生產車間的無梁樓蓋的結構優化

杜曉偉 朱清君 陸帥

【摘要】本次是以湖北中煙恩施卷煙廠生產車間的結構樓面的結構優化為前提，通過造價經濟分析，證實了無梁樓蓋的合理性和經濟性，對無梁樓蓋的設計以及在工程中的廣泛應用，提供參考價值。

【關鍵詞】無梁樓蓋;結構優化;生產車間

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

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（下轉176頁）（上接174頁）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。