生產車間的無梁樓蓋的結構優化

文/杜曉偉、朱清君、陸帥 湖南省輕紡設計院有限公司 湖南長沙 410000

隨著我國社會經濟的發展，現澆混凝土空心樓蓋的應用越來越廣泛。空心樓蓋，就是按照一定規則放置內膜后經澆筑混凝土而形成空腔的樓蓋，對于空心樓蓋，不設框架梁，只設置暗梁，屬于板柱結構，由于暗梁剛度小，有利于形成強柱弱梁。與實心樓蓋相比，同厚度空心樓蓋仍能滿足抗彎、抗剪、抗沖切及擾度、裂縫等要求，由于樓蓋自重減輕看約40%～50%，梁板柱的內力減少，基礎負荷減少，從而節省結構材料，降低工程造價。與梁—板體系相比，空心樓蓋板底平整、美觀，板下空間可靈活分割，可在層高不變的請寬下增加空間凈高，從而減少墻體材料，管線材料，裝修材料，節省投資；墻體材料的減少還可以減少結構負荷，建筑高度的降低也減少水平力產生的內力，進而減低工程造價。

本次原設計采用“GBF蜂巢芯現澆混凝土密肋空心樓蓋”，此次優化將“GBF蜂巢芯現澆混凝土密肋空心樓蓋”優化為“BDF鋼網箱”，也即現澆混凝土空腔樓蓋結構體系。

現澆混凝土空腔樓蓋結構體系具有十分優越的經濟技術性能，自上世紀以來，經過不斷的改進、發展和完善，目前已成為一種常見的結構體系，尤其在國家編制并頒布了《現澆混凝土空心樓蓋結構技術規程》CECS175：2004、《現澆混凝土空心結構成孔芯模》JG/T352-2012及相關標準圖集以后，該結構體系已在全國各地得到了非常廣泛的應用。

該結構體系施工中的關鍵環節“填充芯模”成孔產品的選用，將直接影響到建設工程的安全質量、經濟成本及施工進度的控制。

本次設計方案“BDF鋼網箱”產品，具備關鍵技術的獨創性，打破了空腔樓蓋結構體系施工中填埋成孔技術的傳統觀念，有效解決了傳統產品技術的諸多不足。國家住建部對該產品技術的科技成果鑒定，給予了極高的評估意見，“鋼網箱現澆混凝土空腔樓蓋系統”：“可有效抑制裂縫產生”、“達到國際先進水平”。

“鋼網箱”與“傳統填充芯模”產品的性價比分析對照如下：

1、樓蓋裂縫控制及抗滲防水

傳統填充芯模如：水泥箱、聚苯塊、塑料盒、塑料管、石膏箱等均屬預制填充構件，它們與現澆砼均不具備很好的相融性，構件與現澆混凝土接觸的每個面均形成疊合面，在現澆砼達到強度后，疊合面產生收縮或應力集中，造成填充構件與砼之間產生裂縫，并可能與砼的溫度及收縮微裂縫貫通，導致樓蓋的局部滲漏。

而BDF鋼網箱產品，其外形為特制網孔狀，材質為鋼材，與現澆砼有極好的相融性，鋼網箱和砼融為一體，形成整體性好的砼空腔樓蓋，有效解決了以往常見的局部滲漏問題。

2、樓板強度與剛度

“BDF鋼網箱”空心樓板提高了設計外的含鋼量，明顯有更高的強度與整體剛度，提高了結構的安全儲備。

3、產品破損率

“BDF鋼網箱”可做到零破損，而傳統產品，如：水泥箱、聚苯塊、塑料盒、塑料管、石膏箱等由于其產品材料的基本屬性，大都為薄壁的脆性芯模，在運輸、裝缷、施工安裝等過程中，均容易造成破損；尤其在樓板面部鋼筋綁扎施工完畢后，填埋的芯模再遭破損，無法更換，砼澆筑時灌入箱體內，局部變實心樓蓋，與設計不符，造成工程安全、質量隱患。

4、施工抗浮

“BDF鋼網箱”產品具有很好的透氣性能，砼澆筑時，不會產生浮力，可免抗浮；而傳統產品，尤其如聚苯塊、塑料盒、塑料管等，砼澆注時產生的浮力很大，施工單位要花費大量的人工、材料用于抗浮，即影響進度，又增加施工成本。

5、單程運輸及吊裝數量

“BDF鋼網箱”具有折疊性能，故其水平、垂直單程運輸數量巨大，其效率在傳統產品的20倍以上。

6、防火性能及有害氣體

“BDF鋼網箱”采用鋼材制成，防火等級極高，而傳統產品，尤其聚苯塊、塑料盒、塑料管等，防火等級低，且燃燒后可能產生有害氣體，存在消防隱患。

7、生產供應量

“BDF鋼網箱”采用標準化工廠機械生產，供應數量巨大，而傳統產品如水泥箱和石膏箱等均為手工生產，其日產量很低，經常出現阻工現象，影響施工進度。

8、產品自重

“BDF鋼網箱”是由片狀鋼網折疊組合而成的空心箱體，網壁很薄，自重極輕，常用規格單個自重僅5kg左右；而傳統產品如水泥箱和石膏箱等自重偏重，以900×900×300大小的箱體為例，單個水泥箱自重100kg左右、單個石膏箱自重50kg左右，施工勞動強度大，更不利于水平及垂直運輸。

設計條件：

柱網跨度：7.8mx7.8m建設地點：湖北恩施烈度：6度0.05 g，第一組抗震等級：四級樓面恒荷載：2KN/m2樓面活荷載：12KN/m2

原設計方案如下圖所示：

優化后的設計方案如圖所示：

c.綜合指標對比分析

1、抗浮成本

注：1鋼筋價格按照3500元/噸，砼按照400元/立方米（C30）

2、垂直及水平運輸成本

BDF鋼網箱，具有可折疊的特性，其垂直、水平單程運輸數量巨大，為傳統芯模的20倍以上，兩者相比前者節約運輸成本在每平方5元以上（運輸路程越遠，該數值越大）。

3、安裝施工人工成本

BDF鋼網箱自重極輕，安裝施工方便快捷，勞動強度低，與水泥箱體、石膏箱體相比較，前者可節約人工費用在每平方2元以上。

4、施工階段產品破損成本

在施工階段中，芯模在施工荷載作用下，BDF鋼網箱破損為零，而水泥箱、聚苯塊、塑料箱、塑料管、石膏箱等傳統芯模均會有不同程度破損，破損率在5%左右，按每個芯模的單價計算，后者成本每平方增加5元左右。

5、本項目砼量的節約

根據空心樓蓋對比圖紙（見附件一），板厚由530優化到450，肋寬由200優化到150，每平米減少砼約0.03立方，砼價格按400元/立方米計算，每平米節約砼約12元

6、本項目內膜變薄，節約內膜產品費用

根據空心樓蓋對比圖紙，內膜厚度由430減薄到350，每平米節約內膜費用約8元

合計以上綜合經濟對比分析，選用“BDF鋼網箱”比選用傳統芯模節約施工成本每平方在21.5+5+2+5+12+8=53.5元以上。