密肋樓蓋與普通肋梁樓蓋經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

沈雨辰

【摘要】本文在工程背景的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，用密肋樓蓋代替普通肋梁樓蓋，通過(guò)電算軟件分析確定優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行材料用量的統(tǒng)計(jì)，證明了密肋樓蓋材料用量較普通肋梁樓蓋要少，同時(shí)可以加快施工進(jìn)度，節(jié)約投資成本。

【關(guān)鍵詞】密肋樓蓋；材料用量；經(jīng)濟(jì)性；成本

1、概 述

在現(xiàn)澆混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)中，樓板的材料用量占到了整個(gè)結(jié)構(gòu)的50%～80%，樓板高度占結(jié)構(gòu)總高的15%～20%。因此，如果在結(jié)構(gòu)中選用合理的樓板結(jié)構(gòu)，并采用先進(jìn)的施工工藝，可以加快施工進(jìn)度，大大降低材料用量，同時(shí)在結(jié)構(gòu)總高不變的前提下獲得更多的樓層數(shù)，極大地降低了投資成本，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

密肋樓蓋是由薄板和間距較小的肋梁和樓板構(gòu)成，肋梁間距一般小于1.5m。根據(jù)肋梁布置的方向，可以分為雙向密肋樓蓋和單向密肋樓蓋。雙向密肋樓蓋受力方式上與井字樓蓋相似，但其在柱與柱間設(shè)置了主梁，僅在樓板內(nèi)部布置尺寸比主梁要小的肋梁。同時(shí)由于其肋間距更小，傳力效果更好，梁截面尺寸也更小，能夠獲得較高的樓層凈高，因而適用于大跨度或大荷載結(jié)構(gòu)，例如工業(yè)廠房等。從使用方面看，雙向密肋樓蓋整潔美觀，同時(shí)由于省去了肋間混凝土，降低了結(jié)構(gòu)自重荷載，可以有效減少混凝土和鋼筋用量，大大節(jié)約工程造價(jià)。

廣東省江門(mén)市峻廷灣樓盤(pán)毗鄰沙坪河，建筑面積700000平方米，規(guī)劃戶數(shù)4000戶，其結(jié)構(gòu)為多塔樓結(jié)構(gòu)，裙樓下設(shè)地下停車(chē)場(chǎng)。地下室上方覆土較厚，同時(shí)需考慮消防車(chē)荷載以及建筑要求，因此地下停車(chē)場(chǎng)柱距多為8m，樓板附加恒載最大達(dá)40kN/m2，活荷載最大達(dá)20kN/m2。地下室樓板若采用密肋樓蓋，可以有效節(jié)約鋼材用量，加快施工進(jìn)度，大大降低投資成本。

2、結(jié)構(gòu)優(yōu)選方案的確定

2.1 建模方式

項(xiàng)目的密肋樓蓋采用PKPM軟件進(jìn)行計(jì)算分析，現(xiàn)擬對(duì)原普通肋梁樓蓋進(jìn)行優(yōu)化，采用雙向密肋樓蓋，以提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，密肋結(jié)構(gòu)的截面如圖2-1所示。

圖2-1 地下室底板截面圖

（1）建模。在PMCAD中主梁和主肋梁合并輸入，次肋梁按照主梁方式輸入。當(dāng)荷載較大，主梁與主肋梁合并截面按工字型（圖2-2）來(lái)定義，翼緣厚度取密肋板厚；當(dāng)荷載較小時(shí)，主梁與主肋梁合并截面應(yīng)按照矩形定義。地下室底板取150mm，主肋梁的截面高尺寸應(yīng)通過(guò)試算確定。在符合規(guī)范要求前提下，應(yīng)選取經(jīng)濟(jì)性較好的截面尺寸，具體尺寸詳見(jiàn)第2.2節(jié)內(nèi)容；

次肋梁按T字型來(lái)定義，翼緣厚度取密肋板厚（與主肋梁相同），翼緣寬度取相鄰兩根次肋梁的間距，截面高度取550mm。而布置了密肋梁區(qū)域的樓板厚度取為0；

（2） 荷載輸入。由于按上述建模方式會(huì)造成梁板部分較多的重疊，相應(yīng)的梁板自重會(huì)重復(fù)計(jì)算。因此在輸入樓面恒荷載時(shí)，需要將這部分重復(fù)計(jì)算自重的扣除；

（3）主梁的配筋。應(yīng)該將部分縱筋分配至主肋梁，并給主肋梁配置構(gòu)造箍筋。

2.2 優(yōu)化方案的確定

由于原結(jié)構(gòu)中不同區(qū)域的樓蓋跨度、荷載并不完全相同，若整個(gè)結(jié)構(gòu)采用相同的主肋梁截面尺寸，必定會(huì)造成浪費(fèi)。因此，可以首先根據(jù)跨度大小和荷載大小，從原結(jié)構(gòu)中選取典型的幾跨樓蓋進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比，初步確定經(jīng)濟(jì)性較好的主肋梁截面。然后，返回實(shí)際結(jié)構(gòu)中，采用上述分析確定主肋梁截面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。此外，因?yàn)殇摻畹木C合單價(jià)遠(yuǎn)高于混凝土，所以分析中僅對(duì)比鋼筋用量情況。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，原結(jié)構(gòu)方案中，8米跨度情況較多，因此分析主要針對(duì)該種跨度，同時(shí)荷載取值則與所選取分析區(qū)域在原結(jié)構(gòu)方案中荷載取值相同。普通樓蓋和密肋樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖4所示。以下不同分析工況均按圖4所示的5×5跨為研究對(duì)象。

從表2-1的數(shù)據(jù)可以看出，采用密肋樓蓋的結(jié)構(gòu)方案，如果梁寬不變，同時(shí)減小主梁高度100mm，在大荷載下可以降低鋼筋用量20%以上，小荷載下也可以減小鋼筋用量8%。

2.3 樓板厚度的改變對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響

以表2-1的工況3為例，析改變密肋樓板厚度對(duì)鋼筋用量的影響。如表2-2所示。

由表2-1、表2-2分析可知，采用帶填充體密肋樓蓋后，可以減小樓板厚度，獲得更高的樓層凈高，同時(shí)極大的減小鋼筋用量。在采用密肋樓蓋后，密肋樓蓋板厚的改變對(duì)鋼筋用量的影響較小。考慮到提高樓層凈高的要求，在符合規(guī)范要求前提下，可以適當(dāng)減小板厚。

3、采用密肋樓蓋后項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析

現(xiàn)采用第2節(jié)的分析對(duì)比中確定的密肋樓蓋建模方案對(duì)峻廷灣項(xiàng)目地下室頂板進(jìn)行建模，結(jié)構(gòu)平面圖如圖3-1，整個(gè)結(jié)構(gòu)的鋼筋和混凝土總用量變化如表3-1所示。

由表3-1可知，采用密肋樓蓋體系后，鋼筋總用量減小約160噸，降幅17.13%，而混凝土總用量增加了11.81 m3，前后基本持平（由于在使用密肋方案前，部分樓板厚度達(dá)到了250mm至350mm，而密肋方案采用的樓板厚均為150mm，所以此處省去了部分混凝土與密肋）。同時(shí)，密肋樓蓋體系常采用塑料可周轉(zhuǎn)模殼，相較于傳統(tǒng)的木模板，拆卸運(yùn)輸方便，周轉(zhuǎn)次數(shù)高，施工速度快，也進(jìn)一步降低了施工成本。結(jié)合密肋樓蓋提高了樓層凈高的特性，在大跨度或大荷載下采用密肋樓蓋結(jié)構(gòu)可以極大的降低工程造價(jià)，節(jié)約投資成本。