普通梁板式樓蓋與無梁空心樓蓋應用的優缺點比較

趙天傳，王揚帆，陳道政

（1.寧波大學建筑設計研究院有限公司，江蘇 寧波 315000；2.合肥工業大學土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009）

1 工程概況

本工程為浙江某新建工業用途廠房，地上三層，總建筑面積44946m2，處于6度（0.05g）抗震設防區，本工程根據設計及現場工程實際情況，分別采用普通梁板式樓蓋方案及無梁空心樓蓋方案設計，按普通梁板和無梁空心板進行設計計算（采用相同荷載工況，活荷載取500kg/m2），取二層一個柱網（8m×10m）進行對比說明，具體結構布置如下。

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，主次梁配筋及結構布置見圖1。

圖1 普通樓蓋梁配筋圖

1.2 無梁空心樓蓋方案

根據設計要求，無梁空心樓蓋內采用的填充箱型號為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，結構布置見圖2。

圖2 無梁空心樓蓋布置圖

2 建筑結構特點對比

2.1 結構特點對比

普通梁板式樓蓋結構體系現普遍采用現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，因此在我國實際工程中應用最為廣泛。但隨著建筑設計水平的不斷提升，普通梁板式樓蓋結構的缺陷也逐漸展露，為滿足承載力設計的需求，梁板構件設計的結構高度一般較大，另一方面再加上建筑線路管道的安設以及裝修吊頂，為了滿足建筑凈空的要求，在設計過程中不得不增加樓層的高度，同時增加了混凝土及鋼筋的用量，在一定程度上并不經濟。

相對于普通梁板結構來說，無梁空心樓蓋將蜂窩結構和工字梁的設計理念相結合并應用于水平結構體系之中，它利用輕質環保的填充箱來代替一部分的現澆樓蓋中不參與受力的混凝土而形成網格空腔結構，同時在空腔與空腔之間現澆混凝土以形成雙向網格肋，與結構中的暗梁組成傳力途徑明顯的雙向承重樓板結構體系。

經實踐應用證明，在本廠房設計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，相應程度上減少了鋼筋混凝土的用量，同時現澆無梁空心樓板剛度比普通樓板剛度要大，在8～15m范圍內的大跨度結構中無梁空心樓板完全滿足承載力需求。

2.2 建筑特點對比

普通梁板結構的主次梁是根據房間的跨度、用途以及隔墻位置來布置的，因此整體結構設計確定后，房間墻體位置以及房間使用的用途都不可隨意進行更改；同時由于主、次梁的截面高度遠大于樓板厚度，因此梁在樓蓋底部凸出，建筑視覺效果不夠簡潔，且管道設備等的架設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大于普通板，分隔墻布置自由，房間可根據需要靈活機動布置。由于墻體可以任意移動，所以對辦公樓、商城、展廳、工業廠房、倉庫儲藏室等需要隨時變更使用空間的建筑尤為適用。

同時由于層高降低，與結構配套的水、電、暖通等設備的豎向管道長度每層約減少300～500mm，；由于樓蓋底部平整，相對普通樓蓋中的梁側面，頂面的抹灰工作量將大大降低，樓蓋下吊掛管件、橋架、風管因無凸出梁，無需拐彎和變徑，架設快捷方便、風險小、節約造價。

3 無梁空心樓蓋的施工優缺點

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，模板支護時較普通樓蓋方便，支模時間縮短且節省模板；

③由于層高降低，豎向構件（柱、剪力墻）、圍護結構（墻體）及隔墻高度降低，施工工作量相應減少；

④由于層高降低，豎向水、電、風管、電梯等構件長度降低，施工工作量相應減少；

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

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→對暗梁、柱帽、肋、預留預埋→設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→填充箱進場驗收（內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（澆筑混凝土前應對模板及填充箱澆水潤濕）→混凝土養護→模板拆除

3.2 施工難點

3.2.1 施工有一定的難度，專業性較強

由于無梁空心樓蓋結構是一種較新的結構，專業性較強，施工時需要專業廠家進行指導才能保障工程的質量要求。

3.2.2 無梁空心樓蓋的填充箱安裝時，需采用抗浮及抗側移措施

因本工程無梁空心樓蓋所使用的填充箱是以工業廢料為主回收再利用而生產出來的一種節能環保材料，質輕防水，而在混凝土入模的過程中，由于混凝土的流動會對填充箱產生側向壓力，使箱壁各面產生一定的壓力差，從而會使填充箱產生一定的水平側移；同時由于填充箱輕質的特點，在澆筑過程中處理不當極易引起箱體上浮，從而帶動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需要采用抗浮以及抗側移的措施，否則施工的質量將難以保障。

3.2.3 混凝土振搗問題

無梁空心樓蓋澆搗混凝土時，由于樓蓋結構體系肋寬較小，混凝土振搗操作有一定難度，很容易出現振搗不密實，底部混凝土殘存氣泡氣囊等現象，因此也要加強控制措施，保證混凝土布料與振搗同步進行，注意澆搗混凝土的速度及沖擊力，防止對填充箱造成損傷，同時也要防止填充箱在振搗混凝土過程中產生上浮和側移，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，在其運輸、安裝、施工過程中操作不當會引起填充箱的破損，一旦破損混凝土在澆筑的過程中會流入填充箱中，填充箱中的混凝土不參與受力反而增加了樓蓋的重量，而此類質量隱患出現又難以在澆筑過程中更換填充箱，因此在施工過程中要嚴格把關填充箱的質量，嚴格按照規范操作安裝拆卸填充箱。

4 經濟性對比

4.1 直接經濟效益對比

取二層一個柱網（8m×10m）計算，分別按普通梁板和無梁空心板進行設計計算（采用相同荷載工況，活荷載取500kg/㎡），根據計算結果，繪制施工圖，經預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，見下表，其中僅為樓蓋經濟指標，不包括基礎、柱、樓梯及其他構造構件。

由表中數據可以得知，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，這是因為無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件上，也就是形成了板柱結構體系，因此節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勢就越明顯。

采用無梁空心樓蓋，每平方米造價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，豎向構件相應材料用量也降低，根據經驗數據，上部建筑層高每降低0.1m，每平方米綜合造價可以節省約20元，故若采用無梁空心樓蓋方案，每平米可以直接節省113.1元，直接經濟效益對比結果顯著，有利于降低建設施工的成本。

4.2 間接經濟效益

①采用無梁空心樓蓋技術，樓蓋底部平整，減少了模板的損耗，減少了支、拆模板的人工費用。且鋼筋種類單一，鋼筋加工及安裝時間大大減少，相應大大減少了人工費。具體施工時，可通過分區域支模、綁扎鋼筋、安裝填充箱等工序交叉作業，進一步提高施工速度，可以縮短施工工期，進而節約工程財務費用。

②由于樓層層高降低，樓層墻體材料也會減少對應的數值，相對于普通梁板式樓板中的梁側面以及頂面抹灰工作量大大減少，與結構相配套的水暖電等管道設備的豎向尺寸也減少相應數值，且無梁空心樓板板底無凸梁便于管道架設，有利于節約成本提高施工效率。

5 無梁空心樓蓋的綠色設計優勢

與普通梁板式樓蓋結構體系相比，無梁空心樓蓋的亮點就在于其中體現的綠色設計的環保節能理念。在滿足建筑結構的功能以及承載力需求的基礎上，利用以工業廢料為主加工生產的填充箱材料來取代樓板中不參與結構受力的混凝土部分，實現了建筑資源的節約，體現其可持續發展的理念，無梁空心樓蓋的綠色設計優勢主要體現在以下幾個方面：

①無梁空心樓樓蓋中的填充箱輕質高強，且是一種良好隔聲材料，另澆筑混凝土后在樓板內形成密閉空腔結構，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；

工程量及經濟對比

②樓板內部的密閉空腔結構增強建筑的隔熱保濕，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，所以在混凝土養護階段對混凝土起到內養護的效果，對控制現澆混凝土的溫度收縮裂縫起到非常重要的作用。

6 結語

無梁空心樓蓋在實際工程中應用與傳統梁板式樓蓋相比，在滿足建筑結構承載力的前提下，改變了傳統豎向荷載傳力途徑，能有效的降低層高，經濟效益顯著，且體現了現代綠色設計的理念基礎，但其也存在著自身的劣勢，相對于傳統梁板式樓蓋而言其混凝土用量及結構自重增大，且目前施工專業性較強，質量控制不易把關，因此，對于無梁空心樓蓋的工程應用推廣落實還需要因地制宜，不能盲目以追求經濟效益為目的。