現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋優(yōu)化設(shè)計經(jīng)濟分析★

賈吉龍 張永前 趙子玉

(河北建筑工程學院，河北 張家口 075000)

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋優(yōu)化設(shè)計經(jīng)濟分析★

賈吉龍 張永前 趙子玉

(河北建筑工程學院，河北 張家口 075000)

結(jié)合某建筑物的設(shè)計參數(shù)，提出采用整體現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋結(jié)構(gòu)兩種方案，并通過優(yōu)化設(shè)計，對比分析了兩種方案的經(jīng)濟性，指出現(xiàn)澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋方案具有成本低、方便施工、工期短等優(yōu)勢。

建筑物，空心樓蓋，優(yōu)化設(shè)計，經(jīng)濟分析

隨著工程建設(shè)水平的提高，對樓蓋結(jié)構(gòu)的要求也越來越高，促使各國學者研究出了新的樓蓋體系——現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)具有自重輕、地震作用小、有效的降低了層高、節(jié)省工程材料、樓面開間大、方便施工、縮短工期等優(yōu)點。在跨度較大的公共建筑和住宅建筑中已有較多應用，在一般高層或低層的應用不足。有研究指出當q≤2.5 kN/m2,柱距不大于7 m時，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋比采用傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)樓蓋自身造價增加15元/m2左右，這影響到其在低層民用住宅的應用。本文通過設(shè)計一建筑物，分別采用傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋結(jié)構(gòu)，經(jīng)過一系列優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)降低造價，更多的將現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋應用到低層民用住宅工程中。

1 設(shè)計參數(shù)

本設(shè)計建筑物地下1層，地上8層,采用框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系，現(xiàn)澆梁板，梁式筏形基礎(chǔ)，框架抗震等級為三級，墻抗震等級為二級。建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)主體設(shè)計使用年限為50年?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計基本地震加速度0.10g。梁、板混凝土強度等級為C30。內(nèi)膜采用的是GBF蜂巢芯空心內(nèi)膜，最早是由邱則有先生設(shè)計的[1]，形成的空心樓蓋傳力路徑為：面板→肋梁→主框架梁，形成了傳力路徑明確的現(xiàn)澆混凝土雙向網(wǎng)格肋空心樓蓋水平結(jié)構(gòu)體系，具體的樓面層GBF空心大樣如圖1所示。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)分析方法

周邊剛性支承的內(nèi)置填充體現(xiàn)澆空心樓板，可采用擬板法的規(guī)定進行計算，也可采用擬梁法進行計算。柱支承、柔性支承及混合支承現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋在豎向均布荷載的作用下宜采用經(jīng)驗系數(shù)法進行設(shè)計計算；當不符合經(jīng)驗系數(shù)法的規(guī)定時，可采用等代框架法進行計算。

1)擬板法是指將周邊剛性支承板樓蓋等代成各向同性板，或者正交各向異性板進行內(nèi)力分析的簡化分析方法。適用于現(xiàn)澆混凝土空心樓板肋間距宜小于2倍板厚的周邊剛性支承的現(xiàn)澆空心樓板。

2)擬梁法是指將周邊剛性支承板樓蓋等代成雙向交叉的梁系結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析的簡化分析方法?，F(xiàn)澆混凝土空心樓板的擬梁宜在相鄰區(qū)格邊連續(xù)且每個區(qū)格板內(nèi)擬梁的數(shù)量在每個方向上均不應該少于5根。

3)經(jīng)驗系數(shù)法是指在兩個方向上將柱支承、柔性支承現(xiàn)澆空心樓蓋各區(qū)格板的彎矩設(shè)計值在控制截面按照已有的彎矩分配系數(shù)直接分配進行內(nèi)力分析的簡化方法。適用于滿足文獻[3]中5.4.1條規(guī)定的現(xiàn)澆空心樓蓋設(shè)計。

4)等代框架法是從縱、橫兩個方向上將柱支承或柔性支承現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋分別取全部豎向作用荷載，將其等效成以柱軸為中心的連續(xù)框架分別進行內(nèi)力分析的簡化分析方法。適用于滿足文獻[3]中5.5.2條規(guī)定的現(xiàn)澆空心樓蓋設(shè)計。

2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計

采用中國建筑科學研究院PKPM-CAD工程部研發(fā)的多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE進行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及配筋。根據(jù)文獻[3]的規(guī)定及蜂巢芯廠家提供的相關(guān)資料，方案主要采用900 mm×900 mm以及部分900 mm×625 mm，900 mm×350 mm蜂巢芯形成空心樓板。蜂巢芯之間預留空隙200 mm布置梁鋼筋，混凝土澆筑后即形成間距1 100 mm，截面為200 mm×400 mm的鋼筋混凝土梁，相當于混凝土密肋梁樓蓋。在軟件中進行整體設(shè)計和構(gòu)件的配筋時，采用蜂巢芯形成的梁按照次梁進行輸入，且中梁剛度放大系數(shù)取為1.5[2]。經(jīng)過設(shè)計后選取三層①軸～②軸×軸～軸：7 m×7 m一塊板進行比較?；詈奢d標準值為2.0 kN/m。

表1 現(xiàn)澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋配筋

2)按整體現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。依據(jù)PKPM軟件最終設(shè)計，板厚100 mm，框架梁的截面尺寸為350 mm×700 mm， 次梁截面尺寸為250 mm×500 mm。其層高由于隔音的要求，需要進行礦棉板吊頂計算，因此層高為需要達到4.5 m，這樣凈高才可以是3.8 m，最終建筑主體高度36 m，具體配筋如表2所示。

表2 整體現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)配筋

3 經(jīng)濟分析

通過兩種設(shè)計方案，結(jié)合2000定額進行蜂巢芯空心樓蓋與整體現(xiàn)澆混凝土樓板經(jīng)濟對比，蜂巢芯空心樓蓋方案：混凝土用量11.8 m3,鋼筋用量1 769.4 kg，模板用量79.87 m2，板所需要涂料造價120.5元，所需GBF箱體共計2 880元，機械費351.4元，人工費3 050.6元，綜合造價18 367.3元。整體現(xiàn)澆混凝土樓板方案：混凝土用量13.3 m3,鋼筋用量1 823.3 kg，模板用量99.96 m2，板吊頂所需礦棉板造價1 862元，機械費376.7元，人工費3 619.2元，綜合造價18 755.7元(如表3所示)。其中鋼筋價格按4 000元/t，混凝土按350元/t，模板按9.5元/m2，GBF箱體按80元/個。由以上經(jīng)濟對比分析可知，兩種方案下7 m×7 m板的綜合造價基本相同，此外使用現(xiàn)澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋方案后，主體高度降低了2.4 m；施工速度可以提高20%；降低柱、基礎(chǔ)的造價；降低了消防設(shè)施的造價以及使用功能具有明顯的優(yōu)勢。綜上所述，采用蜂巢芯空心樓蓋方案能夠降低工程造價，還具有較多其他的優(yōu)點，與采用整體現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計方案相比具有較大的優(yōu)勢。

表3 蜂巢芯空心樓蓋與整體現(xiàn)澆混凝土樓板經(jīng)濟對比

4 結(jié)語

通過對一建筑物的樓板采用蜂巢芯空心樓蓋與整體現(xiàn)澆混凝土樓板的兩種方案設(shè)計，選取了7 m×7 m板進行了工程造價的對比分析，通過統(tǒng)計混凝土用量、鋼筋用量、模板的造價、吊頂?shù)难b飾裝修、GBF箱體的費用、機械費、人工費得出綜合造價，得出如下結(jié)論:通過設(shè)計優(yōu)化后的蜂巢芯空心樓蓋方案的板工程造價可以實現(xiàn)與采用整體現(xiàn)澆混凝土樓板方案基本相平；采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋方案具有較多優(yōu)點，如降低主體高度、加快施工速度、建筑物美觀等；綜合分析工程造價、現(xiàn)場施工以及后續(xù)使用功能的改善，采用現(xiàn)澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋方案較整體現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)方案具有明顯優(yōu)勢。

[1] 邱則有.現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[2] 余向前.現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)在某高層甲級寫字樓中的設(shè)計實例[J].重慶建筑，2010,9(8)：36.

[3] JGJ/T 268—2012,現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程[S].

Economical analysis on the optimum design hollow floor of cast-in-situ reinforce concrete★

Jia Jilong Zhang Yongqian Zhao Ziyu

(HebeiUniversityofArchitecture,Zhangjiakou075000,China)

Combining with the design parameters of a building, this paper put forward using overall cast-in-place concrete floor structure and cast-in-place concrete honeycomb core hollow floor structure two schemes, and through the optimization design, compared and analyzed the economy of two schemes, pointed out the cast-in-place concrete honeycomb core hollow floor scheme, had low cost, convenient construction, short construction time and other advantages.

building, hollow floor, optimization design, economic analysis

1009-6825(2017)01-0040-03

2016-10-30 ★:河北省研究生創(chuàng)新資助項目(項目編號：215)

賈吉龍(1992- )，男，在讀碩士

TU375

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