無梁空心樓蓋在某現(xiàn)代化大跨度工業(yè)廠房中的應用

趙天傳 （寧波大學建筑設計研究院有限公司，浙江 寧波315000）

1 概述

從上世紀90年代開始，現(xiàn)澆混凝土樓蓋的學術研究以及實際工程運用在國內逐漸發(fā)展。同時，由于節(jié)約材料，減輕自重等方面的優(yōu)勢，已制作內膜為核心的現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋在國內實際工程中的運用越來越普遍?？招臒o梁樓蓋技術是利用現(xiàn)澆混凝土內膜構件來代替實心樓蓋中的混凝土從而形成空腔或夾層結構，形成傳力明確的現(xiàn)澆混凝土雙向網(wǎng)格肋型樓板，并與結構中的扁梁共同形成樓板結構體系，從而起到承載的作用?，F(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋主要由現(xiàn)澆混凝土空心內膜，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自1996年首次運用于長沙市湖南國際金融大廈以來，已有20年有余。在全國各個省市的建筑工程行業(yè)中普遍運用，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。文章以某大跨度廠房工程為例，對混凝土空心無梁樓蓋以及普通有梁實心樓板進行對比分析，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層框架結構，柱網(wǎng)尺寸12m×18m，樓面活荷載為12kN/㎡，屋面活荷載為2kN/㎡，結構標高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)實心梁板結構進行設計其主梁的高度可能會對樓層凈高產生較大的影響，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行設計。

2.2 結構布置

對本工程運用pkpm分別按照空心無梁樓蓋以及有梁實心樓蓋兩種方案進行初期設計建模。本工程的無梁空心樓蓋是采用預制的填充箱作為內膜，填充箱采用輕質耐火材料制作，其局部的內膜布置圖如圖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)點構造圖如圖2所示。而寬扁暗梁和柱仍能形成框架結構體系，在進行SATWE結構計算時仍然可以按照框架結構進行計算。而按照傳統(tǒng)實心樓板進行設計時，其主梁斷面尺寸為900mm×1250mm，板厚120mm.

圖1 局部空心樓蓋內膜布置圖

圖2 寬扁梁節(jié)點構造圖

雖然采用現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋其樓板厚度為520mm，但當采用傳統(tǒng)的實心板結構時，其主梁高度達到了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營時的正常使用。

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)設計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，在肋梁內安裝電線盒和線管→安裝填充箱抗浮及抗側移用連接件→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，澆灌混凝土前，應澆水使填充箱充分潤濕→待混凝土達到強度后拆除底模。

2.4 造價比較

根據(jù)空心無梁樓蓋和實心板的建模計算結果，對兩種方案的樓蓋和屋面結構單方混凝土含量、鋼筋含量、模板及空心板的模盒造價進行計算，預算按城市二類工程取費，其結果如表1，表2所示。

由表1可以看出，對2層的樓蓋結構來說，如果按普通的梁板進行設計，其造價為995.4元/㎡，而如果按照無梁空心樓蓋進行設計，其造價為878元/㎡，每平方米造價節(jié)約117.4元。同理對頂層屋面結構來說，采用無梁空心樓蓋相對于普通梁板每平米節(jié)約28.1元。因此相對于傳統(tǒng)實心樓板結構來說，對樓蓋和屋蓋采用無梁空心結構，具有較好的經(jīng)濟效益，能較好的降低工程成本。同時，根據(jù)兩個表的計算結果表明相對于普通梁板，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。

局部二層樓蓋方案經(jīng)濟對比表（每平方米指標） 表1

局部屋蓋方案經(jīng)濟對比表（每平方米指標） 表2

2.5 地下室基坑支護造價比較

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于傳統(tǒng)實心板來說，其基礎的埋深要減小0.3～0.4m。而經(jīng)過計算得到的結果，地下室基礎埋深每降低1m，其基坑的支護費用要降低1500元，因此，當樓蓋和屋面采用混凝土現(xiàn)澆無梁空心技術進行設計時，其基坑的支護費用每平方米能減少12.5～14元。同時，基礎埋深減小0.3～0.4m也可節(jié)約土方開挖費用，進一步減少工程的造價，節(jié)約工程成本。

2.6 工期比較

相對于實心梁板結構，對二層樓蓋和屋蓋采用空心無梁技術進行設計后，大大減少了模板安裝和鋼筋板扎工作，雖然增加了內膜的安裝工作，但是根據(jù)多個工程的實地考察比較，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，由于基礎埋深減少，其土方開挖量，基坑支護的工作量以及排水工作量也都有一定的減少，其難度也相對降低，進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制的填充箱作為內膜，埋置于混凝土樓板內所形成的復合空腹樓板。填充箱采用輕質耐火材料制作，使樓板具有更好的經(jīng)濟指標，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。本項目設計采用的填充箱要求采用工業(yè)廢物為主要填充材料，玻璃纖維為增強材料制作而成，更具有吸水及釋水功能，在混凝土養(yǎng)護階段對混凝土起到了內部保養(yǎng)作用，并且在正常使用環(huán)境下不會產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，同時作為內膜的填充箱質量較輕，具有高強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，達到國家資源綜合利用的目的。

2.8 結構布置比較

空心無梁樓蓋與傳統(tǒng)梁板結構相比，大幅度降低了豎向結構構件的高度，增大了室內凈空，使空間更開闊，不影響結構的正常使用。其次，與預應力無梁樓蓋、實心無梁樓蓋相比，結構更加安全可靠，不會使結構因為火災而輕易受到破壞。最后在無梁空心樓蓋體系中只有扁平暗梁而沒有框架梁，使建筑結構從整體上顯得更加簡潔和輕巧，使整個結構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)的實心梁板結構具有很大的優(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用技術”通過了建設部科技發(fā)展應用中心的評估，該技術的推廣和應用將產生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.2 存在問題

對于現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋，其最大的難點在于施工過程中箱體的抗漂浮問題。由于本工程采用預制的填充箱體作為內膜，并且其制作材料為輕質的耐火材料，質量較輕，在施工過程中箱體自身可能會產生較大的漂浮力使其脫離預定的設計位置而產生質量和安全隱患。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的重難點。目前在各個省市實際工程中大多采用經(jīng)驗性的方法，操作方法各異，因此有必要針對這一問題制定相關標準，使其規(guī)范化來保證現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋技術在施工中的質量，使其滿足設計要求。

4 結論

現(xiàn)澆混凝土無梁空心樓蓋技術作為一種新型樓蓋技術，已廣泛應用于各種現(xiàn)代化大跨度廠房結構。首先相對于傳統(tǒng)實心有梁樓板，無梁空心樓蓋質量較輕，材料用量較少，造價較低，工期更短。同時，在大跨度廠房中無梁空心樓蓋的運用相比于傳統(tǒng)大梁結構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，無梁空心樓蓋技術具有良好的環(huán)保、節(jié)能、隔音、減震性能，符合國家倡導的建設“節(jié)能省地型”建筑的要求。在未來無梁空心樓蓋技術將普遍用于現(xiàn)代化大跨度廠房中，將取得不可估量的經(jīng)濟效益和社會效益。