。

3、空心樓板在工程中的優(yōu)越性

3.1 經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)越性

空心樓板適用于預(yù)應(yīng)力板和非預(yù)應(yīng)力板。非預(yù)應(yīng)力板最大適用跨度可達(dá)18m。預(yù)應(yīng)力板最大適用跨度可達(dá)26m。由于現(xiàn)澆空心板同時又為無梁樓蓋，避免了吊頂、降低了層高、減輕了板自重、降低了樓板造價。據(jù)了解，按照國內(nèi)建筑樓板的不完全統(tǒng)計測算可知，現(xiàn)澆樓板所用鋼材約為8.7kg/m2，樓板自重300kg/m2，而現(xiàn)澆混凝土空心樓板所用鋼材僅為3.2kg/m2，樓板自重205kg/m2。

現(xiàn)澆混凝土空心樓板為現(xiàn)代建筑建立了全新的結(jié)構(gòu)體系，目前它成功地應(yīng)用到商業(yè)住宅樓、人防地下室、辦公寫字樓、學(xué)校教學(xué)樓等一大批工程中。作者通過大量的工程實踐表明，現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋具有較大的優(yōu)越性，同時取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)效益對比

序號優(yōu)越性經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)序號優(yōu)越性經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

1降低樓層總高由于不設(shè)梁，每層月節(jié)省梁高0.5m。2減少混凝土量實踐表明，跨度大于6m時，總工程開始減少混凝土量。

3減少用鋼量實踐表明，跨度大于6m時，總工程開始減少用鋼量。4減少裝修費板底為無梁樓蓋，減少吊頂?shù)妊b修費。

5減少模板板底為無梁樓蓋，沒有梁邊轉(zhuǎn)角等另需的模板。6減少墻體承重墻多改為隔墻（非承重）

7增加使用面積減少了吊頂空間和承重墻的厚度8減少室內(nèi)柱子跨度增大，減少柱子，可節(jié)約工造價約3%。

綜上，空心樓蓋結(jié)構(gòu)與普通框架結(jié)構(gòu)相比，在使用空間更開闊美觀，無柱帽，無凸出部位；開孔洞方便。經(jīng)濟(jì)效益大大提高，降低了工程建設(shè)的成本，符合可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。

3.2保溫節(jié)能優(yōu)越性

文獻(xiàn)[3]中對計算模型尺寸2000mm×2000mm的普通混凝土空心樓板，板厚為250mm，保護(hù)層厚度20mm，內(nèi)部填充大量空心球進(jìn)行有ANSYS有限元模擬。其中填充球直徑160mm，間隔10mm布置。分別構(gòu)建新型空心樓板、實心樓板兩個有限元計算模型：空心樓有限元模型劃分5500單元，實心樓板劃分6800單元。

計算分析表明，由于混凝土空心樓板中部填充了低導(dǎo)熱材料，填充球內(nèi)部溫度變化相對混凝土溫度緩慢得多，溫度以及變化速率均低于周邊混凝土溫度情況。表明空心樓板中填充的低導(dǎo)熱材料起到了截斷樓板熱量傳遞的作用，樓板熱量傳遞的主要途徑是通過依靠填充球中間的混凝土。往往在設(shè)計中這一部分的混凝土過少進(jìn)而限制了熱量的傳遞。換言之，混凝土空心樓板在施工過程中越減小填充球間距，則越可一定程度上限制樓板的導(dǎo)熱路徑，保溫隔熱效果越明顯。

4、結(jié)語

現(xiàn)澆空心樓板克服了傳統(tǒng)混凝土空心樓板跨度小，自重過大以及工程造價高的缺點。其核心工藝是在現(xiàn)澆樓板內(nèi)放置永久性的填充物，節(jié)省了大量的混凝土。在跨度方面有重大突破，在8～15m跨度內(nèi)完全可以不使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，降低工程成本。另外，通過對混凝土空心樓板溫度分析，驗證了空心樓板中填充的低導(dǎo)熱材料起到了限制樓板熱量傳遞的作用，其保溫隔熱相較于實心樓板具有明顯的優(yōu)越性。

參考文獻(xiàn)

[1]薛必芳.淺談鋼筋混凝土空心樓蓋的優(yōu)越性及施工[J].四川建筑，2010（06）

[2]孫建輝，屈富科.現(xiàn)澆混凝土空心樓板的設(shè)計與施工[J].施工技術(shù)，2003，32（04）

[3]王潘繡等.新型混凝土空心樓板保溫節(jié)能效應(yīng)研究[J].混凝土，2013，285（07）