普通梁板式樓蓋與無梁空心樓蓋應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)比較

趙天傳，王揚(yáng)帆，陳道政

（1.寧波大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 寧波 315000；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

1 工程概況

本工程為浙江某新建工業(yè)用途廠房，地上三層，總建筑面積44946m2，處于6度（0.05g）抗震設(shè)防區(qū)，本工程根據(jù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際情況，分別采用普通梁板式樓蓋方案及無梁空心樓蓋方案設(shè)計(jì)，按普通梁板和無梁空心板進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（采用相同荷載工況，活荷載取500kg/m2），取二層一個(gè)柱網(wǎng)（8m×10m）進(jìn)行對(duì)比說明，具體結(jié)構(gòu)布置如下。

1.1 普通梁板式樓蓋方案

采用普通鋼筋混凝土樓板，主梁尺寸為 b×h=400×900，350×800，次梁尺寸為b×h=240×600，主次梁配筋及結(jié)構(gòu)布置見圖1。

圖1 普通樓蓋梁配筋圖

1.2 無梁空心樓蓋方案

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，無梁空心樓蓋內(nèi)采用的填充箱型號(hào)為580×580×250，580×400×250，板 總 厚 為370mm，上翼緣60mm，下翼緣60mm，肋寬80mm，中間為模盒，結(jié)構(gòu)布置見圖2。

圖2 無梁空心樓蓋布置圖

2 建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比

普通梁板式樓蓋結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)普遍采用現(xiàn)澆混凝土的方式施工，成型后樓蓋整體性能好，且在豎向荷載作用下有著合理清晰的傳力途徑，滿足豎向承載力要求，擁有足夠的水平及豎向剛度，因此在我國(guó)實(shí)際工程中應(yīng)用最為廣泛。但隨著建筑設(shè)計(jì)水平的不斷提升，普通梁板式樓蓋結(jié)構(gòu)的缺陷也逐漸展露，為滿足承載力設(shè)計(jì)的需求，梁板構(gòu)件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)高度一般較大，另一方面再加上建筑線路管道的安設(shè)以及裝修吊頂，為了滿足建筑凈空的要求，在設(shè)計(jì)過程中不得不增加樓層的高度，同時(shí)增加了混凝土及鋼筋的用量，在一定程度上并不經(jīng)濟(jì)。

相對(duì)于普通梁板結(jié)構(gòu)來說，無梁空心樓蓋將蜂窩結(jié)構(gòu)和工字梁的設(shè)計(jì)理念相結(jié)合并應(yīng)用于水平結(jié)構(gòu)體系之中，它利用輕質(zhì)環(huán)保的填充箱來代替一部分的現(xiàn)澆樓蓋中不參與受力的混凝土而形成網(wǎng)格空腔結(jié)構(gòu)，同時(shí)在空腔與空腔之間現(xiàn)澆混凝土以形成雙向網(wǎng)格肋，與結(jié)構(gòu)中的暗梁組成傳力途徑明顯的雙向承重樓板結(jié)構(gòu)體系。

經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用證明，在本廠房設(shè)計(jì)中保持凈高不變而采用無梁空心樓蓋，每層層高則可以降低300～500mm，相應(yīng)程度上減少了鋼筋混凝土的用量，同時(shí)現(xiàn)澆無梁空心樓板剛度比普通樓板剛度要大，在8～15m范圍內(nèi)的大跨度結(jié)構(gòu)中無梁空心樓板完全滿足承載力需求。

2.2 建筑特點(diǎn)對(duì)比

普通梁板結(jié)構(gòu)的主次梁是根據(jù)房間的跨度、用途以及隔墻位置來布置的，因此整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定后，房間墻體位置以及房間使用的用途都不可隨意進(jìn)行更改；同時(shí)由于主、次梁的截面高度遠(yuǎn)大于樓板厚度，因此梁在樓蓋底部凸出，建筑視覺效果不夠簡(jiǎn)潔，且管道設(shè)備等的架設(shè)安裝有一定的施工難度。

采用無梁空心樓蓋，建筑整體效果美觀，使用更加方便，且樓板剛度及承載力遠(yuǎn)大于普通板，分隔墻布置自由，房間可根據(jù)需要靈活機(jī)動(dòng)布置。由于墻體可以任意移動(dòng)，所以對(duì)辦公樓、商城、展廳、工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)藏室等需要隨時(shí)變更使用空間的建筑尤為適用。

同時(shí)由于層高降低，與結(jié)構(gòu)配套的水、電、暖通等設(shè)備的豎向管道長(zhǎng)度每層約減少300～500mm，；由于樓蓋底部平整，相對(duì)普通樓蓋中的梁側(cè)面，頂面的抹灰工作量將大大降低，樓蓋下吊掛管件、橋架、風(fēng)管因無凸出梁，無需拐彎和變徑，架設(shè)快捷方便、風(fēng)險(xiǎn)小、節(jié)約造價(jià)。

3 無梁空心樓蓋的施工優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 施工流程

與普通梁板式樓蓋施工相比，無梁空心樓蓋施工方便、快捷，綜合工期縮短了15%左右。主要因素有以下幾個(gè)方面；

①由于層高降低，基坑開挖深度降低，減少基坑開挖工作量；

②由于無梁空心樓蓋底部平整，模板支護(hù)時(shí)較普通樓蓋方便，支模時(shí)間縮短且節(jié)省模板；

③由于層高降低，豎向構(gòu)件（柱、剪力墻）、圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻體）及隔墻高度降低，施工工作量相應(yīng)減少；

④由于層高降低，豎向水、電、風(fēng)管、電梯等構(gòu)件長(zhǎng)度降低，施工工作量相應(yīng)減少；

⑤由于無梁空心樓蓋底部平整，粉刷面積減少，施工簡(jiǎn)便，效率提高，樓蓋下吊掛管件，橋架，風(fēng)管因無凸出梁、無需拐彎和變徑，架設(shè)快捷方便；

⑥由于無梁空心樓蓋底部平整，且鋼筋種類單一，鋼筋加工及安裝時(shí)間大大減少。

無梁空心樓蓋具體施工流程如下：

樓蓋模板及支架安裝→對(duì)暗梁、柱帽、肋、預(yù)留預(yù)埋→設(shè)施及填充箱等位置定位劃線→梁、柱帽、板底及肋鋼筋安裝→填充箱安裝→填充箱進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收（內(nèi)置填充箱抗浮及防漂移專用連接件）→板面鋼筋安裝→混凝土澆筑（澆筑混凝土前應(yīng)對(duì)模板及填充箱澆水潤(rùn)濕）→混凝土養(yǎng)護(hù)→模板拆除

3.2 施工難點(diǎn)

3.2.1 施工有一定的難度，專業(yè)性較強(qiáng)

由于無梁空心樓蓋結(jié)構(gòu)是一種較新的結(jié)構(gòu)，專業(yè)性較強(qiáng)，施工時(shí)需要專業(yè)廠家進(jìn)行指導(dǎo)才能保障工程的質(zhì)量要求。

3.2.2 無梁空心樓蓋的填充箱安裝時(shí)，需采用抗浮及抗側(cè)移措施

因本工程無梁空心樓蓋所使用的填充箱是以工業(yè)廢料為主回收再利用而生產(chǎn)出來的一種節(jié)能環(huán)保材料，質(zhì)輕防水，而在混凝土入模的過程中，由于混凝土的流動(dòng)會(huì)對(duì)填充箱產(chǎn)生側(cè)向壓力，使箱壁各面產(chǎn)生一定的壓力差，從而會(huì)使填充箱產(chǎn)生一定的水平側(cè)移；同時(shí)由于填充箱輕質(zhì)的特點(diǎn)，在澆筑過程中處理不當(dāng)極易引起箱體上浮，從而帶動(dòng)板底模板以及板頂鋼筋的局部上移，因此在填充箱填充安裝時(shí)需要采用抗浮以及抗側(cè)移的措施，否則施工的質(zhì)量將難以保障。

3.2.3 混凝土振搗問題

無梁空心樓蓋澆搗混凝土?xí)r，由于樓蓋結(jié)構(gòu)體系肋寬較小，混凝土振搗操作有一定難度，很容易出現(xiàn)振搗不密實(shí)，底部混凝土殘存氣泡氣囊等現(xiàn)象，因此也要加強(qiáng)控制措施，保證混凝土布料與振搗同步進(jìn)行，注意澆搗混凝土的速度及沖擊力，防止對(duì)填充箱造成損傷，同時(shí)也要防止填充箱在振搗混凝土過程中產(chǎn)生上浮和側(cè)移，且要控制混凝土的塌落度及粗骨料粒徑。

3.2.4 填充箱破損問題

因填充箱材料特性的原因，在其運(yùn)輸、安裝、施工過程中操作不當(dāng)會(huì)引起填充箱的破損，一旦破損混凝土在澆筑的過程中會(huì)流入填充箱中，填充箱中的混凝土不參與受力反而增加了樓蓋的重量，而此類質(zhì)量隱患出現(xiàn)又難以在澆筑過程中更換填充箱，因此在施工過程中要嚴(yán)格把關(guān)填充箱的質(zhì)量，嚴(yán)格按照規(guī)范操作安裝拆卸填充箱。

4 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

取二層一個(gè)柱網(wǎng)（8m×10m）計(jì)算，分別按普通梁板和無梁空心板進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（采用相同荷載工況，活荷載取500kg/㎡），根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制施工圖，經(jīng)預(yù)算得出單方混凝土含量、鋼筋含量、模板及無梁空心板的的填充箱造價(jià)，見下表，其中僅為樓蓋經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不包括基礎(chǔ)、柱、樓梯及其他構(gòu)造構(gòu)件。

由表中數(shù)據(jù)可以得知，因無梁空心樓板整體厚度較大，所以在混凝土用量上比普通梁板式樓板稍多，但鋼筋用量上無梁空心樓蓋明顯較少，這是因?yàn)闊o梁空心樓板改變了原普通梁板式樓板“板→梁→柱”的荷載傳力途徑，將豎向荷載直接傳遞到了豎向承重構(gòu)件上，也就是形成了板柱結(jié)構(gòu)體系，因此節(jié)省了梁鋼筋這一部分工程量，并且荷載及跨度越大，無梁空心樓板減少鋼筋量的優(yōu)勢(shì)就越明顯。

采用無梁空心樓蓋，每平方米造價(jià)比普通梁板式樓蓋低13.1元，另上部建筑每層可減少層高0.5m，豎向構(gòu)件相應(yīng)材料用量也降低，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，上部建筑層高每降低0.1m，每平方米綜合造價(jià)可以節(jié)省約20元，故若采用無梁空心樓蓋方案，每平米可以直接節(jié)省113.1元，直接經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比結(jié)果顯著，有利于降低建設(shè)施工的成本。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

①采用無梁空心樓蓋技術(shù)，樓蓋底部平整，減少了模板的損耗，減少了支、拆模板的人工費(fèi)用。且鋼筋種類單一，鋼筋加工及安裝時(shí)間大大減少，相應(yīng)大大減少了人工費(fèi)。具體施工時(shí)，可通過分區(qū)域支模、綁扎鋼筋、安裝填充箱等工序交叉作業(yè)，進(jìn)一步提高施工速度，可以縮短施工工期，進(jìn)而節(jié)約工程財(cái)務(wù)費(fèi)用。

②由于樓層層高降低，樓層墻體材料也會(huì)減少對(duì)應(yīng)的數(shù)值，相對(duì)于普通梁板式樓板中的梁側(cè)面以及頂面抹灰工作量大大減少，與結(jié)構(gòu)相配套的水暖電等管道設(shè)備的豎向尺寸也減少相應(yīng)數(shù)值，且無梁空心樓板板底無凸梁便于管道架設(shè)，有利于節(jié)約成本提高施工效率。

5 無梁空心樓蓋的綠色設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

與普通梁板式樓蓋結(jié)構(gòu)體系相比，無梁空心樓蓋的亮點(diǎn)就在于其中體現(xiàn)的綠色設(shè)計(jì)的環(huán)保節(jié)能理念。在滿足建筑結(jié)構(gòu)的功能以及承載力需求的基礎(chǔ)上，利用以工業(yè)廢料為主加工生產(chǎn)的填充箱材料來取代樓板中不參與結(jié)構(gòu)受力的混凝土部分，實(shí)現(xiàn)了建筑資源的節(jié)約，體現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的理念，無梁空心樓蓋的綠色設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①無梁空心樓樓蓋中的填充箱輕質(zhì)高強(qiáng)，且是一種良好隔聲材料，另澆筑混凝土后在樓板內(nèi)形成密閉空腔結(jié)構(gòu)，因此空心樓蓋比普通梁板式樓蓋隔音效果有著顯著的提升；

工程量及經(jīng)濟(jì)對(duì)比

②樓板內(nèi)部的密閉空腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)建筑的隔熱保濕，有效減緩熱量傳遞；

③由于無梁空心樓蓋的填充箱具有一定的吸水及釋水功能，所以在混凝土養(yǎng)護(hù)階段對(duì)混凝土起到內(nèi)養(yǎng)護(hù)的效果，對(duì)控制現(xiàn)澆混凝土的溫度收縮裂縫起到非常重要的作用。

6 結(jié)語(yǔ)

無梁空心樓蓋在實(shí)際工程中應(yīng)用與傳統(tǒng)梁板式樓蓋相比，在滿足建筑結(jié)構(gòu)承載力的前提下，改變了傳統(tǒng)豎向荷載傳力途徑，能有效的降低層高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且體現(xiàn)了現(xiàn)代綠色設(shè)計(jì)的理念基礎(chǔ)，但其也存在著自身的劣勢(shì)，相對(duì)于傳統(tǒng)梁板式樓蓋而言其混凝土用量及結(jié)構(gòu)自重增大，且目前施工專業(yè)性較強(qiáng)，質(zhì)量控制不易把關(guān)，因此，對(duì)于無梁空心樓蓋的工程應(yīng)用推廣落實(shí)還需要因地制宜，不能盲目以追求經(jīng)濟(jì)效益為目的。